Тема 9. Измерение параметров электрорадиоцепей, полупроводниковых приборов и интегральных схем

9.1. Измерение параметров элементов электрических цепей с сосредоточенными параметрами

9.1.1 Общие сведения об измеряемых величинах

Электрорадиоцепи с сосредоточенными параметрами – это такие цепи, которые содержат индуктивности, конденсаторы и резисторы, характеризующиеся своими параметрами и свойствами. Такие элементы еще называются двухполюсниками. Каждый двухполюсник характеризуется сопротивлением потерь (активным), емкостью и индуктивностью. Причем установлено, что значения этих величин не постоянны и зависят от частоты подведенного к двухполюснику напряжения.

Рассмотрим резистор, эквивалентная схема которого изображена на рис. 9.1.

Рис. 9.1. Эквивалентная схема резистора

Как видно из эквивалентной схемы, основным параметром такой схемы являются сопротивление постоянному току R, паразитными – индуктивность L_R (проволочные резисторы) и выводов, а также емкость C_R (между витками и выводами). Паразитные параметры следует учитывать при определении верхнего предела частоты переменного тока, проходящего через данный резистор.

Рассмотрим конденсатор, эквивалентная схема которого изображена на рис. 9.2, а.

Рис. 9.2. Эквивалентная схема конденсатора

Как видно из эквивалентной схемы, основным параметром конденсатора является емкость С, а паразитными – индуктивность Lс пластин и выводов и сопротивление потерь R_C., главным образом, в диэлектрике. У большинства конденсаторов паразитная индуктивность пренебрежительно мала и ею можно пренебречь. Тогда эквивалентная схема конденсатора примет вид (рис. 9.2, б и в).

В соответствии с рис. 9.2, б, можно записать, что комплексное сопротивление конденсатора может быть определено по формуле

Żс = и тангенс угла потерь - tg δ = . (9.1)

В соответствии с рис. 9.2, в, можно определить те же параметры по формулам

Żс = r_c + b и tg δ = r_c (9.2)

Рассмотрим индуктивность, эквивалентная схема которой изображена на рис. 9.3.

Рис. 9.3.Эквивалентная схема индуктивности

Как видно из рис. 9.3, а, основным параметром является индуктивность L, а паразитными – сопротивление потерь R_L и собственная емкость катушки C_L. Важными характеристиками катушки является ее резонансная частота

f_L = (9.3)

и добротность

Q = ωL/R_L (9.4)

где ω = 2πf – рабочая частота в электрической цепи.

При измерениях эквивалентную схему катушки индуктивности представляют в другом виде (рис. 9.3, б), где

L_Д = (9.5)

R_Д = (9.6)

действующие значения индуктивности и сопротивления потерь. Комплексное сопротивление катушки индуктивности определяется по формуле

Ż_L = R_Д + jωL_Д (9.7)

На практике при измерении параметров резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности измеряют главным образом основные параметры R, L и С. Но на высоких частотах приходится учитывать и паразитные параметры. Измерения параметров резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности осуществляют методами омметра, вольтметра-амперметра, мостовым методом, резонансным методом и методом дискретного счета.