如何正確選用LCR數(shù)字電橋 藍(lán)河電子

如何正確選用LCR數(shù)字電橋  藍(lán)河電子

無源元件電阻、電容、電感是zui常被設(shè)計工程師所用的元器件，但真正了解L、C、R知識的人不一定很多，根據(jù)中國臺灣專業(yè)人士葉正賢的經(jīng)驗，在此向各位從事設(shè)計、維修等技術(shù)的工程師淺談LCR基本知識。
一、理想的L、C、R：

換句話說，在理想狀態(tài)下，相位角(θ)在純電阻下是O℃，在純電容下是-90℃，純電感則為+90℃。
實際情況下，L、C、R卻不是如此單純，尤其對L、C而言。
二、中、低頻的L、C等效電路：

因為有等效電阻(R)的存在，所以電感就不再是+90℃，電容也不會是-90℃，因此產(chǎn)生了相位角(θ)，以三角函數(shù)來看：

其中虛部為感抗或容抗，而實部為阻抗，因為感抗與容抗涉及到頻率，故在不同的工作頻率下就會得到不同的（θ）值。
了解到電感、電容中如果RS的成份越小(或RP越大)，則此元器件越趨近于理想，這里我們定義了品質(zhì)因數(shù)(Q)及損耗因數(shù)(D)：
Q = 1 / D = 虛功 / 實功
以串聯(lián)等效電路來看，若流入固定電流I

因此若RS = 0，則Q 變成無窮大，相對的D值 = 0。
并聯(lián)等效電路亦如此類推，于是可以得到一個結(jié)論：對元器件而言，Q越大越好，D值越小越好。
三、電容C的一般應(yīng)用：
zui常用的就是從市電進(jìn)來(AC)要變成直流(交直轉(zhuǎn)換)

市電(AC220V或110V)經(jīng)變壓器后，再經(jīng)橋式整流器，此時即成為脈動直流(暫不考慮電解電容C)。

加上電解電容C后，即可變成直流，

但畢竟C并非理想電容，以串聯(lián)等效電路來看，且加上負(fù)載RL后

當(dāng)電容充電到峰值后，即會對負(fù)載RL放電(放電電流IL)，此時，在RS上即產(chǎn)生一個壓降(或功率消耗)，波形變成

因此，原本的直流電壓就會在上面疊加了一個交流信號，即所謂的紋波，而這紋波的大小除與所加上的負(fù)載RL有關(guān)外，也與ESR的大小有關(guān)，如果ESR太大，則紋波變大，同樣，消耗功率也大，這也就是在實際電路工作時，有時在摸電解電容時會發(fā)熱的原因，若ESR過大，則電解電容發(fā)燙,而有冒煙現(xiàn)象?。?br />所以在設(shè)計時建議工程師，須選用LOW ESR電容。換句話說，此時ESR的測量即成為工程師設(shè)計時*的測量因數(shù)。

亦即當(dāng)C固定，若使用恒流源對電容C充電，即可產(chǎn)生斜波，當(dāng)然仍須注意C的品質(zhì)。（Q值越大越好，或D值越小越好。）
三、 電感L的一般應(yīng)用
電感就是一組線圈，不管這組線圈有沒有繞在鐵蕊上，既然是用導(dǎo)線繞成線圈，導(dǎo)線上就會有內(nèi)阻存在?，F(xiàn)仍以其串聯(lián)等效電路說明：

流入電流I，如果RS太大，則消耗功率也大，這是變壓器為什么發(fā)熱的原因。因此，RS的測量就成為必須的一個程序。但應(yīng)用的電橋大多為交流電橋，不具備DCR功能，因此便無法測出RS值。
 

所測出來的值是包含jWLS的ZL而非單純的RS。如何判斷電感的好壞，當(dāng)然RS 要越小越好。（Q值越大或D值越小越好。）
電感的應(yīng)用，同樣利用 ZL = jWL = j2πfL 這個公式。如果f越大，則感抗越高，便可將高頻的噪聲（Noise）或瞬間的浪涌（Spike） 予以抑制。
綜合L、C，一般電路圖中常見：就是這個道理。

四、測量L、C時容易陷入的誤區(qū)
a. 如何選用并聯(lián)模式（LP、CP）或串聯(lián)模式（LS、CS）。
通常在并聯(lián)模式（LP、CP）時是采用恒壓方式測量，而在串聯(lián)模式（LS、CS）是采用恒流方式測量。(因涉及電路設(shè)計，實無法一一詳談。)故一般針對小電容、大電感采用的是并聯(lián)模式；大電容、小電感則采用串聯(lián)模式測量，而其間的差異與D值有關(guān)，轉(zhuǎn)換公式如下所示：

任何元器件都會有頻率響應(yīng)的問題，換句話說，如果排除測量儀器的精度問題，那么，在某個頻點所測出來的值即表示這個元器件在這個頻點的真正值。換句話說，如果工程師想測量某一個元器件的值，就必須考慮這個元器件在電路中的工件頻率是多少，而選擇該頻率或接近的頻率來測量，才會得到該元器件在該電路中的真正值。而從實際應(yīng)用面來考慮，可以歸結(jié)出下面結(jié)論供使用者參考。
小電容、小電感 →常用于高頻電路 (測量時頻率要高一點)
大電容、大電感 →常用于低頻電路 (如市電50Hz或全波整后100Hz則測量頻點可選在低頻)
c. 如何選用測量幅度？
測量幅度的選擇，譬如用在測量帶有鐵蕊的線圈（電感）時，因涉及鐵蕊的材質(zhì)，故與頻率點的選擇一樣，須選擇適當(dāng)?shù)姆?，予以測量。
d. 校正歸零
對自動量程的儀器，在測量小電容、小電感時，為追求度，故必須歸零，尤其是利用測試夾具時，更須將測試線所存在的小電容、小電感予以扣除，才能測量出元器件本身的真正值。一般而言，電容為開路時歸零，電感為短路時歸零，對于手動量程的儀表也須遵循小電容（CP模時）開路歸零，小電感（LS模式時）短路歸零的原則。
e.4線對2線的測量方法
當(dāng)測量低阻抗元件時,導(dǎo)線上的電壓跌落會影響測量結(jié)果.用4線測量方法可以消除導(dǎo)線電阻的影響,一般與高精度電壓表和電源使用的方法一致,通過分離電源和測試線, 4線技術(shù)自動消除壓降的影響.
三、 結(jié)論
綜上所述，在教科書中所考慮的元件并不能夠說明元件本身的特性,元件特性更依賴于環(huán)境,信號頻率和幅度.這樣LCR電橋除需要測量范圍廣、反應(yīng)速度快、度高之外，仍須具備頻點選擇、幅度選擇及D值（Q值）、DCR、θ值、ESR值測量等功能，才不會在設(shè)計時，產(chǎn)生"知其然而不知其所以然"之撼。

UC2851A 10KHZ通用電橋
 

簡單介紹

■  UC2851A是一款采用技術(shù)平臺高性能低價格的低端元器件測試儀。其采用當(dāng)前zui流行的4.3寸真彩TFT顯示器，使用戶能更直觀，更舒服的讀出測試結(jié)果。強大的功能和簡單的操作，50HZ-10KHZ多頻率點以及0.2%的精度可滿足生產(chǎn)線質(zhì)量保證、進(jìn)貨檢驗及實驗室測量要求。

性能特點

■  采用的技術(shù)平臺，數(shù)據(jù)*比對國外同行產(chǎn)品 ■  4.3英寸真彩TFT顯示器，分辨率480×272 RGB ■  30 Ω, 100 Ω兩種不同信號源輸出阻抗 ■  關(guān)機自動保存測試條件，更人性化 ■  簡體中文，英文可選 ■  內(nèi)建比較器, 1檔分選靈活的合格和不良報警模式 ■  100多組內(nèi)部儀器設(shè)定供存儲/調(diào)用，U盤擴展500多組 ■  可通過USB HOST來實現(xiàn)儀器軟件版本的升級和更新 ■  U盤拷屏功能保存數(shù)據(jù)更方便,可支持格式FAT16, FAT32文件系統(tǒng) ■  標(biāo)配RS232C、HANDLER、USB HOST，USBCDC，USBTMC，耳機接口，可選GPIB

技術(shù)參數(shù)

型號 UC2851A【帶1檔報警】 測試參數(shù) L,C, R, | Z|, D, Q，X，ESR，θ（Deg），θ（Rad） 測試頻率 100Hz, 120Hz,1kHz,10kHz 基本測量準(zhǔn)確度 0.2%  測試信號電平 0.1V、0.3V、1V 等效電路 串聯(lián), 并聯(lián) 數(shù)學(xué)功能 百分比偏差 量程方式 自動, 保持, 手動選擇 觸發(fā)方式 內(nèi)部, 手動, 外部, 總線 測量速度（≥1kHz） 快速: zui快30次/秒, 中速: 10次/秒, 慢速: 3次/秒 平均次數(shù) 1—255 延時時間 0—60s, 以1ms步進(jìn) 校準(zhǔn)功能 開路/ 短路 / 負(fù)載 測試端配置 五端 顯示方式 直讀，Δ%，V/I（被測電壓/電流監(jiān)視） 顯示器 主副參數(shù)5位顯示，4.3英寸真彩LCD顯示器 輸出阻抗 30 Ω, 100Ω可選擇 顯示范圍 |Z|, R，X，ESR 0.1mΩ — 99.999MΩ C 0.01 pF — 99999uF L 0.01 µH — 99999 H D 0.0001 — 9.9999 Q 0.0001 — 9999.9 θ（Deg） -179.99° — 179.99° θ（Rad） -3.1416 — 3.1416 Δ% -999.99% — 999.99% 其他 比較器功能 1檔分選  UC1062AX 200KHZ數(shù)字電橋   簡單介紹 ■UC1062AX是一款用于對各種電子元器件進(jìn)行檢驗的多功能元件測試儀。其采用當(dāng)前zui流行的4.3寸LCD顯示器，使用戶能更直觀，更舒服的讀出測試結(jié)果。它是一種高速度、測試范圍寬、5位測試分辨率的阻抗測量儀，可滿足生產(chǎn)線質(zhì)量保證、進(jìn)貨檢驗及實驗室測量要求。 性能特點 ■  4.3英寸LCD顯示器，更直觀清晰 ■  50 Hz－200 kHz，37個典型頻率點 ■  30 Ω, 100 Ω兩種不同信號源輸出阻抗 ■  內(nèi)建比較器, 十檔分選及檔計數(shù)功能 ■  內(nèi)部100組設(shè)定文件，U盤擴展多組測試文件保存或調(diào)用 ■  可通過USB HOST來實現(xiàn)儀器軟件版本的升級和更新 ■  U盤拷屏功能保存數(shù)據(jù)更方便,可支持格式FAT16, FAT32文件系統(tǒng) ■  標(biāo)配RS232C、HANDLER、USB HOST，可選GPIB 技術(shù)參數(shù) 測量功能 LCR測試參數(shù) | Z|, |Y|, C, L, X, B, R, G, D, Q, θ 測試頻率 50、60、80、100、120、150、200、250、300、400、500、600、800、1K、1.2K、1.5K、2K、2.5K、3K、4K、5K、6K、8K、10K、12K、15K、20K、25K、30K、40K、50K、60K、80K、100K、120K、150K、200K(Hz)，37個頻點 基本測量準(zhǔn)確度 0.1% 等效電路 串聯(lián), 并聯(lián) 數(shù)學(xué)功能 值偏差, 百分比偏差 量程方式 自動, 保持, 手動選擇 觸發(fā)方式 內(nèi)部, 手動, 外部, 總線 測量速度（≥1kHz） 快速: zui快40次/秒, 中速: 11次/秒, 慢速: 3次/秒 平均次數(shù) 1—255 延時時間 0—60s, 以1ms步進(jìn) 校準(zhǔn)功能 開路/ 短路/ 負(fù)載 測試端配置 五端 顯示方式 直讀，Δ，Δ%，V/I（被測電壓/電流監(jiān)視） 顯示器 5位分辨率，4.3英寸LCD顯示器 測試信號 測試信號頻率 50 Hz－200 kHz 輸出阻抗 30 Ω, 100Ω可選擇 測試信號電平 正常：0.1V、0.25V、0.3V、0.5V、1V 準(zhǔn)確度：10% 顯示范圍 |Z|, R, X 0.01mΩ — 99.999 MΩ |Y|, G, B 0.0001µS — 99.999 S C 0.0001 pF — 9.9999 F L 0.0001 µH — 999.99 H D 0.0001 — 9.9999 Q 0.0001 — 99999 θ (DEG) -179.99º — 179.99 º θ (RAD) -3.14159 — 3.14159 其他 比較器功能 十檔分選功能 存儲器 100組內(nèi)部儀器設(shè)定供存儲/調(diào)用，外部500組 接口 標(biāo)配RS232C、USB HOST，可選GPIB、HANDLER