1、通用 LCR 数字 电桥 知识 内部公 开 LCR 电 桥 知 识 培训 （内部 资料 ） 拟制 ： Simba.Lu 日期： 审核 ： Steven.Wang 日期： 批准 ： Kelvin.Liu 日期： 版本： 2012 版 日期： 2012.12.22 致 新 精 密常州市致新精密电子 有限 公司 All Rights Reserved 通用 LCR 数字 电桥 知识 内部公 开 1 LCR 电 桥知识 培训 1 1. 为什么叫 LCR 数 字电桥? 5 2. 通用 LCR 电桥 的原理 模型? 5 3. 测量频率 、电平 及正弦 交 流电的基 本概念 ？ 6 4. 纯电阻电 路中交
2、流电流 、 电压的关 系？ 7 5. 纯电感电 路中交 流电流 、 电压的关 系？ 8 6. 纯电容电 路中交 流电流 、 电压的关 系？ 9 7. 什么是阻 抗？ 10 8. 什么是导 纳？ 10 9. 电感 L 、电容 C 及与阻 抗 的关系 . 11 10. 感性器件 和容 性 器件的 阻 抗导纳? 12 11. 品质因子 Q 和损 耗因子 D 12 12. 选择串联 模式还 是并联 模 式？Cp 、Cs 、Lp 、Ls ？ . 13 13. 被测元器 件上的 电压是 否 等于用户 设定的 电压？ 15 14. 仪器上这 么多内 阻模式 ， 如何选择 ？ 15 15. 为什么不 同厂家
3、仪器测 出 的电感值 会有差 异？ 16 16. LCR 电 桥的直 流偏置功 能 . 18 17. 关于电感 器的直 流叠加 测 试 18 18. LCR 电 桥的量 程范围 . 20 19. 为什么说 LCR 电桥很 难测 高 Q 和低 D 20 20. 为什么有 时候测 出来的 损 耗值 D 是负的? 21 21. 如何正确 用 LCR 电桥 的测 试端连接 被测件 ？ 21 22. 4 端测 量和 2 端测 量 . 22 23. LCR 电 桥的开 路清零 . 23 24. LCR 电 桥的短 路清零 . 24 25. 为什么 LCR 电 桥测量 出现 ” 假死 机 ” 现象？ . 2
4、4 26. LCR 数 字电桥 的常用量 纲? . 25 27. 作为一个 新用 户 ，怎样 选 择一款数 字电桥 ？ 25 28. LCR 电 桥常用 的测试夹 具 有哪些？ . 27 29. 频率不同 对元件 测试有 影 响吗? 27 通用 LCR 数字 电桥 知识 内部公 开 30. 电压不同 对元 件 测试有 影 响吗? 28 31. 怎样选择 测试电 压和频 率? 28 32. 对于一个 已知的 “ 电容 ” ， 客户该选 用什么 样的测 试 条件？ . 28 33. 测试信号 检测功 能 Vm 、Im 是 什么意思 ？ 28 34. 关于 LCR 数字 电桥测 量 准确度的 问题
5、. 28 35. 什么叫等 效串联 电阻 Rs 、并联电 阻 Rp? 29 36. 怎样选择 测试速 度? 29 37. 仪器为什 么要进 行清零? 29 38. 有些 LCR 数字 电桥选 配 GPIB 接口 有什么 作用 29 39. 什么是负 载校准 ，负载 校 准应注意 哪些？ 30 40. 扫频和点 频清零 有何区 别? 30 41. 测量的显 示范围 和精度 范 围有何区 别? 30 42. 为什么 L 或 C 设置了, 还 不能进行 分选( 还 是判断 为不合格)? . 30 43. 仪器的 P1P2P3 有 何具 体意义? 30 44. 增加测试 线的长 度对测 试 有没有影
6、响 30 45. 仪器的串 行软件 有何功 能? 30 46. 仪器可以 测贴片 元件吗? 31 47. 仪器通过 RS232 接口和 电脑连接 后没有 连接成 功 . 31 48. ZX65xx 系列可 以测试 哪 些电容？ 31 49. 为什么 ZX8511C 比 ZX2811D 还贵 31 50. 何谓自动 电平控 制 ALC(Auto Level Control) ？ 31 51. ZX2816B 显 示数据 不动？ 31 52. 测试信号 电平相 关性是 什 么意思？ 31 53. 电桥接上 自动测 试机或 用 户自制探 针夹具 时， 测试 端应怎样 连接以 保证测 量 准 确？ 3
7、2 54. 各种电容 的常规 测试频 率 是多少？ 32 55. 什么是 HANDLER 接口？ . 32 56. 列表扫描 List Sweep 是什 么意思？ 32 57. 用 120Hz 测量 铝电解 电容 器， 发 现市场 上的容 量表 速度都很 慢， 有没有 更加 快 一点的， 低频高 速电容 测 量仪是什 么意思 ？ . 32 58. 低端 LCR 数字 电桥 TH2811D 和 ZX8511D 哪 一种好 一点？ . 32 通用 LCR 数字 电桥 知识 内部公 开 59. 有没有能 够测到 10 法拉 的容量测 试仪？ 33 60. 如 何 最 方便 的 把 LCR 数 字电
8、桥 的 测量 结 果传 送 到电脑 上 ， 我不 想 自 己 写 软 件 ， 也不想另 外付费 买软件 。 . 33 61. 测试 SMD 贴 片器件 选择 什么样的 夹具？ 33 62. 什么叫 SCPI 通讯 协议？ . 33 63. 双频测试 仪器？ 33 64. 多参数 测试仪 器？ 33 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 5 / 33 1. 为 什么 叫 LCR 数字 电桥? L ：电 感（ 为了 纪念 物理 学 家 Heinrich Lenz ），C ：电 容(Capacitor) ，R ：电 阻(Resistance) ， LCR 数字 电桥 就是
9、能够 测 量电感 ， 电 容， 电阻 ， 阻 抗的仪 器， 这是 一个 传统 习惯的 说法 。 最 早 的阻 抗测 量用 的是 真正 的电桥 方法 ， 如 下图 ： 随着现 代模 拟和 数字 技术 的发展 ， 早已 经淘 汰了 这 种测 量 方法 ， 但 LCR 电 桥 的叫法 一直 沿用 至今 。 如果 是使 用了 微处 理器 的 LCR 电 桥则 叫 LCR 数字电 桥 。 一般 用户 又称 这些为 ：LCR 测 试 仪、LCR 电 桥、LCR 表 、 数字电 桥 、LCR Meter 等等 。 常州致 新 的 LCR 数字 电桥 有： ZX8528 ， ZX8526 ， ZX8519 ，
10、 ZX8519 ， ZX8516 ， ZX8517 ， ZX8510 ， ZX8511D ，ZX2811D 等等 系 列。 另外 ， 电 容测 试仪 和电 感测 试仪实 际上 是 LCR 数 字电 桥的变 种 ， 其 根本 原理 与电 桥是一 样 的 。 2. 通用 LCR 电 桥的 原理模型? 随着现 代模 拟和 数字 技术 的发展 ， 特别 是高 速运 放 ， 微 处理 器技 术的 发展 ， 现代阻 抗测 量大 都使用 自动 平衡 电桥 法 ， 如下图 ： 上图中 ： 首先 由信 号源 发 生一个 一定 频率 和幅 度的 正弦交 流信 号 ， 这 个信号加到被测件 DUT 上 产生 电流
11、流到 虚地 “0V ” ， 由 于运 放输 入电 流为 零 ， 所 以流 过 DUT 的电 流完 全流 过 Rr ， 最 后 根据 欧姆 定 律 DUT 的阻 抗 ：Z = -V1*Rr/V2 。 因为 运 算放大 器虚 地功 能的 引入 ， 使 这种 测量 方法的 精度 和抗 干扰 能力 产生了 质的 飞跃 。 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 6 / 33 当然， 以上 只是 一个 比较 抽象 化 的原 理模型 ， 真正 的产品 要复 杂的 多。 3. 测 量频 率 、电 平及 正弦交 流电 的基本 概念 ？ 如果 在 电阻 、 电感 和电容 的电路 里 电
12、动势 随时 间按 正弦规 律变 化 ， 由 此产 生 的电流 、 电压 也 是正弦的。 工程上使 用正 弦交流信号 分析电路 元件 的电压电流 关系及功 率问 题， LCR 电桥 中 也使 用正 弦交 流信 号分 析电阻 ，电 容， 电感 ，或 其他被动 元 件的 阻抗 。 正弦波的特征量： 频率、周期与角频率 的概 念及关系： 正弦波的 4 种表示方法： 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 7 / 33 测试信号电平就是的 正弦 波有效值（RMS 值） 。 4. 纯 电阻 电路中 交流 电流、 电压 的关系 ？ 频率相同 相位相同 相量关系： 致 新 精 密 通用
13、 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 8 / 33 5. 纯 电感 电路中 交流 电流、 电压 的关系 ？ 频率相同 相位相差 90 度（u 领先 i 90 度） 相量关系： 电感电路中复数形式 的欧 姆定律 ： 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 9 / 33 6. 纯 电容 电路中 交流 电流、 电压 的关系 ？ 频率相同 相位相差 90 度（i 领先 u 90 度） 相量关系： 电容电路中复数形式 的欧 姆定律 ： 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 10 / 33 7. 什 么是 阻抗？ 在具有 电阻 、电 感和 电容 的电
14、路 里， 对 交 流电 所起 的阻碍 作用 叫做 阻抗 。阻 抗常用Z 表示 ， 是一个 复数 ， 实部 称为 电阻 ， 虚部 称为 电抗 ， 其 中 电容 在 电路 中对 交流 电 所 起的阻 碍作 用称 为 容抗 ,电感 在 电路 中对 交 流电所 起的 阻碍 作用 称为 感抗， 电容 和电 感在 电路 中对交 流电 引 起的阻 碍作 用总 称为 电抗 。 阻抗 的 单位 是欧 姆。 以上 ： Z 阻抗 、 R 电阻 、 X 电抗 、 |Z| 阻抗 的绝 对值 、 阻抗的 相位 以 度或弧 度为 单位 、Rs 等效 串联 电阻 ，也 称ESR 。 一般LCR 数 字电 桥都 有测 量 阻抗
15、的 功能 ， 例如 ： ZX8511D ， ZX8516A ， ZX8519A ， ZX8518 ， ZX8526 ， ZX8528. 等 等。 8. 什 么是 导纳？ 导纳(admittance) 是电 导和 电纳的 统称， 在电 力电 子 学中导 纳定 义为 阻抗(impedance) 的倒 数， 符号Y ，单 位是 西门 子， 简 称西(S), 导纳 是个 向量 ：Y = G + jB ： 以上： Y 导纳S 、 G 电阻S 、 B 电抗S 、 |Y| 导纳的绝对 值S 、 阻抗 、 导纳 的 相位 以 度或弧 度为 单位 、 Rp 等 效并联 电阻 。 一般LCR 数 字电 桥都 有测
16、 量 导纳的 功能 ， 例如 ： ZX8511D ， ZX8516A ， ZX8519A ， ZX8518 ， ZX8526 ， ZX8528. 等 等。 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 11 / 33 9. 电感 L 、 电容 C 及与 阻抗 的关 系 电感： 当线 圈通 过电 流后 ， 在线圈 中形 成磁场 感 应 ， 感应磁 场又 会产 生感 应 电流来 抵制 通过 线圈中的电流。 这种电流与线圈的相互作 用关系称为电的感抗，也就 是电感，单位是 “ 亨利 （H ） ” 。 理想 电感 L 与 阻 抗的关 系：|Z| = |XL| = 2*pi*f*L 。
17、 电容 ： （Capacitance ） 亦 称作 “ 电 容量 ” ， 是 指在 给定 电位差 下的 电荷 储藏 量 ， 记为 C ， 国 际 单位是 法拉 （F）。 理想 的 电容 C 与阻 抗的 关系：|Z| = |Xc| = 1/(2*pi*f*C) 电感和 电容 的阻 抗 VS. 频率 由上面 的公 式 和 图片 可见 ， 电感 和电 容的 阻抗 与频 率成线 性关 系， 使用 ZX8518 、 ZX8526 、 ZX8528 等 带曲 线扫 描功 能的、 具 DDS 频率 发生 的 LCR 数字 电桥 可以 分析 非 理想电 感和 电 容的阻 抗频 响特 性。 致 新 精 密 通用
18、 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 12 / 33 10. 感 性器 件 和容 性器 件 的阻 抗导 纳? 11. 品 质因 子 Q 和损 耗因子 D 品质因 子 Q 值 是衡 量电感器 件的 主要 参数 。是 指 电 感器 在 某一 频率 的交 流电 压 下工 作时 ， 所呈现 的感抗( 储 能部 分) 与 其等效 损耗 电阻( 耗能 部分) 之比 。 电 感器 的 Q 值 越高 ， 其 损耗 越 小，效 率越 高。 损耗因 子 D 值 是衡 量 电 容 器件的 主要 参数 。是 指 电 容器 在 某一 频率 的交 流电 压 下工 作时 ， 其等效 损耗 电阻 与所 呈现 的 容抗
19、之比 。 电 容器 的损 耗 D 越 小， 效率 越高。 损耗越 大的 元器 件在 实际 使用过 程中 发热 就越 大， 效率就 越低 。 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 13 / 33 12. 选择 串联 模式 还是 并联模 式 ？Cp 、Cs 、Lp 、Ls ？ ( 一) 真实世界的电子元器 件包 含寄生参数 ，如下图 ： ( 二) LCR 数字电桥可以使用两 种等效电路模式来测 量 L 、C 或 R ：并联和串联，如下 表： 电路模 式 测量功 能 D ，Q 和 G 的定 义 Cp 模式 ： Cp-D Cp-Q Cp-G Cp-Rp Cs 模式 ： Cs-
20、D Cs-Q Cs-Rs Lp 模式 ： Lp-D Lp-Q Lp-G Lp-Rp Ls 模式 ： Ls-D Ls-Q Ls-Rs ( 三) 电容的电路模式的选 择 小电容: （由下图模拟） ： 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 14 / 33 小电容可 产生大 电抗，这 意味着相 比之下 并联电阻 （Rp ）的 影响明 显大于 串 联电阻 （Rs ） 的影响 。 与 容抗 相比， Rs 表示的 电阻 值的 影响 可忽 略不计 ， 所 以应 使用 并联 电路模 式 （Cp-D 或 Cp-G）。 大电容: （由下图模拟） ： 测量涉 及大 电容 值 （低 阻抗 ）
21、， 则 Rs 比 Rp 更 重要， 所以 应使用 串联 电路 模式 （Cs-D 或 Cs-Q）。 ( 四) 电感的电路模式的选 择 大电感: （由下图模拟） ： 给定频率 下的电抗 相对较 大（与小 电感的电 抗相比） ，所以并 联电阻比 串联电 阻更重要 。 因 此，并 联等 效电 路模 式（Lp-D 、Lp-Q 或 Lp-G ）更 为 适用。 小电感（由下 图模拟） ： 对于小的 电感值， 电抗变 得相对较 小（与大 电感的 电抗相比） ，所以 串联电阻 分量更重 要 。 因此， 串联 等效 电路 模式 （Ls-D 或 Ls-Q ） 更适 用。 ( 五) 以下经验法则可用于 根据 电容 或
22、电感阻抗大小 来选 择电路模式： 阻抗大 于 约 10k 使 用并 联电路 模式 。 阻抗小 于 约 10 使 用串 联电路 模式 。 阻抗在 两值 之间 根 据电 容 器 或电 感器 制造 商的 建议 进行选 择 。 公司的 ZX2811D ，ZX8511D ，ZX2816B 等仪器 可根 据阻抗大小和阻抗相 位角 自动选择 Cp 、Cs 、Lp 或 Ls ， 进一步方便了客户。同时也 可以 根据用户具体需求自 行选 择。 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 15 / 33 13. 被 测元 器件上 的电 压是否 等于 用户设 定的 电压？ 测试信 号电 平和 被
23、测 件的 简化模 型如 下图 ： 可见被 测件 的测 试信 号电 平取 决于 测试 信号 电平 、LCR 电桥 的源 内阻 和被 测件阻 抗 的分 压， 如下所 示： 式中： |Vosc| 用 户设 定的 信号 电 压电平 。 Rso LCR 电 桥的 源电 阻 （ 目前常 州致 新的 仪器 一般 都有 5 种内 阻模 式供 用户 选择） 。 |Vm| 加 到被 测件 上的 信号 电压电 平 |Im| 在 被测 件中 流过 的信 号电流 电平 |Zx| 被 测件 的阻 抗 由以上 公式 可知 ，被 测件 上的电 压不 一定 等于 用户 设定的 电压 。具 体要 根据 以上公式 算的 。 14.
24、 仪 器上 这么多 内阻 模式， 如何 选择？ 常州致 新精 密的 大部 分 LCR 电桥 提供5 种 信号 源内 阻模式 可选 择：30 、100 、10 /CC （Constant Current）、 50 和10/100 。 当测试 电感 时 ， 如 果没 有 指定要 与哪 家的 仪表 进行 数据比 对 ， 为 了降 低铁 心 材料的 非线 形而致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 16 / 33 引起的 效应 ， 应降 低测 试 信号电 平 ， 建 议用 户选 择100 欧 姆的 量程 。 反 之， 为 了与其 他 家 型 号的测 试仪 进行 数据 对比 ，
25、必 须保 证与 其有 相同 的 信号源 内阻 模式 。 以下 是 几款经 典的 仪器 使用的 内阻 模式 ： 30 可类 比于 ：CH107X/GR1689 100 可 类比 于：HP4284A/E4980A/Chroma3250 10 /CC 可类 比于 ：CH106X/WK3245 50 可类 比于 ：HK3532 另外，10/100 内阻 模式 ： 当用户 需要 用 100kHz 测量 1uF10uF 的CBB 的损 耗 时，可 以使 用 这种内 阻模 式， 可以 提高 测量结 果 特 别是 损耗 因子 的稳定 性。 15. 为 什么 不同厂 家仪 器测出 的电 感值会 有差 异 ？ 电
26、感器 是由 导线 环绕 一个 磁芯所 组成 ， 其特 性依 据使 用的磁 芯材 料而 定 。 要 制作 电感器 ， 空气可 说是 最简 单的 磁芯 材料 ， 但 由于 电感 量与 所用 磁芯的 磁导 率成 正比 ， 空气 磁导率 极小 ， 由于体 积效 率的 关系 ， 不 利于制 造电 感器 ， 通常 使 用 磁性 材料 ， 如铁 氧体 、 高导磁 合金 、 或 纯铁体 等。 真实的 电感 并不 是一 个纯 电感， 典型 电感 器的 等效 电路如 下图 所示 ： 大电感 小电感 图 实 际电 感器 的等 效电 路 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 17 / 33
27、有磁芯 的电 感器 的电 感量 受磁性 材料 的磁 导率 的 影响， 磁芯 的磁 感应 强度 随 流过电 感 线圈的 电流 所产 生的 磁场 强度的 变化 而变 化 ， 其 变 化关系 由磁 化曲 线描 述 ， 下图为 一个 电感 线圈的 典型 的磁 化曲 线。 B B IBBBL BBB H 图 磁芯 电感 器磁 化曲 线 当对磁 性材 料施 加一 个静 态磁场 时 ， 其 磁感 应强 度B 随着 磁场 强度H （与 流过 电流的 大 小成正 比） 的增 加而 增加 ， 电 感量 L 磁 导率 ，B=H ， 图 10-2 为 B、H 、L 的 关系 曲 线 。 图10 2 磁场 强度 、电
28、感量的 相互 关系 图 由上图 可以 看出 ， 随 着磁 感应强 度的 增加 ，磁 芯超 过磁饱 和点 后， 电感 量将 会下降 。 综上所述， 电感器 （特别是 磁芯电感器） 将因 测试信 号和测量频率的不同 将有 很大的变化。 由于不 同 厂 家仪 器的 测试 信号电 流的 不同 ， 所 以 使 用 不同测 试仪 器时 可能 会得 到不同 的测 试 结果 。 碰到这 种情 况， 用户 可以 关注一 下 这2 种 仪器 的信 号源输 出电 压和 信号 源内 阻。 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 18 / 33 16. LCR 电 桥 的 直流 偏置 功能 在实
29、际 应用 中 大 部分 情况 下 电感 线圈 中 会 有直流 电 流流过 ， 电 容器 两端 则叠加有 直流 电 压。 为了 客观评估 电感值 和电容值 ，电感器 、电容 器 必须在 模拟实际 使用条 件下进行 测量， 就是 与 客观 使用 条件 取得 近似的 测试 解决 方案 就是 在交流 测试 的同 时 ， 给电 感 器叠 加 直流 偏 流，给 电容 器 叠 加直 流偏 压。 常州致 新的 大多 数 LCR 电 桥可以 进行 内部 直流 偏置 叠加或 借助 外部 设备 进行 直流偏 置 叠加。 内部直流偏置叠加 ： ZX8518/19 系 列仪 器内 部 标配 0V 、1.5V 、2V 测
30、试 仪器 ， 可 选配 100mA，10V 偏置 电压源 。 ZX8526 系列 仪器 内部 标配 5V 偏 置电 压源 。 ZX8528 系列 仪器 内部 标 配 0V 、1.5V 、2V 测试 仪 器，可 选配 100mA ，40V 偏 置电 压源。 外 部直流偏置叠加 ： 需配专 业的 直流 恒流 电源 仪器， 其叠 加原 理如 下图 ： 17. 关 于电 感器的 直流 叠加测 试 磁性电 感器 （ 变压 器 ） 更 多应用 于电 源电 路及 滤波 电路 ， 纹 波 、 噪 声及 干扰 抑制中 ， 这 类应用中 电感 器中总 要流 过一定的 工作 电流， 模拟 这种应用 的测 量方法 就
31、是 叠加直流测试， 如 下图 所示 。 不同 的叠 加电 流， 其所 对应 的电 感量 也不 一样 ， 这 就是 电感 器的 直流 叠加特 性 。致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 19 / 33 高导磁 易饱 和磁 芯电 感器 具有显 著的 直流 叠加 特性 。 图 使 用外 部偏 置电 流源 叠加测 试 使用外 部偏 置 电 流源 时, 电 流源 应 具有 尽可 能大 的交 流阻抗 ， 以减 小测 试误 差。 上图中， 电流源 的等 效并 联阻 抗将 直接影 响测 量精 度。 用电压 源做 偏置 源时 ， 由 于电压 源的 交流 阻抗 极小 ， 则 必需 在电
32、压源 输出 端 串接足 够大 的电抗 器， 一般 要求 L1 Lx， 并具 备足 够的 电流 承受能 力， 如下 图所 示： 图 使 用外 部电压 源 叠加 测试 电流源 可能 会干 扰测 试信 号， 隔离 电容 的充 放电 也 会造成 测试 信号 产生 抖晃 ， 这 将影 响 到叠加 测试 的稳 定性 ，并 因测试 量程 易变 而降 低测 试速度 。 提示：一 般 仪 器 内 部 配 的 偏 流 原 测 试 精 度 高 ， 速 度 快 ， 频 率 范 围 宽. 常 州 致 新 的 ZX2819A,ZX8518 ，ZX2789 系列仪 器 具 可选 内偏 置功 能， 可 提供 0 1A 的内
33、部 偏置电 流源, 频率范 围可 以 到2MHz 。 本公司也 提供有专 用的外 部偏置电 流源可使 偏流测 试简单化 ， 并提供 抗冲击 保护措施 、 隔离措 施， 有效 范围 内的 精度保 证等 。 另外 ， 测 试夹 具一 般由 金 属材料 组成 。 当金 属材 料 与电感 器靠 得很 近时 ， 来 自电感 器的 漏磁通 会在 此金 属材 料内 产生涡 流 。 产 生涡 流的 大 小与金 属体 的大 小和 形状 均有关 系 ， 涡 流 大小不 同 ， 则 测量 结果 也 将不同 。 同时 ， 金 属体 也 会使电 感器 中的 磁通 量发 生变化 ， 从而 使 电感量 发生 变化 。 因此
34、，在测量电感器时，应 尽可 能使被测件远离金属 件。 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 20 / 33 18. LCR 电桥的 量程 范围 为了测 量更 宽范 围的 阻抗 ，LCR 电 桥内 部一 般都 会 安装 5 到 10 个量 程。 这 些量程 就类 似于 天平秤 的砝码 ， 测 量大 的 质量 ， 需 要用 大的 砝码 来 平衡 ， 测 量小 的质量 需 要 用小的 砝码 来匹 配。 一般 LCR 都提 供自 动选 择 量程和 手动 选择 量 程 2 种 模式： 模式 功能概述 优点 缺点 量程 自动 （ 自动选 择） 为 被 测 件 的 阻 抗 设 置
35、最佳阻抗 范围 用 户 无 需 选 择 阻 抗 范 围 由 于 改 变 测 量 范 围 的 时 间 ， 故 测 量 时 间 较 长。 量程 保持 （ 手动选 择） 不 管 被 测 件 的 阻 抗 如 何， 使测 量都用 固定阻 抗范围进 行 无 需 改 变 测 量 范 围 的 时间( 用于分选机时速 度比较快) 用 户 需 要 按 照 被 测 件 的值选择 适当的 范围 另外 ， 常 州致 新的 LCR 数 字电桥 在以 上 2 种 模式 上 还扩展 了 1 种 分选 模式 ， 就是当 用户 用于 自动分 选机 时 ， 仪 器会 根 据用户 设定 的标 称值 ， 自 动选择 需测 量的 量程
36、范围 ， 这 样， 既省 去 了用户 计算 量程 范围 的麻 烦，有 提高 了仪 器测 量分 选 的速 度。 19. 为 什么 说 LCR 电 桥很难 测高 Q 和低 D LCR 电桥 Q 值和 D 值 测量 是依据 一下 原理 公式 ： 假定 Q = 100 ， 则 ESR 为 1/100 的 XL 。可 见，ESR 在 Z = ESR + j*XL 中 占的 分 量比较 小， 所 以仪器 或测 量环 境引起 ESR 微 弱的 变化 都会 被放 大 100 倍， 反应 出的 现象 就是 ： Q 值 稳定 性 不好或 测量 数据 跳动 较大 。 同样 的 道 理也 适用 于电 容 D 的 测量
37、 。 用户能 做的 就是 尽量 选择 好一点 的测 试夹 具改 善效 果， 原 则： 能用 0m 的不 要用 1m 的 ， 能 用 4 端测 量不 要用 2 端测 量。 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 21 / 33 20. 为 什么 有时候 测出 来的损 耗值 D 是 负的? 答： 理 论上 ， 损耗 值 D 应恒为 正 ， 但 在极 低损 耗 的情况 下 ， 仪 器仍 可能 会 测出负 的 D 值， 如-0.00001 ， 正 如上 面分 析 的 超低 损耗 的电 容 ESR 极 小， 一 般已 经超 出了 仪器 测量的 精度 范 围， 仪 器测 量的 随机
38、 噪声 可能 使 ESR 为负 ， 因 此我 们认为 这种 负值 显示 也是 正常的 。 另外，对于高精度的损耗测量，我们建议直接在端面夹具上进行测量， 同时建议用户进 行可靠 的开 路短 路清 零， 而引出 的电 缆线 将使 损耗 的测量 精度 大大 降低 。 另外， 也有 可能 是用 户过 度清零 引起 的。 21. 如 何正 确用 LCR 电 桥的 测试 端连接 被测 件？ 仪器具 有电 流驱 动高 端 Hcur 、 电 流驱 动低 端Lcur 、 电压检 测高 端Hpot 、 电压 检测低 端 Lpot 和对 应于 每测 试端 的 屏蔽端 一共 四对 测试 端。 每个测 试端 都含 有
39、屏 蔽层 ， 屏 蔽目 的在 于减 小对 地 杂散电 容的 影响 和降 低电 磁干扰 。 测 量时Hcur 、Hpot 和Lpot 、Lcur 应在 被测 元件 引线 上 连接 ， 形 成完 整的 四端 测 量， 以减 小引 线及连接 点对测试 结果的 影响（尤 其是损耗 测量） 。 特别是在 对低阻抗 元件进 行检测时 ， 应 将检测 端 Hpot 、Lpot 连 接 至元件 的引 线端 ，以 防止 引线电 阻加 入被 测阻 抗， 其连接 的原 则 为Hpot 、Lpot 所检 测的 应 为被测 件上 实际 存在 的电 压。Hcur、Hpot、Lpot、Lcur也可简称 为Hc、Hp、Lp、
40、Lc。一般通用 LCR电桥采用5端连接法连接到被测件即可，如下图： 如果接 触点 及引 线电 阻 Rlead 远 小于 被测 阻抗 （例 如 ：RleadZx/1000, 精 度要 求不高 于 0.1%）时则 Hcur 、Hpot 及Lpot 、Lcur 可连 接在 一 起后再 连至 被测 元件 两端 （两端 测量 ） 。 在进行 一些 精度 要求 较高 的测量 时 ， 使 用测 量夹 具 比使用 测试 导线 （ 仪器 附 配的开 尔文 夹具）要好 的多。 开尔文 测试线在 10kHZ 下频 率测 试时，可以 有较好 的测量 结果，但超 过 10kHZ 频率 时， 开尔 文测 试 线很难 满足
41、 测试 要求 。 因 为在高 频时 ， 导 线之 间间 隙的变 化直 接 改变了 测试 端杂 散电 容和 电感 ， 而 测试 导线 总是 难 以加以 固定 的 ； 测 试导 线 也容易 引起 其它 的测试 误差 。 因此 ， 在 较高 频率 进行 测 量时应 尽可 能使 用测 试夹 具， 如果 由于 条件 所限 ， 则仪器 清零 时测试 线的 状态 应尽 可能 与测试 时保 持一 致。 高精度 的测 量应 满足 以下 几方面 的要 求： 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 22 / 33 1. 分布阻 抗必 须降 至最 小， 尤其测 量高 阻抗 元件 时。 2. 接
42、触电 阻必 须降 至最 小。 3. 应使测 试端 形成 完整 的四 端对测 量。 4. 触点之间必 须可以 短路和 开路。短路 和开路 清“0 ” 可以轻易地 减少测 试夹具 的分 布阻抗 对测 量的 影响 。 对 于开路 清 “0” ， 测 试端 应 该与被 测件 连接 时一 样 ， 以相同 的距离 隔开 。对 于短 路清 “0” ， 低阻 抗的 短路 片应 该连接 在测 试端 之间 。 22. 4 端 测 量和 2 端测 量 上图 是 4 端测 量和 2 端测 量的抽 象原 理图 。 LCR 电桥 内部 可以 等效 为 上内部 有 1 个 电压 表用 来 测量被 测 件 2 端的 压降 ，
43、 和 1 个电 流表 测 量流过 被测 元件 的电 流， 最后测 到的 电压 除以 电流 就是被 测元 件的 阻抗 。 由上图 看出 当使 用 2 端 连 接测量 时， 测量 线上 线阻 产生的 压降 会被 电压 表 检 测进去 ， 所 以最 后结果 里含 有测 量线 上的 电阻。 由上图 看出 当使 用 4 端 连 接测量 时， 电压 表的 检测 端直接 接触 到被 测件 上， 由于电 压表 的输 入阻抗 非常 高 ， 所 以电 压 表最后 测量 到的 电压 实际 上就是 被测 元件 上的 压降 。 最 后测 到的 电 压除以 电流 就是 被测 元件 的真实 阻抗 ， 就 这样 消除 了测量
44、 线上 的电 阻的 影响 。 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 23 / 33 23. LCR 电 桥 的 开路 清零 LCR 电桥的开路校正用于 补偿测试夹具上的杂 散导 纳 （Yo ） 。 注意 ： 用户 在进 行开 路清 零 时一定 要使 测试 夹具 可靠 开路 ： 就是 要保 持夹 具上 不 夹任何 东西 ， 并且保 证 Hc 端和 Hp 端可 靠接触 ，Lp 端和 Lc 端 可靠 接触。 如果使用的 是 ZX28Y11 这 种夹具最好 保证高 端夹子 与低端夹子 的距离 与将来 测试时距离 是 一样的 ，如 下图 ： 致 新 精 密 通用 LCR 数字
45、电桥 知识 内 部公 开 24 / 33 24. LCR 电 桥 的 短路 清零 LCR 电桥的短路校正用于 补偿测试夹具上的残 留阻 抗（Zs）。 注意 ： 用户 在 进 行短 路清 零 时一定 要使 测试 夹具 可靠 短路。 如果 使用 的是 ZX28Y05 测试 夹具 ， 只要保 持测 试簧 片干 净， 并插上 干净 的短 路片 即可 。 如果使 用的 是 ZX28Y11 测 试夹具 ， 需要 注意 4 个测 试簧片 的接 触顺 序有 要求 ， 要 使 Hp 端与 Hc 端接 触， 然后 再与 Lc 端接触 ，再 与 Lp 端接 触。 直观的说就是红线与 蓝线 接触在一边， 白线与黑线
46、接触在另 一边 。如下 图： 25. 为 什么 LCR 电 桥 测量出 现 ” 假死 机 ” 现象 ？ 答： 经常 遇到 客户 反映 ， 他的仪 器好 像不 测了 ， 无 论插什 么器 件 ， 显 示的 结 果都不 变 ， 一 动 不动 。 这 可能 就是 用户 进 行的不 正常 的开 路短 路清 零造成 的 ， 比 如说 ： 开 路 清零时 夹具 上夹致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥 知识 内 部公 开 25 / 33 了被测 件甚 至短 路片 ； 短 路清零 时夹 具没有 短路， 夹了 被 测件 或者 直接 就 开 路。 当然 ， 也 有 可能是 用户 的操 作本 身没 有问题
47、，是 夹具 坏掉 了。 遇到这 种情 况， 用户 可以 先把仪 器的 开路 短路 功能 关掉， 看看 仪器 能否 正常 测量。 26. LCR 数 字 电 桥的 常用量纲? 电阻， 阻抗 微欧 10 -6 欧姆 m 毫欧 10 -3 欧姆 欧姆 10 0 欧姆 k 千欧 10 3 欧姆 M 兆欧 10 6 欧姆 电容 pF 皮法 10 -12 法拉 nF 纳法 10 -9 法拉 F 微法 10 -6 法拉 mF 毫法 10 -3 法拉 F 法拉 10 0 法拉 电感 nH 纳亨 10 -9 亨 H 微亨 10 -6 亨 mH 毫亨 10 -3 亨 H 亨 10 0 亨 频率 Hz 赫兹 10 0 赫兹 kHz 千赫兹 10 3 赫兹 MHz 兆赫兹 10 6 赫兹 电压 V 微伏 10 -6 伏特 mV 毫伏 10 -3 伏特 V 伏 10 0 伏特 电流 nA 纳安 10 -9 安培 A 微安 10 -6 安培
