使用示波器和函数发生器进行电容和电感测量

这是一篇关于使用示波器和函数发生器进行电容和电感测量的应用指南文章，主要介绍了如何利用示波器和函数发生器进行阻抗测量，包括阻抗的基本概念、测量方法、理论精度以及实际测试示例。以下是对这些核心内容的简要概述：

1. 阻抗基本概念：

定义：阻抗是交流电路中对电流流动的总阻力，由电阻（实部）和电抗（虚部）组成，通常表示为Z=R+jX。

影响因素：阻抗受测试信号频率、电压水平、直流偏置电压和环境因素（如温度、湿度）影响，其中频率是最显著的因素。

2. 电容和电感测量方法：

I-V方法：通过测量被测设备（DUT）两端的电压和流过DUT的电流来计算未知阻抗Zx。电流通过测量DUT与精密电阻串联时的电压降来获得。

其他方法：包括电桥法和共振法。

3. 理论精度分析：

设备选择：使用Tektronix 2系列MSO混合信号示波器配备可选的任意/函数发生器（AFG），其50MHz带宽适合此测量。

误差来源：示波器的电压测量精度是总测试精度的关键因素，理论精度约为6%。

4. 测试示例：

示例1：10μF陶瓷电容测量：

  测试设置：使用1kHz正弦波，1Vpp幅度，500Ω输出阻抗，1kΩ精密电阻。

  测量结果：电容值为9.8μF，等效串联电阻（ESR）为2.2Ω。

示例2：10mH电感测量：

  测试设置：使用10kHz正弦波，1Vpp幅度，500Ω输出阻抗，1kΩ精密电阻。

  测量结果：电感值为10.4mH，ESR为16.8Ω。

5. 测量范围与频率影响：

电容测量范围：电容值和测试频率需在特定范围内以保证测量精度，精度在3%的区域为最佳测量范围。

电感测量范围：类似地，电感值和测试频率也有相应的最佳测量范围。

6. 结论：

替代LCR表：在没有LCR表的情况下，示波器和函数发生器可以用于简单的阻抗测量，预期电容和电感值的不确定性为3%-6%。

所需设备：需要具备良好频率和幅度范围的函数发生器、符合规格的示波器、精密电阻和计算器或电子表格软件。

这篇文章为在没有专业LCR表的情况下，使用示波器和函数发生器进行电容和电感测量提供了详细的指导，并通过实际测试示例展示了该方法的可行性和精度。