使用阻抗分析仪

介绍

阻抗分析仪用于测量被测电路对不同频率输入信号的响应。本指南解释了使用波形的方法阻抗分析仪乐器。这个仪器也被称为阻抗在波形。

先决条件

指南

1.打开阻抗分析仪仪器

1.1

插入测试测量设备，然后启动波形，确认设备已连接。

如果在波形启动时没有设备连接到主机，则设备管理器就会启动。确保设备已插入并打开，此时它将出现在设备管理器的设备列表(1)中。单击列表中的设备选择它，然后单击选择按钮(2)关闭设备管理器。

注意:“DEMO”设备也被列出，它允许用户在没有物理设备的情况下使用波形和创建项目。

注意:设备管理器可以通过点击屏幕右下角的“Connected Device”按钮(3)打开，也可以通过在屏幕上方的“Settings”菜单中选择“Device Manager”打开。

1.2

当Welcome页面加载完成后，在窗口左侧的仪表面板上，点击“阻抗”按钮打开阻抗分析仪乐器。

1.3

一旦阻抗分析仪仪器打开，窗口包含控制栏(1)在顶部，阻抗绘图平面(2)在下方，相位绘图平面(3)在底部，如图所示在右边。

2.使用阻抗分析仪

阻抗分析仪用于分析电容和电感元件。本节介绍如何设置阻抗分析仪仪器在默认频率范围内捕获一个普通电容器的阻抗和相位。它使用波形发生器和示波器外部参考电阻器的值根据被测器件的电容或电感范围表确定。这张桌子放在右边。当阻抗分析仪仪器开始,示波器和波形发生器如果它们正在运行并且状态显示为“Busy”，则停止。的阻抗分析仪仪器在运行时控制这些仪器。

2.1硬件设置

在本教程中，测量一个10nF电容器的阻抗。参考上表，这个电容值需要一个10kOhm的参考电阻器。请参考右边的“负载优先”图来设置这个电路(电容是负载，参考电阻是图中的电阻)。

注意:模拟输入通道可与BNC电缆一起使用。有关更多信息，请参见使用示波器指南。

这个设置的一个例子显示在右边的图片中:

  • 电容和参考电阻串联
  • 示波器通道1(橙色实线)和波形发生器通道1(黄色实线)连接到电容器的空闲端
  • 示波器通道2(蓝色实线)连接到由电容和参考电阻共享的节点
  • 接地(黑线)连接到参考电阻的空闲端

注意:如果需要，BNC电缆可以用来连接模拟I/O通道到测试电路。的详细讨论使用示波器指南。

当使用带有BNC电缆的设备时，请确保在选项菜单中设置示波器探头的衰减(带有齿轮图标)。

的阻抗分析仪适配器模拟发现利用阻抗分析仪仪器更容易。它自动选择几个参考电阻和继电器的最佳配置，以创建一个参考电路来测量未知的阻抗。

如果使用阻抗分析仪适配器模拟发现点击这里

阻抗分析仪适配器使用“负载优先”拓扑，在右边的图中总结了它。

阻抗分析仪适配器连接到模拟发现2上的MTE电缆连接器插槽。负载，无论是单个组件，还是要测试的电路，都应该连接到连接器J2，组件或跳线应该用橙色的夹子锁定在适当的位置。

2.2软件设置

除了改变参考电阻器值外，所有软件参数将保持与第1节一样的默认值。在“控制栏”上，选择电阻器下拉菜单，点击10 kohm如右图所示。

如果使用阻抗分析仪适配器模拟发现点击这里

将参考电阻拓扑下拉菜单更改为“适配器”，如图右侧所示。

2.3运行阻抗分析仪

开始采集数据时，请在控制栏左侧，点击右侧图片中的“Single”按钮。

电容的阻抗和相位作为频率的函数现在被绘制在绘图平面上，如图所示。

注意:使用多种仪器

的阻抗分析仪仪器可与其它波形仪器配套使用。同时使用多种仪器在各种情况下都是有帮助的。一个例子是使用电力供应提供电力给阻抗分析仪适配器的电路被测试。更多关于如何一起操作仪器的信息可以在使用交叉触发指南。

应该注意的是，模拟输入通道不能被多个仪器共享。当阻抗分析仪，任何其他使用模拟输入通道的仪器被禁用。其他使用模拟输入通道的仪器包括示波器，电压表，数据记录器，频谱分析仪,网络分析仪．模拟输出通道也是如此，这是由波形发生器和网络分析仪．

3.阻抗分析仪仪器用户界面概述

的各种工具和配置阻抗分析仪仪器．

3.1仪表/分析仪模式切换条

仪表/分析仪的切换栏位于控制栏的上方和文件下拉菜单的下方，如图所示的右侧。选择“仪表”将隐藏所有的分析仪绘图平面，并显示一个表的测量值与DUT在给定的频率。选择“分析仪”允许用户生成各种图的DUT。这些模式将分别在后面的章节中进一步详细讨论。

3.1.1计模式

选择计从仪表/分析仪切换栏(如图中右边的红色箭头所示)做以下操作:

  • 从分析器模式隐藏绘图平面
  • 显示与DUT关联的值的表
  • 添加一个新的工具栏(如图中右边的红色矩形所示)

新工具栏提供以下功能:

  • 元素:确定(自动)或选择被DUT的电路元件类型或型号(电感、电容或电阻)
  • 模型:选择DUT是并联连接还是串联连接
  • 自定义:选中此框可自定义表中的值
  • 编辑:点击此按钮，打开一个新窗口，选择哪些测量值将显示在仪表表中

3.1.2分析仪模式

选择分析仪从仪表/分析仪切换栏(如图中右边的红色箭头所示)为用户提供了一个可以在每次采集中生成的图形数组，是阻抗分析仪的默认模式。每个情节都有自己的选择的参数可以显示或删除从情节飞机和在每个情节的左上角(1)。每个情节还有额外的手动选择范围和规模在右上角(2)。从痕迹菜单中可以添加额外的痕迹(3)位于右边的图平面,和数据游标(4)可以通过点击图的左下角的X来生成。可供用户使用的图表和图表上可显示的参数如下:

  • 输入:增益级
  • 阶段: Phase, Input Phase
  • 电压: RMS，实，虚
  • 当前的: RMS，实，虚
  • 阻抗:阻抗幅值，串联电阻，串联电抗，并联电阻，并联电抗
  • 导纳:导纳幅值、并联电导、并联电纳、串联电导、串联电纳
  • 电感:串联电感、并联电感
  • 电容:串联电容、并联电容
  • 因素: D和Q图
  • 尼奎斯特:在角度图中获取的增益和相位
  • Custom1:自定义参数由用户编程
  • Custom2:自定义参数由用户编程

3.2控制杆

位于绘图平面上方的是控制条(如1.3节所示)，其中阻抗分析仪仪器可进一步配置。控制栏的元素在下面的子节中解释为它们在控制栏中从左到右的位置。

3.2.1收购按钮

“Single”和“Run”采集按钮将分别在DUT上执行单个采集或连续采集。

3.2.2启动/停止的频率

的开始和停止下拉菜单对应采集的启动频率和停止频率。可以通过单击下拉菜单箭头、滚动到所需的频率并选择它或手动在文本字段中输入所需的频率来更改这些值。

3.2.3样本和样本/十年

的样品和/十年下拉菜单分别对应于每次采集的样本数量和在绘图平面上每十年对这些样本的划分。可以通过单击下拉菜单箭头、滚动到所需的频率并选择它或手动在文本字段中输入所需的值来更改这些值。

注意:更改其中一个字段将相应地更新另一个字段。

3.2.4 DUT和参考电阻拓扑布局

这个下拉菜单允许用户为DUT和参考电阻选择适当的拓扑。有四种选择，每一种都在下面描述，右边是参考图。

注意:在以下图表中引用的“节点”是菱形连接点，并按照从左到右递增的顺序编号。

W1-C1-DUT-C2-R -接地：当DUT在输出端正常加载时使用。

  • 节点1:波元通道1，示波器通道1+，DUT输入
  • 节点2:范围通道2+，DUT输出，参考电阻
  • 节点3:参考电阻和接地

W1-C1-R-C2-DUT -接地：这是当DUT通常在输出接地时使用的。

  • 节点1:波源通道1，范围通道1+，参考电阻
  • 节点2:范围通道2+，参考电阻，和DUT输入
  • 节点3: DUT输出和接地

W1-C1P-DUT-C1N-C2-R -接地：第一种拓扑的变化提供了DUT和参考电阻之间的差分测量。当DUT在输出端正常加载时使用。

  • 节点1:波元通道1，示波器通道1+，DUT输入
  • 节点2: Scope Channel 1-， Scope Channel 2+， DUT输出，参考电阻
  • 节点3:参考电阻和接地

3.2.5振幅和偏移量

这些下拉菜单允许用户分别控制Wavgen输入的振幅和应用直流偏置电压的选项。可以通过单击下拉菜单箭头、滚动到所需的频率并选择它或手动在文本字段中输入所需的电压来更改这些值。

3.2.6参考电阻和平均

的电阻器下拉菜单指示外部参考电阻，以便波形可以正确计算通过DUT的电流。这个值必须根据被DUT的电容或电感来选择。参考下面的表格使用阻抗分析仪仪器标题(第二节)，以决定每一量程的电容或电感应使用哪个参考电阻器。的平均下拉菜单选择一个时间窗口，在此时间窗口内采集的数据将在绘图前进行平均。要更改这些参数，请单击下拉箭头，滚动到所需值并选择它，或者在文本字段中手动输入所需值。

3.2.7选项

的选项下拉菜单为用户提供以下配置参数阻抗分析仪仪器工具:

  • 规模:对数或线性
  • 平均:对绘制的数据取所选样本的数量的平均数
  • 探测器:可适应不同的示波器探头电阻
  • ProbCap:适应不同的示波器探头电容
  • Wavegen:选择波峰通道1或波峰通道2作为信号源
  • 放大:将所获得的数据衰减或放大10倍
  • 解决:表示采样数据之间的时间窗口
  • 分钟时间:用2的幂表示采样周期的最小数目
  • 警告:选择是否显示“电阻过低”之类的警告

范围渠道1和渠道2选项:

  • 抵消:应用DC偏移到范围通道
  • 范围:通过输入信号幅值或设定电压为Scope设定范围
  • 衰减:衰减或放大范围数据
  • 耦合:交流或直流耦合各自的通道
  • 带宽:开启或关闭带宽限制
  • 阻抗:不是可用的

3.2.8补偿

补偿有助于校准阻抗分析仪．当工作频率更高，使用更高的参考电阻值，并检测较小的电容和电感时，这变得更有用。

一个形象显示选择的补偿工具图标，允许用户启用和执行开路和短路补偿。B图像显示单击“补偿”时显示的补偿配置窗口。这个窗口提供了控制条上的一些参数，以及多个参考电阻选项的开路/短路补偿按钮。

这些参考电阻值也可以在这个窗口中改变，并反映在控制条上电阻器下拉菜单。这是有用的时候，参考电阻器的值不完全是它的标记值。当进行补偿时，在指定的频率范围内存储每个参考电阻器值。如果电阻值或频率范围发生变化，则必须再次进行补偿。

执行补偿：首先，用精密万用表测量参考电阻的实际值，并将该值输入“电阻”下的补偿窗口文本字段。执行开路补偿，断开DUT端子阻抗分析拓扑，留下DUT开路。要执行短补偿，短DUT终端，而保留在阻抗分析拓扑选择。

一个B

3.3文件菜单

文件下拉菜单为用户提供以下选项:

  • 新的阻抗:创建新阻抗分析仪仪器窗口(空)或复制当前阻抗分析仪仪器和它的设置到一个新的窗口(克隆)
  • 开放项目:打开先前保存的波形工作区
  • 保存项目:保存当前波形工作区
  • 出口:导出绘制/获取的数据和/或绘图平面的图像
  • 密切的阻抗:关闭电流阻抗分析仪仪器工具窗口

3.4控制菜单

Control菜单包含了用户的获取控件，这些控件也可以在Control Bar中找到:

  • 单:运行阻抗工具的单个获取
  • 运行:重复获取阻抗工具
  • 停止:停止收购

3.5视图菜单

视图菜单提供了与第3.1.2节(分析器模式)中讨论的相同的绘图/窗口切换选项，但有两个额外的窗口选项:

  • 时间:表示被DUT的时域图
  • 笔记:当使用时，用于用户注释的文本编辑器窗格阻抗分析仪仪器

3.6窗口菜单

窗口菜单为用户提供了三个主要选项:

  • 帮助:一个链接到波形帮助菜单
  • 波形:一个波形欢迎窗口的链接
  • 链接到当前打开的其他波形工具

其他资源

有关如何使用Digilent测试和测量设备的更多指南，请返回设备的资源中心，链接从测试和测量这个维基页面。

有关波形的更多信息，请访问波形参考手册．

如需技术支持，请访问测试和测量Digilent论坛的一部分。