用LCR测试仪准确测量电感、电容、电阻的连接方法及校准

1、引言

当今电子元件的设计追求高性能，而同时又致力于减少尺寸、功耗和成本。有效而准确的元件性能描述、设计、评估和制造过程中的测试，对于元件用户和生产厂家是至关重要的。
 
电感、电容、电阻是电子线路中使用最为广泛的电子器件，在进行电子设计的基础上，准确地测量这些器件的值是极其重要的。ＬＣＲ测试仪是一种采用交流方式测量电感、电容、电阻、阻抗等无源元件参数的装置。用ＬＣＲ测试仪测量元器件的参数时，其关键问题是测量误差。它的误差来源主要有两部分，首先是ＬＣＲ测试仪本身的内部误差，其次是由不正确校准、测试件的连接方法及不正确选择测量电路模型引起的。一般连接方法越麻烦越能准确地测量出元器件的参数。
 
２、ＬＣＲ测试仪校准

首先对测试仪进行开路校准，开路校准主要是消除测试夹具与被测件相并联的杂散导纳。其次是进行短路校准，通过一短路条（用低阻抗的金属板）将高、低电极相连。短路校准主要是消除测试夹具与被测件相串联的残余阻抗的影响。
 
３、选择测量电路模型

对于小电容、大电感来说，电抗一般都很大。这意味着并联电阻（Ｒ。）的影响相对于小数值串联电阻（Ｒ，）更加显著，所以应采用并联电路模型。相反，对于大电容、小电感则采用串联模型。大于１０Ｋ１１左右用并联，小于１０ＫＱ左右用串联。如图１。

图 1

4、LCR 测试仪与被测件的连接
4.12 端子法

这种连接方法比较简单，但由于接触电阻、连接电缆的串联阻抗（ｒ）、连接电缆以及端子之间的杂散电容（ｃ。）会引起较大的误差。如果不是中等级数量的阻抗，那么测试误差就会比较大。一般用于精度要求不是很高的测试。连接如图２。

图 2

4.2３端子法

对测试电缆和被测件进行屏蔽，通过抑制杂散电容，减少对高阻抗测试的测量误差。一般用于小电容的测量。为了将测试引线的杂散电容减至最小，测试电缆引线的中心导体应维护尽可能短，测量接头的屏蔽与电缆中心导体互联，以降低对地杂散电容的影响。
 
4.3４端子法

设置独立的电压检测电缆，以消除由于测试电缆串联阻抗所引起的电压降和接触电阻的影响，是一种减少低阻抗测试误差的方法。但需要尽量考虑由于电缆之间的互感（Ｍ）所产生的影响，增加外屏蔽。外屏蔽导体起测量信号的返回路径作用，相同电流既流过中心导体又流过外屏蔽导体（以相反方向）。所以在导体周围未产生外部磁场（由内部电流和外部电流产生的磁场彼此完全抵消）。因此，消除了电缆之间的互感（M）造成的误差。连接如图 3。

图 3

4.46 端子法

对于交流阻抗的测量与直流不同，其特点是不会受到温差电动势的影响。但是，由于电流电缆与电压电缆之间的电磁感应，测量的频率越高，要想测量低阻抗就越困难。对于这个问题，可以利用电缆的屏蔽层，使电流去路和归路相互重叠，以抑制磁通量的产生，由此来减少由于电磁感应所引起的残留阻抗，抵制电磁感应的影响。对电流电压变换部分进行控制，由此使试样端（Lp）的电压接近于零。即使 Lc 端子对上的电压也接近于零。连接如图 4。

图 4

5、结束语

随着科学应用技术不断发展的需要，测量精度要求越来越重要，因此测量方法的好坏对保征产品质量和提高企业经济效益有着一定的实际意义。本文中所述校准、连接等方法已经过实践证明，用此方法对电子元件进行测试误差小，数据准确可靠。