LCR电桥知识培训 内部资料.pdf

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. 纯电阻电路中交流电流、电压的关系？ 7 5. 纯电感电

2、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

3、 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？ . 24 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

4、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 . 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？ 3

5、0 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

6、 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？ 32 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？ . 3

7、2 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

8、 (Resistance)，LCR 数字电桥 就是能够测量电感，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， ZX8519， ZX8516， ZX8517， ZX851

9、0，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 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

10、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

11、 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 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

12、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

13、数字电桥都有测量 阻抗 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数字电桥都有测量导纳的功能，例如： ZX8511D， ZX8516A， ZX

14、8519A， 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。 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

15、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 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 )

16、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 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

17、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-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

18、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），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

19、用于根据电容 或电感 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

20、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. 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

21、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，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 100kH

22、z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 有

23、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 BIBBBLBBB 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

24、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

25、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

26、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

27、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

28、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，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

29、： 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

30、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。 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

31、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

32、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、 Lc。 一般通用 LC

33、R 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。

34、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

35、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，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 线上的电阻的影响。 致 新

36、 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 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（

37、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

38、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，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 100欧姆 k 千欧 103 欧姆 M 兆欧 106 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 100法拉

39、电感 nH 纳亨 10-9 亨 H 微亨 10-6亨 mH 毫亨 10-3 亨 H 亨 100亨 频率 Hz 赫兹 100赫兹 kHz 千赫兹 103 赫兹 MHz 兆赫兹 106 赫兹 电压 V 微伏 10-6 伏特 mV 毫伏 10-3 伏特 V 伏 100伏特 电流 nA 纳安 10-9安培 A 微安 10-6安培 mA 毫安 10-3安培 A 安 100安培 27. 作为一个新用户，怎样选择一款数字电桥？ 答： a. 测量频率不超过 10kHz，经济实用型 LCR 数字电桥，可以满足一般电阻电容电感的测试要求： ZX8511D， ZX2811D。 b. 测量 CBB 等薄膜电容器 的测

40、试频率 需达到 100kHz，并且对损耗的要求比较高：ZX8516A， ZX8519A。 c. 测量电感数据与以前 1062 兼容：使用 ZX1085A 的 10/CC 内阻模式 。 d. 测量高频陶瓷电容的损耗或 Q 值： ZX8528 系列 LCR 数字电桥。 e. 高频电感值测量： ZX8526A(20Hz2MHz) f. 测量普通电解电容： ZX6515。 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥知识 内部公开 26 / 33 g. 测量法拉级超大电容器： ZX6515F。 h. 同时测量 120Hz 容量， 100kHz 的 ESR： ZX2816_1X, ZX2786_2X。 i

41、. 分析换能器压电陶瓷： ZX8501(20Hz100kHz)， ZX8518(20Hz300kHz)，ZX8526(20Hz5MHz)。 j. 这只是一个大致的选型思路，具体请咨询致新精密。 下面是这些常用 LCR电桥的一些图片： 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥知识 内部公开 27 / 33 28. LCR 电桥常用 的测试夹具有哪些？ 29. 频率不同对元件测试有影响吗 ? 答：有。 所有元件均与信号频率有相关性 。 其变化的大小主要取决于元件寄 生 （杂散 ） 参数的大小，使用仪器时可能仅考虑了串联和并联两种等效方式 ， 真正的元件等效模式可能远比串联和并联等效复杂的多。 下

42、图 大致表示了某些规格的电阻器、电感器、电容器的频率响应。 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥知识 内部公开 28 / 33 30. 电压不同对元件测试有影响吗 ? 答：有。 所有元件均存在信号电平的相关性 。 即在规定测试频率下 ， 元件数值与信号电平的大小有关。有些元件数值对电平的变化不敏感，然而有些元件对信号电平具有极强的敏感性，如 高 K（高介电常数 ） 值的陶瓷电容器 ， 高导磁率的电感器等 。 因此 ， 对此类器件规定其测量信号电平（电压或电流）是非常重要的。元件与信号电平的相关性如下图所示。 31. 怎样选择测试电压和频率 ? 答： (1)根据被测件的实际应用。 (2)根

43、据相关产品标准。 (3)根据客户自定要求。 32. 对于一个已知的 “电容 ”，客户该选用什么样的测试条件？ 答： (1)小于 100pF 电容用 1MHZ 频率测量，中等容量如 (1000pF-10uF)用 1KHZ,10KHZ,100KHZ，国家标准测试中等电容的测试频率标准是 1KHZ。电解类如铝电解，钽电解等用 100HZ 或 120HZ。 (2)从电平的角度说大部分电容对电平不敏感，不同电平测试变化不大，但有些介电常数大的电容与电平非常敏感，应仔细选择电平。 33. 测试信号检测功能 Vm、 Im 是什么意思？ 答：施加于被测件的电平是十分重要的。实际施加于被测件上的电平（电压或电流

44、）与仪器信号源阻抗有关，虽然仪器电平相同，若信号源阻抗不同，实际施加于被测件上的电平就不同。致新精密所有型号的电桥都 具有被测件电流 (Im)、电压 (Vm)监视功能。 34. 关于 LCR 数字电桥测量准确度的问题 答：测量准 确度是反映仪器性能的主要指标之一。确切了解 仪器的准确度是准确评价元件优劣的关键。 一般地，仪器准确度应比测量元件的技术指标高 3 5倍。更为重要的是，通常仪器样本或其它宣传资料给出的是在某种条件下的最高准确度，这是最能产生混淆之处，应了解被测量元件在测量频率下呈现的阻抗及对应测量条件下的仪器准确度是否满足测量要求。 致 新 精 密 通用 LCR 数字 电桥知识 内部

45、公开 29 / 33 充分了解仪器的测量准确度是极为重要的，而且准确度与所给定的测试条件密切相关，如电平、速度、温度等。以下试举一例来加以说明即使在产品样本上给定基本准确度相同，实际是有很大区别的，我们以 ZX8518、 ZX8528 两款产品加以说明。 ZX8518：频率 20Hz 300KHz，基本准确度 0.05% ZX8528：频率 20Hz 1MHz，基本准确度 0.05% 假定仪器测试条件均为慢速、电平 1Vrms、温度 20C，对 100pF、 10nF 电容器进行测试，评估其在不同频率下的测量准确度： 测量 100pF的准确度 型号 频率(Hz) 100 1k 10k 40k 100k 200k 300k 500k 1M ZX8518 4.06 0.59 0.13 0.11 0.10 0.25 0.65 - - ZX8528 0.