JK2817A高頻LCR數(shù)字電橋

1、概述1 引言 JK2817A高頻LCR數(shù)字電橋，是一種高準(zhǔn)確度，寬測試范圍的LCR測量儀器，由液晶屏顯示，全中文菜；50Hz100kHz六個典型測試頻率；測試信號電平可進(jìn)行0.1V，0.3V，1.0V的程控設(shè)置；可測試電感L、電容C、阻抗Z、損耗D、品質(zhì)因素Q、等效電阻R、電抗X、相角；七檔分選。本儀器將強(qiáng)大的功能優(yōu)越的性能及簡單的操作方式結(jié)合在一起，既能適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場高速檢測的需要，又能滿足實驗室高精確度（選配件）高穩(wěn)定性的測量需要，同時儀器所提供的HANDLER接口（選件）為儀器使用于自動分選系統(tǒng)提供了條件，方便用戶的使用。 JK2817A為廣大用戶提供了一種高性能低價格的元件測試儀器。儀器

2、內(nèi)部測試單元基本由以下幾部分組成：頻率可變的正弦信號產(chǎn)生器，測量電平調(diào)節(jié)器，精密的量程電阻，鑒相器，電荷平衡A-D轉(zhuǎn)換器組成所有測量，計算，功能控制和顯示均由微處理器來處理。 儀器提供了多種可變的測試條件，其典型的有：。測量頻率-純正弦波50Hz、100Hz、120Hz、1kHz、10kHz、100kHz。測試信號電平-0.1V、0.3V、1.00V 。測量速度-可選擇快速、中速、慢速。校正-儀器可對測試端進(jìn)行開路和短路校正，將存在于儀器測試端的雜散電容和引線電阻消除以提高測量準(zhǔn)確度；。元件分選-共分七檔，六檔合格，一檔為不合格檔，儀器提供的HANDLER接口（選件），可以連接自動分選系統(tǒng)。1

3、. 2 技術(shù)指標(biāo)1. 2. 1 測量參數(shù)組合Cs-D、Cs-Rs、Ls-Q、Ls-Rs； （串聯(lián)等效方式）Cp-D、Cp-Rp、Lp-Q、Lp-Rp；（并聯(lián)等效方式）R-X、Z-；測量主參數(shù)與測量副參數(shù)顯示位為五位。儀器提供串聯(lián)和并聯(lián)兩種等效方式樣，其中Z、D、Q在該兩種方式下其結(jié)果完全相同，而C、L、R在兩種方式下其值有所不同，兩者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系參見2.3.4。1. 2. 2 測量端方式五端，分別為：HD、HS、LS、LD、GND1. 2. 3 測試信號頻率測試信號：正弦波50Hz100kHz共六個標(biāo)準(zhǔn)頻點：50Hz、100Hz、120Hz、1kHz、10kHz、100kHz。頻率準(zhǔn)確度：0

4、.02%1. 2. 4 測量顯示范圍：測 量 顯 示 范 圍Ls、Lp1uH999.9HCs、Cp01pF99.99mFR、X、Z99.99MD、Q0.00019999 -以上參數(shù)值為負(fù)時，在數(shù)值顯示首位指示為“”。1. 2. 5 測量準(zhǔn)確度Cs、Cp：0.1%(1+Cx/Cmax+Cmin/Cx)(1+Dx)(1+Ks+Kv+Kf)；Ls、Lp：0.1%(1+Lx/Lmax+Lmin/Lx)(1+1/Qx)(1+Ks+Kv+Kf)；R、X、Z：0.1%(1+Rx/Zmax+Zmin/Rx)(1+Qx)(1+Ks+Kv+Kf)；D：0.0005(1+Zx/Zmax+Zmin/Zx)(1+Dx)

5、(1+Ks+Kv+Kf)+0.0002；Q：0.001(1+Zx/Zmax+Zmin/Zx)(1+Ks+Kv+Kf)(1+Qx)：1(1+Zx/Zmax+Zmin/Zx)(1+Qx)(1+Ks+Kv+Kf)注：1、 D、Q、為絕對誤差，其余均為相對誤差；2、 下標(biāo)為x者為該參數(shù)測量值，下標(biāo)為max的為最大值，min為最小值；3、 Ks為速度因子，Kv為電壓因子，Kf為頻率因子；4、 為保證測量精度，在準(zhǔn)確度校準(zhǔn)時應(yīng)在當(dāng)前測量條件、測量夾具的情況下進(jìn)行可靠的開路、短路校正。1. 2. 6 測量速度誤差因子Ks快速： Ks=4中速： Ks=1慢速： Ks=01. 2. 7 影響準(zhǔn)確度的測量參數(shù)ma

6、x，min參數(shù)量程自動 量 程 保 持量程0量程1量程2量程3量程4Cmax80uF/f10nF/f1uF/f10uF/f80uF/fCmin150pF/f150pF/f10nF/f1uF/fLmax159H/f159H/f253mH/fLmunZmax1M1M159K159Zmin159 Zmax=Rmax=Rs max=Rp max； Zmin=Rmin=Rs min=Rp min；f以kHz為單位， 當(dāng)f 20KHz，量程自動時：Cmin=10nF/f；f；Zmax=159K；1.2.9 測試電平誤差因子Kv測試電平儀器所設(shè)定的參數(shù)信號電平（有效值），以V為單位當(dāng)V=0.1V， Kv=2

7、當(dāng)V=0.3V， Kv=1 當(dāng)V=1V， Kv=01.2.10 測試頻率誤差因子Kf當(dāng)f500Hz Kf=50Hz/f(f以Hz為單位)當(dāng)500Hzf2000Hz Kf=0當(dāng)2000Hzf100kHz Kf=f/40kHz(f以kHz為單位)1. 2. 11 顯示倍率 顯示倍率共有6種 其中：M=1106 m=110-3 u=110-6 k=1103 n=110-9 p=110-121. 3 外形結(jié)構(gòu)1.3.1 前面板前面板示意圖如下：16 54321. 3. 2 前面板說明1. 3. 2.1 液晶顯示屏：JK2817A采用240*64液晶屏顯示，全中文顯示菜單，顯示內(nèi)容由1.中顯示鍵、設(shè)置鍵

8、選擇，配合上、下、左、右完成，在“設(shè)置”模式，由1.3完成數(shù)字設(shè)置，具體說明如下：1. 3. 2顯示設(shè)置為“直讀”，按顯示鍵，進(jìn)入“顯示”屏，液晶顯示畫面如下：“顯示”模式下，測量設(shè)置菜單各部分功能清單1. 3. 2顯示設(shè)置為“檔值”，按顯示鍵，進(jìn)入“顯示”屏，液晶顯示畫面如下：“顯示”模式下，測量設(shè)置菜單各部分功能清單見上一節(jié)說明。1. 3. 2.2 設(shè)置鍵，進(jìn)入“設(shè)置”屏，液晶顯示畫面如下：“設(shè)置”模式下，測量設(shè)置菜單各部分功能清單1. 3. 2.2 設(shè)置鍵盤，見下圖：設(shè)置顯示設(shè)置鍵盤共有六個按鍵：顯示鍵、設(shè)置鍵，上鍵、下 鍵、左 鍵、右 鍵，1. 3. 2.1中，菜單設(shè)置就是此六鍵配合1

9、. 3. 2.5中多功能三個按鍵完成。1. 3. 2.3 數(shù)字鍵盤，見下圖：退格978654觸發(fā)312確定取消0。數(shù)字鍵盤共有十九個按鍵：0 9鍵、。鍵、確定鍵、取消鍵、退格 鍵、觸發(fā) 鍵，1. 3. 2.1中，檔極值設(shè)置就是此十九個按鍵配合1. 3. 2.1中上鍵、下 鍵、左 鍵、右 鍵及1. 3. 2.5中多功能三個按鍵完成。當(dāng)“測試“設(shè)置為單次，觸發(fā)鍵可以使儀器啟動測試一次。1. 3. 2.4 測試端，JK2817A為被測件測試時提供完整的四端測量：測試端說明1HD電流激勵高端，測試信號從該端輸出，在該端可使用相應(yīng)儀器（如電壓表、頻率計示波器等）檢測測試信號源電壓及頻率，波形。2HS電壓

10、取樣高端，檢測加于被測件的高端測試電壓。3LS電壓取樣低端檢測加被測件的低端測試電壓。4LD電流激勵低端，流過被測件的電流，從低端送至儀器內(nèi)部電流測量部件。HD、HS 分別接至被測件的一個引腳端，LD、LS接至被測件的另一個引腳端。1. 3. 2.5 多功能鍵盤。JK2817A多功能鍵盤共有三個鍵，多功能鍵無確定的定義，儀器中的菜單和檔極限值設(shè)置都由多功能鍵盤、設(shè)置鍵盤、數(shù)字鍵盤完成。1. 3. 3 后面板說明后面板示意圖如下：123標(biāo)號 名 稱 功 能 說 明 1三線電源插座 用于連接220V50Hz交流電源 2 接地端用于性能檢測或測量時的屏蔽接地，接地端于儀器外殼金屬部分直接相連，即儀器

11、金屬部分與該接地端等電位，儀器220V輸入端保護(hù)地與該接地端相連。3分選接口見2. 1. 41. 4 使用條件1. 4. 1 環(huán)境溫度、濕度 濕度：1030，濕度70%RH時，滿足測量準(zhǔn)確度要求。溫度：040，濕度90%RH時，儀器可操作測量。1.4.2 電源 電源電壓：220V（110%） 電源頻率：50Hz（15%） 功率：50W1.4.3 體積 400136310（寬高深）1.4.4 重量g。測試說明2. 1 鍵盤及儀器功能JK2817A采用240*64液晶屏顯示，全中文顯示菜單，顯示內(nèi)容由1.中顯示鍵、設(shè)置鍵選擇，配合上、下、左、右完成，檔極限值設(shè)置，可以在“設(shè)置”屏，由1.3完成數(shù)字

12、設(shè)置，配合上、下、左、右及多功能鍵完成，具體說明見1.。2. 1. 1 速度： JK2817A測試速度有三種：慢、（2-3次/秒）；中（4-5次/秒）；快（7-8次/秒）。注：儀器默認(rèn)為“中速”儀器測試速度對不同狀態(tài)有偏差，分選“打開”時，加大約20mS等，測試“單次”時，可以提高測試速度。2. 1. 2 顯示： JK2817A測試顯示數(shù)據(jù)有兩種直讀：測試并顯示相應(yīng)主、副參數(shù)的值(詳見1. 3. 2)。檔值：本儀器可同時進(jìn)預(yù)置的四個不同頻點的測量并顯示相應(yīng)主、副參數(shù)的直讀值。（詳見1. 3. 2）2. 1. 3 等效： JK2817A測試等效方式有兩種：串聯(lián)；并聯(lián)。 實際電容、電感和電阻都不是

13、理想的純電阻或純電抗元件，一般電阻和電抗成份同時存在，一個實際的阻抗元件均可用理想的電阻器和電抗器（理想電感和理想電容）的串聯(lián)或并聯(lián)形式來模擬。串聯(lián)和并聯(lián)形式兩者之間是可以從數(shù)學(xué)上相互轉(zhuǎn)換的，但兩者的結(jié)果是不同的。其不同主要取決于元件品質(zhì)因素Q（或損耗因子D）。串聯(lián)等效電路和并聯(lián)等效電路間相互轉(zhuǎn)換關(guān)系下表所示。給定頻率下，損耗因子D及品質(zhì)因數(shù)Q在串聯(lián)、并聯(lián)情況相等，且兩者為倒數(shù)關(guān)系。 電路形式 損耗因子 串、并聯(lián)轉(zhuǎn)換關(guān)系C= = =L= = 表2-5 串并聯(lián)轉(zhuǎn)換關(guān)系這里： L：電感 C：電容 f：頻率 R：電阻 D：損耗因子 Q：品質(zhì)因素 D=1/Q Xeq o(sup 5( ),sdo 2(

14、S)=1/2fLeq o(sup 5( ),sdo 2(S) 下標(biāo)s串聯(lián)形式 下標(biāo)p并聯(lián)形式 上表中，應(yīng)特別注意串聯(lián)和并聯(lián)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，與Deq o(sup 5(2),sdo 2()或Qeq o(sup 5(2),sdo 2()（Q=1/D）有關(guān)，Deq o(sup 5(2),sdo 2()值的大小直接影響其值的大小，以下例電容器說明： 有一電容器，其串聯(lián)等效電容均為Cs=0.1F,而損耗分別為D1=0.0100,D2=0.1000,D3=1.0000,則根據(jù)上表中公式，并聯(lián)等效電容應(yīng)為： F F F由此可見，當(dāng)D小于時，Cs與Cp基本相同，而大于時，則有明顯的區(qū)別，如D=時，兩者相差10%，

15、而D=1時，兩者差了一倍。實際應(yīng)用中具體使用何種等效電路方式，可根據(jù)以下幾個因素進(jìn)行考慮。1、被測電容器的實際等效電路首先可以生產(chǎn)廠的技術(shù)規(guī)定或某些標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定得到，如果無法得到的話，可以兩個不同的測試頻率下?lián)p耗因子的變化性來決定，若頻率升高而損耗增加，則應(yīng)選用串聯(lián)等效電路，上表公式中，串聯(lián)方式D與頻率成正比；若頻率升高而損耗減小，則一應(yīng)選用并聯(lián)等效電路，并聯(lián)方式D與頻率成反比。對于電感來說，情況正好與電容相反。實際中，器件的D不可能與頻率完全成正比關(guān)系，其可能有并聯(lián)成分，也可能有串聯(lián)成分，應(yīng)有何種成分占主導(dǎo)。實際的等效方式應(yīng)如下圖所示：（以電容器為例） 實際電容器公布參數(shù)組成情況上圖中，Cx為

16、實際電容量，Rs為引線電阻，Lo為引線電感，Rp為極間絕緣電阻，Co為極間分布電容，設(shè)測量頻率為F，則串聯(lián)方式等效電容量Cs并聯(lián)等效方式等效電容Cp可自行推導(dǎo)。2、根據(jù)元件的最終使用情況來判定。如用于信號耦合電容，則最好選擇串聯(lián)方式，LC諧振則使用并聯(lián)等效電路。3、沒有更合適的信息，則可根據(jù)以下信息來決定： 低阻抗元件（較大電容或較小電感）使用串聯(lián)形式； 高阻抗元件（較小電容或較大電感）使用并聯(lián)形式。一般地，當(dāng)|Zx|10K,應(yīng)選擇并聯(lián)等效方式。 當(dāng)10|Z|10K，根據(jù)實際情況選擇合適的等效方式。2. 1. 4 分選（選件） JK2817A的分選共可分為七檔，分別為：檔一、檔二、檔三、檔四、

17、檔五、檔六、不合格；檔一、檔二、檔三、檔四、檔五、檔六是在副參數(shù)合格時，主參數(shù)測量值滿足相應(yīng)的極限條件，主參數(shù)或副參數(shù)有一項不合格，則為“不合格”。為了對元件進(jìn)行合適的分選，測試參數(shù)應(yīng)盡可能按技術(shù)要求的規(guī)定或元件實際工作情況進(jìn)行設(shè)置，在進(jìn)行分選之前，測試參數(shù)（功能、頻率、電平、過 、等效等），設(shè)置為最佳條件。分選接口可使JK2817A與測量元件的機(jī)械處理設(shè)備同步工作。選件接收一個外部的“START（開始）”信號并將該信號送到儀器CPU以啟動儀器測量，儀器通過該接口提供WAIT信號，WAIT信號表示儀器正在進(jìn)行測量和計算。儀器的四檔分選結(jié)果輸出，其中WAIT、START信號為TTL電平，四檔分選

18、結(jié)果各為OC門輸出。操作分選接口工作必須滿足以下三個條件：測試方式為“單次”，在“測試方式”菜單中設(shè)定。分選狀態(tài)有效。分選接口提供了下述接口信號：VSS 隔離地，不和儀器外殼相連，與測量元件的機(jī)械處理設(shè)備的邏輯地相連。分選檔輸出（不和格、一檔、二檔、三檔、），根據(jù)設(shè)置的極限得到的分選結(jié)果使某一對應(yīng)檔的輸出端為低電平，該輸出端為集電極開路門（OC門），為低時最大吸收25mA電流。+5V DC隔離電源，儀器提供+5V直流電源，最大輸出電流為50mA。NC 空腳 必須懸空。WAIT忙信號輸出，高電平有效，TTL輸出電平，此信號可用于儀器測試時控制外部機(jī)械處理設(shè)備操作，此信號有效時，儀器處于測量及計算

19、中。START開始信號輸入，高電平有效，TTL電平，該信號由外部提供給分選接口的輸入端，維持時間應(yīng)。分選接口接口信號排列如下：上圖中，各引腳含義如下：引腳號名 稱引腳號名 稱1VSS7四檔2不合格8五檔3一檔9WAIT4二擋10START5三檔11六檔6+5V DC12分選接口的工作時序下圖為分選接口的工作時序：B分別為測量的第一、二個元件，A分選為不合格，B分選為一檔。T1：從START有效到START無效時間，應(yīng)。在START為高時啟動儀器測量，在T2回低前應(yīng)去掉，否則可能會錯誤地啟動另一產(chǎn)次測量，若外部無START輸入，儀器前面板“開始”鍵也可以作為啟動信號。T2：儀器測量與計算時間，其

20、大小取決于儀器測量速度。參考：串行、1.000V、1.000KHz、保持、分選、單次、平均=1次等狀態(tài)快速-200mS中速-300mS慢速-500mST3：從WAIT無效至START有效的時間，1.0mS。T4：分選檔號送至分選接口到T2結(jié)束時間，1.0mS。 T1 T1 T1START T2 T2 T2WAIT T3 T3 T4不合格 A元件分選結(jié)果有效一檔 B元件分選結(jié)果有效 A元件分選 B元件分選 每個元件測量分選結(jié)果輸出的有效區(qū)間如圖所示為本次T2結(jié)束這段時間。分選接口工作時序2. 1. 5 量程保持 在批量同規(guī)格的元件測試時，需要提高測試速度，而不使儀器量程頻繁轉(zhuǎn)換，可使用量程保持功

21、能，使儀器測量固定在某一量程上，這樣便節(jié)省了量程判斷及量程選擇后的重新測量。選擇合適量程進(jìn)行保持的方法為： 對一只待測元件進(jìn)行測量，待其讀數(shù)穩(wěn)定后，把“量程”菜單選為“保持”，則當(dāng)前合適的量程便被鎖定，儀器此時測量將不進(jìn)行量程自動選擇。 量程說明本儀器共有五個量程，相互量程的測量范圍是互相銜接的。在量程自動時，每次實際測量后，儀器首先計算判斷當(dāng)前量程正確，若正確則執(zhí)行參數(shù)計算，否則將調(diào)整至正確的量程后重新測量計算。由此可知，量程自動時，測量時間需增加量程判斷時間，而量程不正確時，還需增加量程調(diào)整和再一次的測量時間，上節(jié)討論的總測量時間為量程鎖定時的情況。下表表示的是儀器的量程號定義、量程電阻及

22、量程范圍：量程號量程電阻 量程降范圍量程升范圍 0 100K 42K K 420 42 40K 4K 400 40 1 10K 2 1K 3 1004 10 從表中可以看出：相鄰兩個量程變動時并沒有一個絕對的界限，而是有一個升降為4的回差，該回差的目的在于避免當(dāng)阻抗在小位于界限時，量程可能會產(chǎn)生頻繁跳動，但處于該回差的元件測量所選量程將是不定的。例：Zx=則該元件可能在量程1也可能在量程2測量。根據(jù)阻抗、頻率、電容量或電感量的關(guān)系，由表中可計算出該電容器或電感器所處的測量量程。例：電容量為C：=0.22uF,D=0.0010，測量頻率f=10kHz時 由表可知，該電容器正確測量量程為3。2.1

23、.6 校正功能 為保證儀器的測量準(zhǔn)確度，清除測量夾具或測量導(dǎo)線及儀器內(nèi)部的雜散電容、電感及引線電阻，電感對測量準(zhǔn)確度的影響，必須對儀器進(jìn)行校正。JK2817A清零包括開路校正和短路校正。 當(dāng)主參數(shù)為C，應(yīng)開始校正。 當(dāng)主參數(shù)為L、Z、R、X，應(yīng)短路校正。 開路校正和短路校正操作是對所有量程都有執(zhí)行的。 為了保證測量準(zhǔn)確度，建議在以下條件變化后重新對儀器進(jìn)行校正。 1、測量電平 2、測試速度 3、測量頻率 4、測試夾具或引線 5、環(huán)境溫度、濕度 為了保證可靠的校正和校準(zhǔn)測量，請遵守以下規(guī)格：在校正完成后，應(yīng)保持測試導(dǎo)線的形態(tài)與校正時一致。短路校正時，應(yīng)使用低阻導(dǎo)線（如：0.31.2mm,長為58

24、mm的裸銅絲，鍍鋁線或鍍金線）使測量端短路，注意不要使HD，HS和LD，LS直接連接在一起，使用夾具短路時在短路板或低阻導(dǎo)線插入后應(yīng)保持HD、HS和LD、LS本身未直接連在一起。2.1.7 分選流程在設(shè)定分選極限時，可以：“套入”方式進(jìn)行設(shè)置，相鄰極限以同一中心相互嵌套，如圖六 開始 NO DxQ YES YESP1-XP1- P1 NO YES NO YESP6-XP6- P6 NO NG 結(jié)束 圖六 注：（1）X為主參數(shù)測量值 （2）P1P6均在副參數(shù)D或Q合格情況下獲得，P1-，P1-表示各檔的上、下極限值。為保證正確的分選，應(yīng)滿足PXPX- 在檔極限及標(biāo)稱值設(shè)置前應(yīng)將測量參數(shù)首先選擇好。 2. 1. 8參數(shù)存儲 JK