阻抗分析儀
阻抗分析儀是一種電子測試儀器。它可以測量複數電阻抗隨測試頻率的變化。阻抗是表徵電子器件，電子電路和元件材料的一個很重要的參數。另外，阻抗分析可以還被應用到介電材料，比如生物組織，食品和地質樣本中。
阻抗分析儀有三種截然不同的的硬體配置，分別用來測量超低頻到超高頻的頻率範圍，以及µΩ到TΩ的幅值範圍。
基本原理
[編輯]阻抗分析儀是一種能夠測量複數電阻抗隨頻率變化的儀器。它的原理是通過相敏檢測，同時測量器件在掃頻測試過程中的電流和電壓。阻抗分析儀的主要參數分別是頻率範圍，阻抗範圍，阻抗幅值的精度和相位精度。更進一步的還包括測量速度，以及在測試中施加電壓或者電流偏置的功能[1]。
阻抗分析儀一般能夠提供高精度的阻抗測量[2]，比如0.05%的基本精度，從µHz到GHz的頻率範圍，從µΩ到TΩ的幅值範圍, 同時還有10 mdeg的相位精度。測得的阻抗包含阻抗幅值，實部，虛部，以及由電壓和電流造成的相位（差）。根據等效電路模型，一些阻抗參數包括電導，電感和電容，即可被輕鬆的計算並顯示出來。
與阻抗分析儀相比，LCR表也提供了阻抗測量的功能。一般來說，它的精度比較接近阻抗分析儀，但是頻率範圍較低。同時，LCR表只能測量固定頻率下的阻抗，不能掃頻，也不能圖形化顯示測量結果。
| 方法 | 頻率範圍 | 阻抗範圍 | 基本精度 |
|---|---|---|---|
| Direct I-V (電流-電壓測量)[3] | µHz to 50 MHz | 10 µΩ to 100 TΩ | 0.05% |
| ABB (自動平衡電橋)[2] | 20 Hz to 120 MHz | 10 mΩ to 100 MΩ | 0.05% |
| RF-IV (射頻電流-電壓測量)[2] | 1 MHz to 3 GHz | 100 mΩ to 100 kΩ | 1% |
除此之外，網絡分析儀（VNA）也能被用來測試阻抗。與阻抗分析儀不同，VNA一般可以測量到更高的頻段，但是精度卻很低[4]。
應用
[編輯]阻抗分析儀的應用很廣泛，包括材料分析，器件表徵，元件測試，和生物阻抗[2]。
電抗圖
[編輯]大部分的阻抗分析儀出廠的時候都包含電抗圖[5],用來顯示固定頻率下對應的容抗以及感抗。只需要把對應的儀器精度圖疊加在這上面，就可以幫助用戶快速的檢索到某頻率和電抗下可以期待達到的測試精度。
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[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ Zurich Instruments （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） What makes a great Impedance Analyzer, as of 5 Sep 2018
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Keysight Technologies （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Impedance Measurement Handbook, as of 2 Nov 2016
- ^ Dumbrava, Vytautas & Svilainis, Linas （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (2008) Uncertainty analysis of I-V impedance measurement technique, Measurements, p. 9–14
- ^ Masahiro Horibe （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (2017) Performance comparisons between impedance analyzers and vector network analyzers for impedance measurement below 100 MHz frequency, 89th ARFTG Microwave Measurement Conference
- ^ Harold A. Wheeler （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (1950) Reactance Chart, Proceedings of the I.R.E., p. 1392-1397