在(zai)配(pei)電(dian)網(wang)中(zhong)會(hui)大(da)量(liang)使(shi)用(yong)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)，其(qi)阻(zu)抗(kang)特(te)性(xing)一(yi)般(ban)需(xu)要(yao)在(zai)比(bi)較(jiao)寬(kuan)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)測(ce)量(liang)。在(zai)測(ce)量(liang)參(can)數(shu)和(he)儀(yi)器(qi)都(dou)準(zhun)備(bei)好(hao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)


，還(hai)需(xu)要(yao)合(he)適(shi)的(de)夾(jia)具(ju)將(jiang)電(dian)容(rong)連(lian)接(jie)到(dao)測(ce)量(liang)儀(yi)器(qi)上(shang)。本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)一(yi)種(zhong)簡(jian)單(dan)的(de)吸(xi)錫(xi)線(xian)夾(jia)具(ju)來(lai)達(da)到(dao)測(ce)量(liang)的(de)目(mu)的(de)。雖(sui)然(ran)它(ta)具(ju)有(you)誤(wu)差(cha)大(da)、連接不確定和連接阻抗不穩定等缺點，但對於頻率在10MHz以下和阻抗隻有幾個mΩ的情況

，這種簡單的夾具足夠應付了。

 

旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)阻(zu)抗(kang)可(ke)以(yi)在(zai)相(xiang)當(dang)寬(kuan)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)測(ce)量(liang)
，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)由(you)此(ci)了(le)解(jie)該(gai)部(bu)件(jian)的(de)小(xiao)信(xin)號(hao)等(deng)效(xiao)行(xing)為(wei)。通(tong)過(guo)對(dui)複(fu)阻(zu)抗(kang)進(jin)行(xing)後(hou)處(chu)理(li)，可(ke)以(yi)得(de)到(dao)作(zuo)為(wei)頻(pin)率(lv)函(han)數(shu)的(de)電(dian)容(rong)

、有效串聯電感（ESL）和有效串聯電阻（ESR）。如果需要，也可以將DC和AC偏(pian)置(zhi)電(dian)壓(ya)相(xiang)關(guan)參(can)數(shu)和(he)溫(wen)度(du)添(tian)加(jia)到(dao)輸(shu)入(ru)參(can)數(shu)組(zu)中(zhong)。這(zhe)些(xie)在(zai)早(zao)期(qi)出(chu)版(ban)的(de)書(shu)刊(kan)中(zhong)都(dou)有(you)詳(xiang)細(xi)描(miao)述(shu)。用(yong)於(yu)同(tong)樣(yang)目(mu)的(de)的(de)儀(yi)器(qi)和(he)測(ce)量(liang)設(she)置(zhi)也(ye)早(zao)已(yi)確(que)定(ding)。為(wei)了(le)測(ce)量(liang)具(ju)有(you)高(gao)電(dian)容(rong)和(he)低(di)ESR的旁路電容的阻抗，在雙端口並聯連接中要選擇合適的矢量網絡分析儀（VNA）。

 

一旦準備好測量儀器，接下來的挑戰就是如何將電容器連接到儀器上。對於快速和簡單的測量，自製的夾具就足以應對啦。

 

吸錫線夾具

 

這(zhe)個(ge)夾(jia)具(ju)雖(sui)然(ran)簡(jian)單(dan)又(you)原(yuan)始(shi)，但(dan)在(zai)低(di)頻(pin)率(lv)下(xia)工(gong)作(zuo)得(de)非(fei)常(chang)好(hao)。我(wo)們(men)可(ke)以(yi)用(yong)兩(liang)根(gen)又(you)薄(bo)又(you)軟(ruan)的(de)同(tong)軸(zhou)電(dian)纜(lan)線(xian)，一(yi)端(duan)帶(dai)有(you)連(lian)接(jie)器(qi)，另(ling)一(yi)端(duan)帶(dai)有(you)麻(ma)花(hua)辮(bian)。使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)RG-178 SMA電纜跳線並在中間切斷
，可以得到兩根相同長度的電纜。低頻時
，連接器類型無關緊要，而SMA連(lian)接(jie)器(qi)相(xiang)對(dui)較(jiao)小(xiao)，成(cheng)本(ben)低(di)且(qie)容(rong)易(yi)從(cong)市(shi)麵(mian)上(shang)買(mai)到(dao)。切(qie)割(ge)後(hou)，電(dian)纜(lan)線(xian)長(chang)度(du)要(yao)足(zu)夠(gou)長(chang)，以(yi)便(bian)連(lian)接(jie)網(wang)絡(luo)分(fen)析(xi)儀(yi)和(he)我(wo)們(men)的(de)夾(jia)具(ju)，並(bing)放(fang)置(zhi)在(zai)前(qian)麵(mian)的(de)工(gong)作(zuo)台(tai)上(shang)（如果可以的話
，我們應該選擇盡量短的電纜，隻要可以連接就行了） 。

 

剝開開口端的塑料護套，解開約1/4英寸線辮，並用辮子的方法連接起來。接下來
，切割兩個1yingcundexixixian，zairesuoduanguanshanghuadong，yichuanlianfangshihanjielianggentongzhoudianlan，jiangresuoguanhuadongdaowei，zuihouyongrefengqiangchuiresuoguanshizhishousuo。zheyangwomenjiuzhizuohaoleyigelinghuodejiaju，rutu1所示。我們需要標記清楚，哪個是連接中心線的，哪個是連接同軸電纜線辮的。我們可以使用彩色熱縮管

，也可以像圖1那樣，用較長的熱縮管標識同軸電纜的返回（線辮側）。

 

圖1：夾具的吸錫線（上圖）和D號電容器（下圖）。

 

電容器可以放置在兩個裸露的吸錫線導體之間
，構成一個雙端口分路測量方案。在圖1的下麵，夾具中是一個D號（7.3×4.3 mm）電容器。這種夾具最適合利用安裝壓力產生連接（pressure-mount connection），不(bu)適(shi)用(yong)於(yu)焊(han)接(jie)。其(qi)好(hao)處(chu)是(shi)，通(tong)過(guo)壓(ya)力(li)產(chan)生(sheng)接(jie)觸(chu)，可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)組(zu)件(jian)產(chan)生(sheng)熱(re)應(ying)力(li)，還(hai)可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)更(geng)換(huan)測(ce)量(liang)器(qi)件(jian)。壓(ya)力(li)安(an)裝(zhuang)連(lian)接(jie)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)裝(zhuang)有(you)彈(dan)簧(huang)的(de)塑(su)料(liao)或(huo)木(mu)夾(jia)來(lai)實(shi)現(xian)，甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)用(yong)手(shou)指(zhi)擠(ji)壓(ya)夾(jia)具(ju)使(shi)測(ce)量(liang)器(qi)件(jian)就(jiu)位(wei)。如(ru)果(guo)擔(dan)心(xin)身(shen)體(ti)阻(zu)抗(kang)會(hui)引(yin)起(qi)誤(wu)差(cha)

，可(ke)以(yi)在(zai)沒(mei)有(you)放(fang)置(zhi)電(dian)容(rong)器(qi)時(shi)用(yong)手(shou)指(zhi)抓(zhua)住(zhu)吸(xi)錫(xi)線(xian)電(dian)極(ji)
，然(ran)後(hou)讀(du)取(qu)阻(zu)抗(kang)值(zhi)。隻(zhi)要(yao)讀(du)數(shu)遠(yuan)高(gao)於(yu)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)阻(zu)抗(kang)，就(jiu)可(ke)以(yi)忽(hu)略(lve)這(zhe)個(ge)誤(wu)差(cha)。

 

如果我們使用短電纜並將頻率限製在10MHz以下，通過VNA進行簡單的響應直通校準（response-through calibration）就足夠了。請注意，校準和測量是在不改變/斷開電纜的情況下完成的，這可以提高測量的一致性。

 

我們還應該進行額外的參考測量
，必須在沒有被測設備（DUT）的情況下（斷開）測量夾具
，然後再測量有DUT的情況。圖2顯示了這些參考案例的阻抗讀數。我們所用的短路裝置如圖3所示。額外的電容器被拿走
，零件底部的接線端子用一條吸錫線短路。

 

圖2：開路和短路情況下的阻抗大小。

 

注zhu意yi
，短duan路lu參can考kao器qi件jian的de阻zu抗kang不bu完wan全quan為wei零ling
，它ta具ju有you有you限xian的de電dian阻zu和he電dian感gan。為wei了le測ce量liang真zhen正zheng的de低di阻zu抗kang
，我wo們men需xu要yao對dui短duan路lu器qi件jian進jin行xing表biao征zheng

，並bing進jin行xing更geng複fu雜za的de校xiao準zhun。

 

圖3：D號短路參考器件。

 

在這個非常原始的夾具中，兩個VNA端口之間通過線辮直接連接，形成了一條“隱蔽路徑”。結果，對於短路讀數（以及其它所有讀數）
，我們得到的是如下參數的混合：

 

a）DUT的實際阻抗
；

b）一些接觸電阻；

c）由這條“隱蔽路徑”產生的殘餘誤差。

 

開路讀數和短路讀數為我們提供了一個阻抗範圍
，在這個範圍內我們可以信任隻做了響應直通校準的夾具所測得的數據：DUT阻抗至少應是上限值的3~5倍（最好是10倍或以上）。在低頻時，對應於開路和短路的跡線阻抗分別為20kΩ和2mΩ。短路阻抗跡線的上升尾部是由它的電感造成的。還要注意儀器噪聲設置的測量下限低於0.1mΩ。

 

圖4顯示了使用該夾具測量的10個DUT的阻抗大小。這些數據是通過用手將吸錫線按壓在電容器端子上收集得來的。

 

圖4：10個被測電容器的阻抗大小。

 

頻率讀數接近1kHz

，表明所測量的470μF電容具有嚴格的容差。當頻率超過10 kHz，曲線開始分散
，在1 MHz的串聯諧振頻率附近發散度達到最大。對於大容量電容器
，數據表僅保證ESR的最大值（不是典型值或最小值），我們在這裏看到的發散是典型的。

 

當然，對於這種簡單的夾具，我們還需要考慮接觸電阻的擴展和一致性。在串聯諧振頻率之上

，擴展會繼續。從 1MHz到10MHz的de上shang升sheng表biao示shi電dian感gan效xiao應ying。電dian感gan與yu電dian流liu路lu徑jing的de形xing狀zhuang有you關guan。由you於yu這zhe些xie電dian容rong器qi的de大da小xiao和he形xing狀zhuang非fei常chang一yi致zhi
，電dian感gan擴kuo展zhan的de可ke能neng原yuan因yin也ye許xu是shi我wo們men將jiang夾jia具ju按an壓ya到daoDUT時，吸錫線連接線圈的尺寸變了。

 

我wo們men總zong是shi可ke以yi重zhong新xin測ce量liang異yi常chang的de器qi件jian。這zhe樣yang我wo們men就jiu知zhi道dao數shu據ju是shi否fou需xu要yao更geng新xin，或huo一yi些xie部bu件jian是shi否fou異yi常chang。記ji住zhu需xu要yao定ding期qi清qing潔jie吸xi錫xi線xian表biao麵mian以yi去qu除chu汙wu漬zi，同tong時shi還hai必bi須xu確que保bao元yuan件jian端duan子zi幹gan淨jing。

 

總之，這種簡單的夾具可能確實有一些缺點：“隱蔽路徑”會引起誤差，吸錫線軟連接使電纜之間的連接更加不穩定，而且接觸電阻可能變化。但是，對於頻率低於10 MHz
、阻抗高於幾mΩ的測量
，這種夾具結構簡單

、連接簡便
、校準容易
，它所帶來的好處遠遠超過其缺點。

 

-Istvan Novak是Oracle的高級首席工程師，在高速數字、RF和模擬電路以及係統設計領域擁有超過30年的經驗。他是IEEE的資深會員，著有兩本有關電源完整性的書。他也講授信號和電源完整性課程，並維護一個SI / PI網站。

 

電子技術設計。

 

 

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