高频Q表及其应用.ppt
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1、1,谐振法测量集中参数元件 谐振法又称Q表法,是以LC谐振回路谐振特性为基础而进行测量的方法。在高频段,谐振法受杂散耦合等的影响较小,且比较符合电感、电容的实际工作情况,因此,谐振法高频段测量结果比较可靠,是测量高频元件的常用方法。,1.Q表的组成及工作原理 2 测量电感 3 测量电容 4 Q表实例及使用方法,2,1.Q表的组成及工作原理 谐振法构成的测量仪器称为Q表,适合在高频状态下测量电容量、电感量、电容损耗因数、谐振回路或电感品质的因数。它由测量回路、信号源、耦合回路及Q值电压表等部分组成,图1为Q表工作原理图,设测量回路电流有效值、总电感、总电容为I、L、C。 Q表各组 成部分的作用
2、如下:,3,(1)信号源 信号源为正弦信号源,其振荡频率范围即为Q表工作频率范围。 (2)耦合回路 它将信号源输出的信号馈入到测量回路,其耦合方式通常为电阻耦合方式,称之为插入电阻,为减小信号源对测量回路的影响,要求耦合电阻R2要很小(如0.04)。高频段、超高频段Q表则分别选用电容、电感作为Q表耦合元件。,4,(3)Q值电压表 即Q值刻度的电压表,用于指示Q值大小。当Q值电压表指示电压最大时,测量回路处于谐振状态。,5,(4)测量回路 即LC谐振回路,它由电感、电容及回路等效损耗电阻R组成。Q表就是根据该回路的谐振特性来测量的。 如果测量回路处于谐振状态,则存在如下关系: I=Us/R=UL
3、/XL=UC/XC Q=XL/R=XC/R Q=UC/Us=UL/Us,(6-9),6,可见,在Us一定时,电压表可以刻度成为Q值指示器;改变Io值可以扩大品质因数的测量范围,电流表则变成了Q值倍乘指示器。,7,2 测量电感 谐振法测量电感,除了依据式(6-9)直接测量(直接法)外,还包括串联替代法和并联替代法。 2.1 串联替代法 串联替代法适合测量小电感,如图2所示,图中信号源与测量回路之间采用的互感耦合方式为松耦合,否则,信号源内阻将严重影响测量回路的谐振特性而产生谐振点误判。其测量步骤如下:,8,直接法 用直接法测试电感量的电路图如下所示,选用已知标准电容Cs和被测电感Lx组成谐振回路
4、,调节振荡电路的输出频率,当电压表的读数达最大,即谐振回路达到串联谐振状态。这时振荡电路输出信号的频率f 将等于测量回路的固有频率fo,即,图 谐振法的基本电路,由此可求得电容Lx值,用直接法测得的电感量是有误差的,上式的电容值还包括线圈的分布电容和引线电容,而标准可变电容的刻度中不包括这两项电容值,使测试结果为正误差,即测试值大于实际值。若要消除误差,应采用替代法。,9,将1、2端短接,调节Cs到较大电容C1位置,调节信号源频率,使回路谐振,设谐振频率为f0,此时满足: (6-10) 去掉1、2之间的短路线, 将Lx接入回路,保持信号源频率 f0不变,调节Cs至C2使回路重新谐振,此时满足:
5、 (6-11) 求解式(6-10)和式(6-11)组成的方程组,得:,10,2.2 并联替代法 并联替代法适合测量大电感,始终将图2中1、2两端短接。其测量步骤如下: 不接入Lx,调小可变电容Cs为C1,调节信号源频率使回路谐振,设谐振频率为f0,此时满足: (6-12) 将Lx接至3、4端,保持信号源频率f0不变,调节Cs至C2使回路重新谐振,此时满足: (6-13) 求解式(6-12)和式(6-13)组成的方程组,得:,11,3 测量电容 谐振法测量电容,除直接法外,一般采用串联替代法和并联替代法。替代法可以有效地消除分布电容或引线电感所造成的影响。,串联替代法 并联替代法,12,直接法
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