簡單的偏移消除技術，用于小電容測量使用鑷表

介紹

測量電容有三種主要方法可供選擇:交流響應法、直流充放電法和電橋法。交流響應法和電橋法適用于 LCR 測量，而直流充放電法只適用于 RC 測量。

LCR-Reader-MPA 采用交流響應法和直流充放電法進行測量。對于電容范圍在 1 mF 到 1 F 使用直流充放電方法更有效，而在 0.1 pF 到 1 mF 另一種方法可顯示 0.1%的基本精度。

充放電方法使用已知的電流對電容器充放電，同時測量產生的電壓的上升速率。電容值以上升速率為基礎，上升速率越慢，電容越大。

交流響應方法通過設備傳遞已知的高頻電流。從比率中記錄產生的電壓并計算阻抗的大小量。電壓和電流之間的相位角，等效電容或電感可同時測量，并計算出電阻。

更復雜的測試設備使用其他方法，如電橋電路。該方法測量精度高，間接測量阻抗。電橋法還可以測量寄生電阻、電容和電感。這種方法是通過將元件放入電橋電路來實現的。另一條腿的值是變化的，通過這個來確定未知的阻抗值。

測量微小電容的方法綜述發表在《測量微小電容變化的高精度方法》，Ashkan Ashrafi 和 Hossein Golnabi，《科學儀器評論》，第 70 卷第 8 期，1999 年 8 月。

圖1

操作原理

LCR-Reader-MPA

圖1 為 LCR 儀表方框圖。電壓源的電壓通過一個限制100? 電阻應用到 DUT 連接點 a 和 b . V 測試信號的振幅和頻率可調。也可以對被測工件施加正的或負的直流電壓。

被測元件上的電壓降由DAu 測量，電阻 Rj 上的電壓降由 DAj 測量，與流經被測元件的電流成正比。對 ADC信號進行數字化后，根據公式 DUT 阻抗 Z =Rj* Vau/Vaj計算其阻抗。

用開短路探針校準時獲得的阻抗(偏移量)的初始值存儲在設備的存儲器中，并在計算被測部件的阻抗時考慮，從而消除了由于設備內部寄生效應引起的偏移量。

被測元件可表示為以下等效電路之一:

(1) and (2): 交流測量串聯電路 (3) and (4): 交流并聯電路,(5,6,7) 二極管、電阻、電容的直流測量。

串聯電路阻抗Z = Rs + iXs 并聯電路阻抗 Z = 1/(1/Rp +1/iXp) 其中 Xs (Xp) < 0 如果電抗是電容性的，在 Xs(Xp) > 0 電抗是有感的。

參數的計算

電容C = 1/(2πf|Xs|) 其中 f 為測試頻率。

電感L = Xs/(2πf). Q = |Xs|/Rs. D = 1/Q

當LCR-Reader-MPA 設置為自動模式時，它將選擇最佳頻率和等效電路進行測量。也可手動設定設備的具體測試參數;包括測量模式，測試信號的頻率范圍為 100 Hz 到 100kHz，并選擇 1.0、0.5 和 0.1 Vrms 的測試電壓。

MPA 使用通過被測元件的直流電流，允許測量電流和電壓。使用 ? 定律,計算直流電阻(RDC)。

電容是根據被測電容器在一定時間間隔充電時的電壓變化和測量大于40mf 的元件時施加的電流來計算的。