使用示波器和函數發生器進行電容和電感測量

這是一篇關于使用示波器和函數發生器進行電容和電感測量的應用指南文章，主要介紹了如何利用示波器和函數發生器進行阻抗測量，包括阻抗的基本概念、測量方法、理論精度以及實際測試示例。以下是對這些核心內容的簡要概述：

1. 阻抗基本概念：

定義：阻抗是交流電路中對電流流動的總阻力，由電阻（實部）和電抗（虛部）組成，通常表示為Z=R+jX。

影響因素：阻抗受測試信號頻率、電壓水平、直流偏置電壓和環境因素（如溫度、濕度）影響，其中頻率是最顯著的因素。

2. 電容和電感測量方法：

I-V方法：通過測量被測設備（DUT）兩端的電壓和流過DUT的電流來計算未知阻抗Zx。電流通過測量DUT與精密電阻串聯時的電壓降來獲得。

其他方法：包括電橋法和共振法。

3. 理論精度分析：

設備選擇：使用Tektronix 2系列MSO混合信號示波器配備可選的任意/函數發生器（AFG），其50MHz帶寬適合此測量。

誤差來源：示波器的電壓測量精度是總測試精度的關鍵因素，理論精度約為6%。

4. 測試示例：

示例1：10μF陶瓷電容測量：

  測試設置：使用1kHz正弦波，1Vpp幅度，500Ω輸出阻抗，1kΩ精密電阻。

  測量結果：電容值為9.8μF，等效串聯電阻（ESR）為2.2Ω。

示例2：10mH電感測量：

  測試設置：使用10kHz正弦波，1Vpp幅度，500Ω輸出阻抗，1kΩ精密電阻。

  測量結果：電感值為10.4mH，ESR為16.8Ω。

5. 測量范圍與頻率影響：

電容測量范圍：電容值和測試頻率需在特定范圍內以保證測量精度，精度在3%的區域為最佳測量范圍。

電感測量范圍：類似地，電感值和測試頻率也有相應的最佳測量范圍。

6. 結論：

替代LCR表：在沒有LCR表的情況下，示波器和函數發生器可以用于簡單的阻抗測量，預期電容和電感值的不確定性為3%-6%。

所需設備：需要具備良好頻率和幅度范圍的函數發生器、符合規格的示波器、精密電阻和計算器或電子表格軟件。

這篇文章為在沒有專業LCR表的情況下，使用示波器和函數發生器進行電容和電感測量提供了詳細的指導，并通過實際測試示例展示了該方法的可行性和精度。