Agilent 428X 系列LRC表 用户培训

Agilent428X系列LCR表用户培训阻抗测量基础Page2•应用工程师：胡海洋•电话：[phone]•手机：[phone]•电子邮件：[e-mail]•技术支持热线：800-810-0189•时间安排：•9:00~11:00•1:30~4:00阻抗测量基础Page3428X系列LCR表•4284A精密LCR表(20Hzto1MHz；10m~100MΩ)•4285A通用精密LCR表（75kHzto30MHz；10m~100MΩ）•4288A电容表（1kHz/1MHz；1m~100MΩ）•4287ARFLCR表（1MHzto3GHz；200m~3kΩ）阻抗测量基础Page4内容安排•阻抗测量原理•4284A/4285A/4288ALCR表介绍•4287ARFLCR表介绍阻抗测量基础Page51.阻抗测量基础•阻抗基础•阻抗测量方法•夹具和电缆连接•校准和补偿阻抗测量基础Page6LCR与阻抗DUT•为什么叫LCR表？•LCR和阻抗的关系是什么？•阻抗和导纳的关系是什么？•什么是品质因子Q?什么是损耗因子D?•为什么要测阻抗？阻抗测量基础Page7什么是阻抗?-j|Z|RealAxisImaginaryAxis+jRXθ•矢量•交流测试信号•阻抗的单位：Ω欧姆Z=jX=RZ+θR=+2ZX2Rtan=1X−()θR=θcosZX=θsinZ阻抗测量基础Page8什么是导纳?Y=1/ZBImaginaryAxis+jθ|Y|1Y=ZY=G+jB=Yθ-jG2GGB()=+2BYRealAxisθ=tan1−G=YθcosB=Yθsin导纳的单位:Siemen西门子阻抗测量基础Page9阻抗和导纳jXRZ=R+jXR222222XRXRjXRRXjXRjRXZ+++=+=复杂jXGY=G+jB简单jB阻抗测量基础Page10阻抗同电感L和电容C的关系•理想电感•理想电容L单位：HC单位：F|Z|=|Xc|=1/(2πfC)=1/(ωC)Z=1/(jωC)=-j/(ωC)|Z|=|XL|=2πfL=ωLZ=jωLZ=R+jX阻抗测量基础Page11阻抗vs.频率(电感和电容)1001K10K1M1mF10mF100mF100uF10uF1uF100nF10pF100pF1|Z|=1/(2πfC)ForC:ForL:10nH1nH100pH100nH1uH10uH100uH1mH10mH100mH1H100fF1010nF1nFpFfF10M1M100K10K1K100101100mImpedance(Ohms)|Z|=2πfL10100K1G10M100MFrequency(Hz)阻抗测量基础Page12阻抗和导纳之间的关系1.感性矢量(阻抗)2.容性矢量(阻抗)YjBCGjBCGθδY-jBLG-jBLGθδθZjXLRRjXLδδZ-jXCR-jXCRθδ3.感性矢量(导纳)4.容性矢量(导纳)阻抗测量基础Page13品质因子Q和损耗因子D•Q=X/R=(储备能量)/(损失能量)•D=1/Q(主要针对电容)原件越好,RÆ0GBGBRXRXDQCLCL==-====tanδ11|Z|ImaginaryAxisRXθδ+jQÆ∞DÆ0Z=R+jXcY=G+jB-j阻抗测量基础Page14为什么我们要测试阻抗?•电子器件的寄生参数阻抗测量基础Page15实际电容模型•包含寄生参数阻抗测量基础Page16如何选择电路模型？电容模型Rs,Ls,Rp,Cp?并联模型RpCp串联模型RsCs低阻抗器件Z10Ω大电容C,小电感L高阻抗器件Z10kΩ小电容C,大电感L阻抗测量基础Page17哪一个模型正确?RpCpRsCsParallelmodelSeriesmodel„两种都正确CS=CP(1+D2)„在特定情况下，其中一种更近似反映实际情况„对于高Q或者低D的器件,CS≈CP阻抗测量基础Page18为什么我们要测试阻抗?•元件的阻抗受很多因素影响•频率•测试信号•直流偏置•温度•其他阻抗测量基础Page19频率(电阻)|Z|FrequencyIdealResistorFrequency|Z|IdealResistorCoÅ寄生电容R1.高阻值电阻2.低阻值电阻RLoÅ引线电感阻抗测量基础Page20频率(电感)•1.普通电感•2.高磁芯损耗的电感LFrequency|Z|IdealInductorRoEffectofCoFrequency|Z|IdealInductorRoEffectofCoLRoÅ电缆电阻CoÅ寄生电容RoÅ磁芯损耗CoÅ寄生电容阻抗测量基础Page21频率(电容)Frequency|Z|IdealCapacitorRoEffectofLoCRoÅ等效串联电阻(ESR)LoÅ引线电感阻抗测量基础Page22频率和电抗电容|X|FrequencyXcωC1=XLωL=阻抗测量基础Page23阻抗测量例子•谐振频率A:|Z|AMAX50.00ΩBMAX100.0degB:MKR63200000.000HzMAG47.2113mΩPHASE659.015mdeg0AMIN20.00START10000000.000HzSTOP150000000.000HzBMIN-100.0degmΩCapacitorCharacteristics阻抗测量基础Page24交流信号电平的影响（电容）•与交流电压有关的SMD电容（具有不同的介电常数,K）Vac∆CLowKMediumKHighKTestVoltage(Vac)表面封装器件dAKC0ε=阻抗测量基础Page25交流信号电流的影响（电感）•与交流电流有关的磁芯电感器Iac0TestCurrent∆L阻抗测量基础Page26直流偏置电平的影响（电容）•陶瓷电容低介电常数高介电常数Vdc∆C/%05010002-2-4-6-8-10-20DCBiasVoltage阻抗测量基础Page27直流偏置电流的影响（电感）•磁芯电感器Id∆L(%)05010002-2-4-6-8-10-20DCBiasCurrent阻抗测量基础Page28温度相关性（陶瓷电容）∆C0Temperature(°C)25MidKHighK阻抗测量基础Page29其它影响因素（老化）•陶瓷电容的老化相关性∆C0Time(Hours)110102103104阻抗测量基础Page30LCR与阻抗DUT•为什么叫LCR表？•LCR和阻抗的关系是什么？•阻抗和导纳的关系是什么？•什么是品质因子Q?什么是损耗因子D?•为什么要测阻抗？阻抗测量基础Page311.阻抗测量基础•阻抗基础•阻抗测量方法•夹具和电缆连接•校准和补偿•总结Impedance(Ω)10M1M100K10K1K100101100m10m1mFrequency(Hz)100M1101001K10K100K1M10M100M1G10GNetwork/ReflectionAuto-BalancingBridgeRFI-V阻抗测量基础Page32电桥法Z1Z3Zx321ZZZZx=Z2阻抗测量基础Page33谐振法(QMeter)未知器件Ld(Xd),Rd~OscillatorEVRXRXQdcdd===EVRREVIVXddc===VVEXcC1.调谐电容C使达到谐振2.谐振条件：Xd=-Xc由于测量电路损耗很低，因此可以测量高大1000的Q阻抗测量基础Page34I-V法(Probe)V=IR2Zx=VI1=VRV12V2RV1ZxIOscillator低损互感器测电流阻抗测量基础Page35I-V法测量阻抗产品+Agilent4294Awith42941AImpedanceProbeKit+Agilent4194Awith41941BImpedanceProbeKit阻抗测量基础Page36射频I-V法•高阻抗测试•低阻抗测试ViVvRoRoDUTVoltageProbeCurrentProbeIVViVvRoRoVoltageProbeCurrentProbeIVDUT阻抗测量基础Page37RFI-V更宽的频率&阻抗测量范围Impedance(W)10M1M100K10K1K100101100m10m1mFrequency(Hz)100M1101001K10K100K1M10M100M1G10GNetworkAuto-BalancingBridgeRFI-V7mm4TP阻抗测量基础Page38RFI-V法阻抗测量产品AgilentTechnologies4287A(1MHz–3GHz)AgilentTechnologiesE4491A(1MHz–3GHz)AgilentTechnologies4291B(1MHz–1.8GHz)阻抗测量基础Page39反射系数法(网络分析仪)DUTVINCZLVVINCRZ-ZLOZ+ZLO==ΓZo:特性阻抗Γ:反射系数VR阻抗测量基础Page40在不同边界条件下的反射波•WaveformExamplesVR条件Z条件VINCVR0VR=(Z=Z)LOVRVR-VINC=(Z=0)LVRVVR=INC(Z=)L∞阻抗测量基础Page41反射系数测量定向耦合器VV反射信号振荡器入射信号DUT阻抗测量基础Page42射频I-V法vs.反射系数法100K10K1K100101100mImpedance(Ω)10mReflectionCoefficientTechnique(NetworkAnalyzer)RF-IVTechniqueCH1|Z|T&B50k,500mCH2z20/REF0START1MHzSTOP1.8GHzOSC500mVBIASOFF*C+CmpDelHldC+CmpDelHld10K100K1M10M100M1G10GFrequency(Hz)阻抗测量基础Page43射频I-V法vs.反射系数法Freq.[Hz]100K10K1K1001010.11M10M100M1GRFI-VMethodReflectionCoefficientMethod1pF2G1nH(NetworkAnalyzer)100KImpedance[Ω]Range10K1K1001010.1阻抗测量基础Page44Q因子测量精度•网络分析仪•阻抗分析仪RF-IV20010001M10M100M1G2G300∆Qx/Qx(%)Qx=100605040301001M10M100M1G2G20Qx=100Qx=500Qx=300708090100∆Qx/Qx(%)阻抗测量基础Page45TDR(时域反射法)OscilloscopeZo:CharacteristicImpedance00ZZZZVVOUTOUTINCR+−==ΓZLDUTVRVINCStepGenerator0tSeriesRandLParallelRandC阻抗测量基础Page46Agilent8510x(45MHz–110GHz)Agilent8752xand8753x(300KHz-6GHz)Agilent8719xand8720x(130MHz–20GHz)网络分析仪和TDR产品Agilent86100BDCA+Agilent54754ADifferentialTDRModule阻抗测量基础Page47自动平衡电桥法V-+2V1DUTV2=-IrRrZ=V1Ir=-V1RrV2HLRrIrVirtualgroundII=Ir100kHz阻抗测量基础Page48自动平衡电桥法•高频平衡电桥电路•零回路相位特性补偿V2RrLpConnectionV4TPLcEf110MHz40Hz-Vf•矢量调制器•零位检测器阻抗测量基础Page49自动平衡电桥法•特性阻抗终端4TPAR0R0VR0R0LcLpHpHcDUTVirtualGround(0V)阻抗测量基础Page50自动平衡电桥Namesof4terminalsLow-potentialLow-currentHigh-potentialHcurH