教學(xué)第七章-集中參數(shù)阻抗的測(cè)量課件

第七章集中參數(shù)阻抗的測(cè)量

（電子元件參數(shù)測(cè)量）電子元件：R,L,C,Q,tgδ

第七章集中參數(shù)阻抗的測(cè)量

（電子元件參數(shù)測(cè)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(cè)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(shí)際元件R,C,L單獨(dú)制造使用，一般均含有寄生參數(shù)，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意寄生參數(shù)影響虛部均與有關(guān)4三、阻抗測(cè)量的特點(diǎn)測(cè)量條件不同，阻抗測(cè)量之值也不同如：過強(qiáng)的信號(hào)→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(cè)量最好在被測(cè)阻抗實(shí)際工作條件下進(jìn)行。實(shí)現(xiàn)（阻抗測(cè)量）：通過對(duì)阻抗參數(shù)的測(cè)量實(shí)現(xiàn)。第七章-集中參數(shù)阻抗的測(cè)量課件5§7.２電橋法測(cè)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(gè)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M(fèi)Hz雙T電橋幾百兆測(cè)高頻小導(dǎo)納§7.２電橋法測(cè)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(cè)試§7.3諧振法測(cè)阻抗一.利用LC諧振回路特性測(cè)試§7.3諧振法測(cè)阻抗7對(duì)串聯(lián)，當(dāng)兩端加有電壓后，則諧振時(shí)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(cè)量公式對(duì)串聯(lián)，當(dāng)兩端加有電壓后，則諧振時(shí)I最大或兩端電壓最小L、C8二.Ｑ值的測(cè)量1.Ｑ值定義

表征系統(tǒng)儲(chǔ)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(gè)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(rèn)為Q≈QL其中R＝Rc+RL112.Ｑ值測(cè)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(shí)，電容上的諧振電壓此法也為Q表原理IImaxfII’maxfImaxf0’f02.Ｑ值測(cè)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(cè)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(shí)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(shí)為電阻分壓器：用于射頻，中等Q值測(cè)量電感分壓器：超高頻段Q值測(cè)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(yīng)用1.電感線圈參數(shù)的測(cè)量測(cè)L,Q,C0

①測(cè)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(cè)，則可在度盤上讀LxCL二.Q表應(yīng)用若在Q表指定頻率處測(cè)，則可在度盤上讀LxCL18②測(cè)Q:回路諧振時(shí)Q表值為整個(gè)回路的Q值,不是QL,但QC>>QL,一般認(rèn)為QL＝Q③測(cè)C0:兩次測(cè)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(cè)Q:回路諧振時(shí)Q表值為整個(gè)回路的Q值,不是QL,但QC192.電容器參數(shù)的測(cè)量

測(cè)

C,★測(cè)C:通常用替代法測(cè),以消除C0的影響,需兩次測(cè)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(shí),第七章-集中參數(shù)阻抗的測(cè)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(shí),③計(jì)算CX,解上兩式得:④計(jì)算

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

一.利用R－V變換測(cè)量電阻(如下圖)設(shè)運(yùn)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(shí)測(cè)量誤差增大.§7.5阻抗測(cè)量的數(shù)字化

一.利用R－V變換測(cè)量電阻(24Rx較小時(shí)可用圖示方案測(cè)量設(shè)RS>>Rx->Rx中流過一恒定電流則即且故適宜測(cè)量小電阻.Rx較小時(shí)可用圖示方案測(cè)量25二.雙積分A/D測(cè)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(cè)R(如圖)26三.利用Z－V變換測(cè)Z1.變換原理

ⅰ.對(duì)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(cè)出Er和Ex,

則有

且三.利用Z－V變換測(cè)Z27ⅱ.對(duì)下圖電路,若令RS>>|Rx+jXx|則若已知矢量Er及Ex,則有ⅱ.對(duì)下圖電路,若令RS>>|Rx+jXx|282.虛實(shí)部的分離(圖)鑒相器由乘法器和低通濾波器組成2.虛實(shí)部的分離(圖)29鑒相器I輸出:鑒相器I輸出:303.實(shí)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(shí)分離后送A/D即可數(shù)字化3.實(shí)例31☆設(shè)A/D用雙積分式(如圖)以圖為例,求Cx:虛實(shí)分離后適當(dāng)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(cè)量課件33第七章集中參數(shù)阻抗的測(cè)量

（電子元件參數(shù)測(cè)量）電子元件：R,L,C,Q,tgδ

第七章集中參數(shù)阻抗的測(cè)量

（電子元件參數(shù)測(cè)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(cè)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(shí)際元件R,C,L單獨(dú)制造使用，一般均含有寄生參數(shù)，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意寄生參數(shù)影響虛部均與有關(guān)37三、阻抗測(cè)量的特點(diǎn)測(cè)量條件不同，阻抗測(cè)量之值也不同如：過強(qiáng)的信號(hào)→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(cè)量最好在被測(cè)阻抗實(shí)際工作條件下進(jìn)行。實(shí)現(xiàn)（阻抗測(cè)量）：通過對(duì)阻抗參數(shù)的測(cè)量實(shí)現(xiàn)。第七章-集中參數(shù)阻抗的測(cè)量課件38§7.２電橋法測(cè)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(gè)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M(fèi)Hz雙T電橋幾百兆測(cè)高頻小導(dǎo)納§7.２電橋法測(cè)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(cè)試§7.3諧振法測(cè)阻抗一.利用LC諧振回路特性測(cè)試§7.3諧振法測(cè)阻抗40對(duì)串聯(lián)，當(dāng)兩端加有電壓后，則諧振時(shí)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(cè)量公式對(duì)串聯(lián)，當(dāng)兩端加有電壓后，則諧振時(shí)I最大或兩端電壓最小L、C41二.Ｑ值的測(cè)量1.Ｑ值定義

表征系統(tǒng)儲(chǔ)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(gè)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(rèn)為Q≈QL其中R＝Rc+RL442.Ｑ值測(cè)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(shí)，電容上的諧振電壓此法也為Q表原理IImaxfII’maxfImaxf0’f02.Ｑ值測(cè)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(cè)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(shí)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(shí)為電阻分壓器：用于射頻，中等Q值測(cè)量電感分壓器：超高頻段Q值測(cè)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(yīng)用1.電感線圈參數(shù)的測(cè)量測(cè)L,Q,C0

①測(cè)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(cè)，則可在度盤上讀LxCL二.Q表應(yīng)用若在Q表指定頻率處測(cè)，則可在度盤上讀LxCL51②測(cè)Q:回路諧振時(shí)Q表值為整個(gè)回路的Q值,不是QL,但QC>>QL,一般認(rèn)為QL＝Q③測(cè)C0:兩次測(cè)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(cè)Q:回路諧振時(shí)Q表值為整個(gè)回路的Q值,不是QL,但QC522.電容器參數(shù)的測(cè)量

測(cè)

C,★測(cè)C:通常用替代法測(cè),以消除C0的影響,需兩次測(cè)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(shí),第七章-集中參數(shù)阻抗的測(cè)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(shí),③計(jì)算CX,解上兩式得:④計(jì)算

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

一.利用R－V變換測(cè)量電阻(如下圖)設(shè)運(yùn)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(shí)測(cè)量誤差增大.§7.5阻抗測(cè)量的數(shù)字化

一.利用R－V變換測(cè)量電阻(5