Analizor de impedanță
Un analizor de impedanță este un tip de instrument de măsurare utilizat pentru a estima impedanța electrică complexă în funcție de frecvența de testare.
Impedanța este un parametru important utilizat pentru a caracteriza componentele electronice , circuitele electronice și materialele utilizate pentru realizarea componentelor. Analiza impedanței poate fi, de asemenea, utilizată pentru a caracteriza materialele care prezintă comportamente dielectrice, cum ar fi țesuturile biologice, produsele alimentare sau probele geologice.
Analizoarele de impedanță sunt disponibile în trei implementări hardware distincte: împreună aceste trei implementări pot analiza frecvențe ultra-joase până la frecvențe ultra-înalte și pot măsura impedanțe variind de la µΩ la TΩ.
Tipuri
Analizoarele de impedanță sunt o clasă de instrumente care măsoară impedanța electrică complexă în funcție de frecvență. Aceasta implică măsurarea sensibilă la fază a curentului și a tensiunii aplicate unui dispozitiv supus testului, în timp ce frecvența de măsurare este variată pe parcursul măsurării. Specificațiile cheie ale unui analizor de impedanță sunt: intervalul de frecvență, domeniul de impedanță util, precizia de măsurare absolută și precizia unghiului de fază. Specificații suplimentare includ posibilitatea de a aplica polarizarea tensiunii și a curentului în timpul măsurării și a ratei de măsurare [1] .
Analizoarele de impedanță oferă de obicei măsurători de impedanță extrem de precise, de exemplu cu o precizie de bază de până la 0,05% [2] și un interval de măsurare a frecvenței de la µHz la GHz. Valorile impedanței pot varia de la µΩ la TΩ, în timp ce precizia unghiului de fază este în ordinea a 10 milidre. Parametrii impedanței măsurate includ impedanța absolută, partea reală și imaginară a impedanței măsurate și faza dintre tensiune și curent. Parametrii de impedanță derivați de model, cum ar fi conductanța, inductanța și capacitatea, sunt calculați pe baza unui model de circuit de înlocuire și afișați ulterior.
Contoarele LCR oferă, de asemenea, capacități de măsurare a impedanței, de obicei cu o precizie similară, dar cu o gamă de frecvență mai mică. Frecvența de măsurare a contoarelor LCR este de obicei fixă mai degrabă decât variabilă și nu poate fi afișată grafic.
Analizoarele de impedanță comerciale se bazează pe trei implementări hardware distincte:
| Metodă | Gama de frecvență | Intervalul de impedanță | Precizie de bază |
|---|---|---|---|
| Direct IV (curent continuu-tensiune) [3] | µHz - 50 MHz | 10 µΩ - 100 TΩ | 0,05% |
| ABB (pod auto-echilibrat) [2] | 20 Hz - 120 MHz | 10 mΩ - 100 MΩ | 0,05% |
| RF-IV (frecvență radio tensiune-curent) | 1 MHz - 3 GHz | 100 mΩ - 100 kΩ | 1% |
O a patra implementare, Vector Network Analyzer (VNA) , poate fi considerată un alt instrument. Spre deosebire de analizatoarele de impedanță, VNA măsoară și impedanța, dar de obicei la frecvențe mult mai mari și cu o precizie mult mai mică decât analizatoarele de impedanță [4] .
Aplicații
Analizoarele de impedanță au o gamă largă de aplicații, inclusiv: analiza materialelor, caracterizarea dispozitivelor, testarea componentelor și bioimpedanța [2] .
Graficul reactanței
Majoritatea analizoarelor de impedanță sunt echipate cu o diagramă de reactanță [5] care arată valorile reactanței capacitive X C și ale reactanței inductive X L pentru o frecvență dată. Precizia instrumentului este transpusă pe grafic pentru a permite utilizatorului să vadă rapid ce precizie se poate aștepta pentru o anumită frecvență și reactanță.
Notă
- ^ Zurich Instruments Ce face un mare analizator de impedanță , începând cu 5 septembrie 2018
- ^ a b c Manualul de măsurare a impedanței Keysight Technologies , începând cu 2 noiembrie 2016
- ^ Dumbrava, Vytautas & Costrainis, Linas (2008) Analiza incertitudinii tehnicii de măsurare a impedanței IV, Measurements , p. 9-14
- ^ Masahiro Horibe (2017) Comparații de performanță între analizori de impedanță și analizori de rețea vectorială pentru măsurarea impedanței sub frecvența de 100 MHz, a 89-a conferință de măsurare a microundelor ARFTG
- ^ Harold A. Wheeler (1950) Diagrama reactanței, Proceedings of the IRE , p. 1392-1397