阻抗测试基础（下）

四、测试电缆和夹具

当把被测器件(DUT)连到自动平衡电桥仪器的测量端子时，有几种可选择的连接配置。而在射频阻抗测量仪器中，只能用两终端法的连接配置。

4.1 终端配置

   

自动平衡电桥仪器的前面板上一般配有4个BNCUNKNOWN端子（Hc，Hp，Lp和Lc）。有多种DUT与UNKNOWN端子连接的配置方法。由于每种方法都有各自的优点和缺点，必须根据DUT的阻抗和要求的测量精度，选择最合适的配置方法。

   

2端（2T）配置：

   

这是最简单的方法，但这种方法存在着很多误差源。引线电感、引线电阻，以及两条引线间的杂散电容都会叠加到测量结果上。由于存在这些误差源，其典型阻抗测量范围（没有进行补偿）限制于100欧姆到10K欧姆。

图32 2端（2T）配置

   

3端（3T）配置：

   

用同轴电缆减小杂散电容的影响。同轴电缆的外导体（屏蔽）连到保护端子上。它能在较高阻抗测量范围改进测量精度，但由于仍然存在引线电感和引线电阻，因而不能改进较低阻抗范围的测量精度。典型的阻抗范围可扩展到10K欧姆以上。

图33 3端（3T）配置

4端（4T）配置：

   

可减小引线电感的影响，因为信号电流通路与电路敏感电缆时彼此独立的。通常可改进低至1欧姆的较低阻抗测量范围的精度。当DUT的阻抗低于1欧姆时，会有大信号电流通过电流通路，它与电压敏感电缆的互感耦合将产生误差。

 

 

图34 4端（4T）配置

   

5端（5T）配置：

       

是3T和4T配置的组合。它配有4条同轴电缆，这4条电缆的外导体均接到保护端。这种配置具有从1欧姆到10M欧姆的宽测量范围，但互感问题仍然存在。

 

图35 5端（5T）配置

   

在高频下使用测试电缆：

   

4TP配置是适用于宽量程范围阻抗测量的最佳解决方案。但在基本4TP测量中，由于电缆长度必须短于波长，使电缆长度受到测量频率的限制。下面公式可用于确定这一限制：

阻抗测量基础（续）

       

这里：F是测量频率（MHz）

             

L是电缆长度（m）

   

当电缆长度为1m时，最高频率限制近似为15MHz。如果电缆长度或频率超过这一限制，自动平衡电桥就可能实现不了平衡。对于较高频率（通常100KHz以上）的阻抗测量，还需要进行电缆长度补偿。

4.2 测试夹具

   

在阻抗测量中，测试夹具在机械和电气两方面都起着重要的作用，夹具的质量确定了总测量质量的限制。

   

安捷伦公司根据被测件的种类提供多种类型的测试夹具。为了选择最合适的DUT测试夹具，不仅要求考虑接触的物理布局，还要考虑可用的频率范围、残余参数，以及允许施加的DC电压。测试夹具的接触端（DUT连接）可以是2端，也可以是4端，以适合不同的应用。

   

如果DUT不能使用安捷伦公司提供的测试夹具，可制作针对应用的专用测试夹具。在制作测试夹具时，需要考虑下面这些关键因素。

   

1.必须把残余参数减到最小。

   

为了把残余参数减到最小，应使4TP配置尽可能接近DUT。此外，正确的保护技术能消除杂散电容的影响。

   

2.必须把接触电阻减到最小。

   

接触电阻会造成附近误差。在2TP配置情况下将直接影响到测量结果。接触电极应与DUT牢固连接，并始终保持清洁。电极应使用能抗腐蚀的材料。

   

3.接触必须能够开路和短路。

开路/短路补偿能容易地减小测量夹具残余参数的影响。为进行开路/短路测量，必须把接触电极开路和短路。对于开路测量，接触电极应放在与DUT连接时的同样距离上。对于短路测量，应在电极间连接无损耗（低阻抗）的导体，或直接连接接触电极。如果要使电极保持4端配置，应首先连接电流端和电位端。

4.3 测试电缆

   

当被测DUT与仪器有一段相隔距离时，就需要用电缆扩展测试端口（UNKNOWN端子）。如果未考虑扩展电缆的长度，则不仅会造成误差，甚至还会产生电桥的不平衡，以至无法进行测量。

   

安捷伦公司随仪器有多种1m、2m和4m测试电缆供选择。在选择测试电缆时，必须考虑电缆长度和可用频率范围。由于电缆误差已知，因而安捷伦仪器能够把测量电缆的影响减到最校测试误差将随着电缆长度及测量频率的