教學第七章-集中參數(shù)阻抗的測量課件

第七章集中參數(shù)阻抗的測量

（電子元件參數(shù)測量）電子元件：R,L,C,Q,tgδ

第七章集中參數(shù)阻抗的測量

（電子元件參數(shù)測量）電子元件：1一、常用方法電橋法諧振法直接法數(shù)字式測量法

§7.1概述

§7.1概述

2二.阻抗特性及其表示

直流交流

交流3虛部均與有關(guān)實際元件R,C,L單獨制造使用，一般均含有寄生參數(shù)，測量時應注意寄生參數(shù)影響虛部均與有關(guān)4三、阻抗測量的特點測量條件不同，阻抗測量之值也不同如：過強的信號→阻抗元件表現(xiàn)出非線性不同的溫度、濕度使阻抗變值f不同→阻抗變化可能很大建議：阻抗測量最好在被測阻抗實際工作條件下進行。實現(xiàn)（阻抗測量）：通過對阻抗參數(shù)的測量實現(xiàn)。第七章-集中參數(shù)阻抗的測量課件5§7.２電橋法測阻抗

四臂電橋：平衡條件Φ1+Φ4=Φ2+Φ3調(diào)節(jié)元件選擇：至少兩個最好能分別調(diào)節(jié)收斂快Φ常用電橋：變量器電橋高頻幾百MHz雙T電橋幾百兆測高頻小導納§7.２電橋法測阻抗

四臂電橋：Φ1+Φ4=Φ2+Φ3調(diào)節(jié)元6一.利用LC諧振回路特性測試§7.3諧振法測阻抗一.利用LC諧振回路特性測試§7.3諧振法測阻抗7對串聯(lián)，當兩端加有電壓后，則諧振時I最大或兩端電壓最小則

ωL－1/ωc=0得

ω

2＝ω0

2

＝1/LC故L、C直接測量公式對串聯(lián)，當兩端加有電壓后，則諧振時I最大或兩端電壓最小L、C8二.Ｑ值的測量1.Ｑ值定義

表征系統(tǒng)儲能，耗能的能力串聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)1.Ｑ值定義9元件Q值的定義：某一元件與一理想的無損耗元件組成的諧振回路的Q值。設(shè)組成振蕩回路的L及C的Q值分別為QL，

Qc，則由它們組成的整個回路Q值為元件Q值的定義：某一元件與一理想的無損耗10其中R＝Rc+

RLQL＝ωL/RLQc＝1/ωcRc一般Qc>>QL,可近似認為Q≈QL其中R＝Rc+RL112.Ｑ值測量（1）電壓比法——直接法（Q表法）

調(diào)任一值使回路諧振如圖：串聯(lián)回路諧振時，電容上的諧振電壓此法也為Q表原理IImaxfII’maxfImaxf0’f02.Ｑ值測量此法也為Q表原理IImaxfII’maxfIma12（2）變頻率法（2）變頻率法13第七章-集中參數(shù)阻抗的測量課件14（3）變電容法其他不變，只調(diào)C有類似曲線可以證明：（3）變電容法其他不變，只調(diào)C15一.組成原理§7.4Ｑ表

一.組成原理§7.4Ｑ表

16C1,C2為耦合電容（可為電阻耦合，電感耦合）（普通振蕩器不能實現(xiàn)小內(nèi)阻輸出）C2不能影響諧振回路工作回路諧振電容此時為電阻分壓器：用于射頻，中等Q值測量電感分壓器：超高頻段Q值測量C1,C2為耦合電容（可為電阻耦合，電感耦合）電阻分壓器：用17二.Q表應用1.電感線圈參數(shù)的測量測L,Q,C0

①測L:接入Lx，調(diào)f或Cs使回路諧振

則

若在Q表指定頻率處測，則可在度盤上讀LxCL二.Q表應用若在Q表指定頻率處測，則可在度盤上讀LxCL18②測Q:回路諧振時Q表值為整個回路的Q值,不是QL,但QC>>QL,一般認為QL＝Q③測C0:兩次測量ⅰ.調(diào)CS->C1(小),調(diào)f使諧振有ⅱ.調(diào)CS->CS2(較大),再調(diào)f->f2使諧振聯(lián)解得:若f1=2f2

同理,可解出不受C0影響的LX值?②測Q:回路諧振時Q表值為整個回路的Q值,不是QL,但QC192.電容器參數(shù)的測量

測

C,★測C:通常用替代法測,以消除C0的影響,需兩次測量(Cx<Csmax)①選一合適L接入1,3端,調(diào)f使諧振,記Cs=C1,Q=Q1

此時,第七章-集中參數(shù)阻抗的測量課件20②將CX接入2,3端,調(diào)CS使重新諧振記下CS=C2,Q=Q2此時,③計算CX,解上兩式得:④計算

②將CX接入2,3端,調(diào)CS使重新諧振21QC的推導:ⅰ.并聯(lián)式兩次測量(右圖)⑴未接入Z有:⑵接入Z:得:QC的推導:22ⅱ.串聯(lián)式兩次測量如右圖:⑴未接入Z:記為Q1⑵接入Z:記為Q2則:ⅱ.串聯(lián)式兩次測量如右圖:23§7.5阻抗測量的數(shù)字化

一.利用R－V變換測量電阻(如下圖)設(shè)運放為理想則若ES,RS已知,則RxE0,將E0數(shù)字化即可,此方案適用于Rx較大情況,由于ES一定,RxE0,太小時測量誤差增大.§7.5阻抗測量的數(shù)字化

一.利用R－V變換測量電阻(24Rx較小時可用圖示方案測量設(shè)RS>>Rx->Rx中流過一恒定電流則即且故適宜測量小電阻.Rx較小時可用圖示方案測量25二.雙積分A/D測R(如圖)如圖由雙積分A/D原理故Rx可用N2表示

二.雙積分A/D測R(如圖)26三.利用Z－V變換測Z1.變換原理

ⅰ.對如圖電路有:可見矢量Er與ES同相,矢量Ex與ES相位差π/2若可分別測出Er和Ex,

則有

且三.利用Z－V變換測Z27ⅱ.對下圖電路,若令RS>>|Rx+jXx|則若已知矢量Er及Ex,則有ⅱ.對下圖電路,若令RS>>|Rx+jXx|282.虛實部的分離(圖)鑒相器由乘法器和低通濾波器組成2.虛實部的分離(圖)29鑒相器I輸出:鑒相器I輸出:303.實例阻抗－電壓變換器中,Zx可以接在不同位置上(如圖)將E0虛實分離后送A/D即可數(shù)字化3.實例31☆設(shè)A/D用雙積分式(如圖)以圖為例,求Cx:虛實分離后適當選擇ω、RS、N1,可用N2顯示CX☆設(shè)A/D用雙積分式(如圖)32第七章-集中參數(shù)阻抗的測量課件33第七章集中參數(shù)阻抗的測量

（電子元件參數(shù)測量）電子元件：R,L,C,Q,tgδ

第七章集中參數(shù)阻抗的測量

（電子元件參數(shù)測量）電子元件：34一、常用方法電橋法諧振法直接法數(shù)字式測量法

§7.1概述

§7.1概述

35二.阻抗特性及其表示

直流交流

交流36虛部均與有關(guān)實際元件R,C,L單獨制造使用，一般均含有寄生參數(shù)，測量時應注意寄生參數(shù)影響虛部均與有關(guān)37三、阻抗測量的特點測量條件不同，阻抗測量之值也不同如：過強的信號→阻抗元件表現(xiàn)出非線性不同的溫度、濕度使阻抗變值f不同→阻抗變化可能很大建議：阻抗測量最好在被測阻抗實際工作條件下進行。實現(xiàn)（阻抗測量）：通過對阻抗參數(shù)的測量實現(xiàn)。第七章-集中參數(shù)阻抗的測量課件38§7.２電橋法測阻抗

四臂電橋：平衡條件Φ1+Φ4=Φ2+Φ3調(diào)節(jié)元件選擇：至少兩個最好能分別調(diào)節(jié)收斂快Φ常用電橋：變量器電橋高頻幾百MHz雙T電橋幾百兆測高頻小導納§7.２電橋法測阻抗

四臂電橋：Φ1+Φ4=Φ2+Φ3調(diào)節(jié)元39一.利用LC諧振回路特性測試§7.3諧振法測阻抗一.利用LC諧振回路特性測試§7.3諧振法測阻抗40對串聯(lián)，當兩端加有電壓后，則諧振時I最大或兩端電壓最小則

ωL－1/ωc=0得

ω

2＝ω0

2

＝1/LC故L、C直接測量公式對串聯(lián)，當兩端加有電壓后，則諧振時I最大或兩端電壓最小L、C41二.Ｑ值的測量1.Ｑ值定義

表征系統(tǒng)儲能，耗能的能力串聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)1.Ｑ值定義42元件Q值的定義：某一元件與一理想的無損耗元件組成的諧振回路的Q值。設(shè)組成振蕩回路的L及C的Q值分別為QL，

Qc，則由它們組成的整個回路Q值為元件Q值的定義：某一元件與一理想的無損耗43其中R＝Rc+

RLQL＝ωL/RLQc＝1/ωcRc一般Qc>>QL,可近似認為Q≈QL其中R＝Rc+RL442.Ｑ值測量（1）電壓比法——直接法（Q表法）

調(diào)任一值使回路諧振如圖：串聯(lián)回路諧振時，電容上的諧振電壓此法也為Q表原理IImaxfII’maxfImaxf0’f02.Ｑ值測量此法也為Q表原理IImaxfII’maxfIma45（2）變頻率法（2）變頻率法46第七章-集中參數(shù)阻抗的測量課件47（3）變電容法其他不變，只調(diào)C有類似曲線可以證明：（3）變電容法其他不變，只調(diào)C48一.組成原理§7.4Ｑ表

一.組成原理§7.4Ｑ表

49C1,C2為耦合電容（可為電阻耦合，電感耦合）（普通振蕩器不能實現(xiàn)小內(nèi)阻輸出）C2不能影響諧振回路工作回路諧振電容此時為電阻分壓器：用于射頻，中等Q值測量電感分壓器：超高頻段Q值測量C1,C2為耦合電容（可為電阻耦合，電感耦合）電阻分壓器：用50二.Q表應用1.電感線圈參數(shù)的測量測L,Q,C0

①測L:接入Lx，調(diào)f或Cs使回路諧振

則

若在Q表指定頻率處測，則可在度盤上讀LxCL二.Q表應用若在Q表指定頻率處測，則可在度盤上讀LxCL51②測Q:回路諧振時Q表值為整個回路的Q值,不是QL,但QC>>QL,一般認為QL＝Q③測C0:兩次測量ⅰ.調(diào)CS->C1(小),調(diào)f使諧振有ⅱ.調(diào)CS->CS2(較大),再調(diào)f->f2使諧振聯(lián)解得:若f1=2f2

同理,可解出不受C0影響的LX值?②測Q:回路諧振時Q表值為整個回路的Q值,不是QL,但QC522.電容器參數(shù)的測量

測

C,★測C:通常用替代法測,以消除C0的影響,需兩次測量(Cx<Csmax)①選一合適L接入1,3端,調(diào)f使諧振,記Cs=C1,Q=Q1

此時,第七章-集中參數(shù)阻抗的測量課件53②將CX接入2,3端,調(diào)CS使重新諧振記下CS=C2,Q=Q2此時,③計算CX,解上兩式得:④計算

②將CX接入2,3端,調(diào)CS使重新諧振54QC的推導:ⅰ.并聯(lián)式兩次測量(右圖)⑴未接入Z有:⑵接入Z:得:QC的推導:55ⅱ.串聯(lián)式兩次測量如右圖:⑴未接入Z:記為Q1⑵接入Z:記為Q2則:ⅱ.串聯(lián)式兩次測量如右圖:56§7.5阻抗測量的數(shù)字化

一.利用R－V變換測量電阻(如下圖)設(shè)運放為理想則若ES,RS已知,則RxE0,將E0數(shù)字化即可,此方案適用于Rx較大情況,由于ES一定,RxE0,太小時測量誤差增大.§7.5阻抗測量的數(shù)字化

一.利用R－V變換測量電阻(5