세라믹 커패시터는 전압 레귤레이터 제어 루프의 안정성과 전원 공급 네트워크 (PDN)의 임피던스에 영향을 미치는 회로 성능의 주요 원인이다. 이러한 유형의 회로로 설계 할 때 넓은 주파수 범위 정확한 임피던스 데이터를 제공하십시오. 정확한 측정 기술은 정확한 측정을 달성하는 데 핵심입니다.이 기사에서는 벡터 네트워크 분석기 (VNA)의 범위를 확장하여 정확하고 광대역의 주파수 측정을 위해 두 가지 간단한 기술을 효과적으로 사용하는 방법에 대해 설명합니다.
세라믹 커패시터는 높은 임피던스 동적 범위로 인해 측정하기가 어렵고 큰 탄탈 및 알루미늄 전해 커패시터는 낮은 동적 범위를 가지며 측정하기 쉽습니다.
100nF 세라믹 커패시터 측정의 경우 용량 성 리액턴스 (용량 성 리액턴스)는 1Hz에서 약 1.6MΩ이며 직렬 공진에서 등가 직렬 저항 (ESR)은 일반적으로 약 10mΩ이다. 이 커패시턴스를 측정 할 때 동적 범위 (최저 임피던스에서 저 임피던스에서 ESR 로의 용량 성 임피던스의 비율)는 적어도 164dB 여야합니다.
일부 엔지니어들은 Keysight Technologies E5061B 네트워크 분석기조차도 5Hz까지 용량 성 임피던스 만 측정 할 수 있기 때문에 1Hz까지 커패시턴스를 측정하는 것이 너무 작다고 생각할 수도 있습니다.이 기사에서 설명한 기술을 사용하여 1Hz까지의 다이나믹 레인지와 최대 164dB의 다이나믹 레인지 10Hz부터 다이나믹 레인지가 144dB로 줄어들지 만, 각 임피던스 리미트에 10dB의 노이즈 허용치를 추가하면 곧바로 164dB 범위로 돌아갈 수 있습니다.
올바른 악기 선택
특수 임피던스 분석기를 제외하고는 대용량 다이나믹 레인지를 지원하는 장비가 거의 없습니다. 이러한 구성 요소를 측정하는 것이 주요 업무이며 예산 제약이없는 경우 전용 고성능 임피던스 분석기를 사용하면 벡터 네트워크 분석기는 임피던스 및 디스플레이 커패시턴스, 인덕턴스, 실제, 허수 및 크기를 측정 할 수 있습니다.
벡터 네트워크 분석기는 본질적으로 산란 매개 변수 (S- 매개 변수)를 기반으로하는 세 가지 기술을 사용하여 임피던스를 측정 할 수 있습니다. 표 1에는 세 가지 방법과 S- 매개 변수에서 임피던스로의 변환이 나와 있습니다 다행히도 이러한 임피던스 변환은 일반적으로 벡터 네트워크 분석기에 내장되어 있으므로 계산이 필요하지 않습니다.
세 가지 측정 기술은 지정된 임피던스 범위에 대해 정확하며 각 측정 기술에 대한 권장 범위는 표 2에 나와 있습니다.
이는 권장 범위이며 대부분의 벡터 분석기는 측정 전에 정밀한 계기 교정이 수행되는 한 더 잘 수행 할 수 있습니다.
가장 일반적인 디커플링 값 중 하나는 0.1μF로,이 기사의 목적을 위해 0.1μF 저 ESR 세라믹 커패시터를 선택했습니다.이 기사에서는 위의 세 가지 기술의 용량 성 샘플에 대한 예제로 OMICRON Lab Bode 100을 사용합니다 측정 결과는 그림 2에 나와 있습니다. 측정 결과는 Bode 100 Vector Network Analyzer에서 Touchstone 형식으로 직접 내보내고 Keysight ADS 데이터 디스플레이에 동시에 표시됩니다. 여기에 표시된 측정 기술을 확장 할 수 있습니다 보드 100 다이나믹 레인지.
세 가지 방법 모두 약 100Hz에서 300kHz까지의 주파수 범위에서 동일하게 잘 수행되며 측정 성능은 권장 범위보다 훨씬 우수합니다. 또한 편차는 100Hz 미만 및 1MHz보다 큰 주파수에서 발생합니다. (Shunt Thru)는 낮은 임피던스 레벨에서 매우 정확하므로 공진시 10mΩ의 임피던스를 측정합니다.이 시리즈 스루는 임피던스 측정시 매우 정확하므로 1Hz에서 사용할 수 있습니다 이 예에서 올바른 임피던스는 1.6MΩ입니다. 단일 포트 반사 측정은 저 임피던스 범위와 고 임피던스 범위 모두에서 덜 정확합니다.
두 가지 측정 기술
사용자는 정확한 용량 값을 측정하기 위해 50MHz의 1Hz의 범위에서, 두 가지 기술의 동적 범위를 확장 할 수있다. 방법은 일반적으로 벡터 네트워크 분석기, 임피던스 어댑터 결합 임피던스 어댑터로 사용되는 저항 브리지를 이용하여 1Hz의 권장 범위. 20MHz로의 공진 주파수는 약 6 [오메가 임피던스 측정의 최소 권장 값. 낮은 주파수에서 최대 권장 때 확장 동적 범위..도 2는 벡터 네트워크 분석기 임피던스 어댑터 지원 20MΩ에 접속되고 임피던스는 600kΩ입니다.
두 번째 방법은 벡터 네트워크 분석기의 각 포트 사이에 저항을 삽입하는 것입니다. 그림 3은 'TEE'구성에서 측정 된 구성 요소를 보여줍니다. 직렬 저항을 선택하여이 방법의 임피던스 범위를 수정하십시오.
직렬 저항 및 션트 커패시터의 연결은 그림 4에 나와있다.
2 포트 어댑터와 병렬 및 직렬 커패시턴스의 방법을 사용하여 정전 용량의 임피던스 측정은 키 사이트 ADS 데이터는,도 5에 도시 된 다음, 동시에 디스플레이에 표시 직접 측정 보데 100 포맷 시금석하는 벡터 네트워크 분석기의 결과로부터 내보낼 보여라.
두 방법은 커패시터를 직접 인쇄에 납땜 때문에 10mΩ의보다 정확한 평가 공진. 일부가 될 수 10mΩ. 밴드 듀얼 포트 직렬 저항의 전체 164dB의 동적 범위의 공진점에서 1.6MΩ를 1Hz로로 구성 될 수있다 회로 기판, 어댑터 교정 및 측정 사이의 접촉 저항의 임피던스 변동의 영향이. 목적지 어댑터의 임피던스 특성은 지금까지 특정 시간 6Ω 성능 20MHz로 넘어 있고, 두 방법은 매우 제공 할 높은 동적 범위.
두 가지 방법의 비교
이 두 가지 방법 모두 장점과 단점이 있습니다 임피던스 어댑터는 사용하기 쉽고 인쇄 회로 기판에 납땜 할 필요가 없으며 최소 임피던스가 높고 단락 회로 및 부하 교정이 필요하며 조정할 수 없습니다 직렬 저항을 선택하면 직렬 저항을 사용하여 특정 범위의 2 포트 병렬 방법을 최적화 할 수 있습니다.이 방법은 일반적으로 구성 요소를 측정을 위해 회로 보드에 장착해야합니다.
요약
이 기사에서는 단일 포트 방출 방식, 듀얼 포트 시리즈 및 스트레이트 스루 방식 및 2 포트 병렬 스트레이트 스루 방식의 3 가지 기본 벡터 네트워크 분석기 임피던스 측정 방법에 대해 설명하고 동적 방법과 임피던스 범위를 지원하는 3 가지 방법을 제시합니다. 간단한 벡터 네트워크 분석기 방법을 사용하여 100nF 세라믹 커패시터의 164dB 동적 범위를 정확하게 측정 할 수있다.