一、阻抗测试基本概念

  1、阻抗定义：阻抗是元器件或电路对周期的交流信号的总的反作用。

  AC 交流测试信号 (幅度和频率)。

  包括实部和虚部。

     阻抗是评测电路、元件以及制作元件材料的重要参数。那么什么是阻抗呢？让我们先来看一下阻抗的定义。

  通常阻抗是指器件或电路对流经它的给定频率的交流电流的抵抗能力。它用矢量平面上的复数表示。一个阻抗矢量包括实部（电阻R）和虚部（电抗X）。如

  其次要记住阻抗的单位是欧姆。另外，要思考一下我们所熟知的电阻（R）、电感(L)和电容（C）分别对应由于复阻抗平面中的位置。

 

  2、阻抗的公式

  什么是导纳呢？

  导纳是阻抗的倒数，它也可以可以表述为实部（G电导）和虚部（电纳），其单位是西门子。

  为什么要有阻抗和导纳两种表述方式呢？主要是为了非常简单的表述两种常用串连和并联连接方式。对于电阻和电抗串联连接时，采用阻抗的表述非常简单易用。但是对于电阻和电抗并联连接时，阻抗的表述非常复杂，这时候，采用导纳就非常简单易用了。

  3、阻抗和导纳的关系

  阻抗同电感L和电容C的关系：

  电抗有两种形式——感抗(XL)和容抗(XC)。电感对应的是感抗，电容对应的是容抗。对于理想的电感和电容，它们分别和感抗、容抗之间满足正比和反比的关系。

  按照定义，

  XL=2pfL=wL                     

  XC= 1/2pfC=1/wC  

  f是交流信号的频率， L 是电感，C是电容。电感的单位是亨，电容的单位是法。

  w为角速度， w= 2pf。

  4、为什么要测试阻抗?

 元件的阻抗受很多因素影响：频率、测试信号、直流偏置、温度等等。由于存在寄生参数，因此频率对所有实际元件都有影响。并非所有的寄生参数都会影响测量结果，但正是某些主要的寄生参数确定了元件的频率特性。当主要元件的阻抗值不同时，主要的寄生参数也会有所不同。

二、阻抗测量方法和原理

  阻抗测量有多种可选择的方法，每种方法都有各自的优点和缺点。需要首先考虑测量的要求和条件，然后选择合适的方法。需要考虑的因素包括频率覆盖范围、测量量程、测量精度和操作的方便性。没有一种方法能够包括所有的测量能力，因而在选择测量方法时需要折中考虑。下面针对高速数字电路的特性，重点介绍三种方法。如果只考虑测量精度和操作方便性，自动平衡电桥法是直至110MHz频率的佳选择。对于100MHz至3GHz的测量，射频I-V法有好的测量能力，其他则推荐采用网络分析技术。

2.1 自动平衡电桥法

  流过DUT的电流也流过电阻器Rr。“L”点的电位保持为0V（从而称为“虚地”）。I-V转换放大器使Rr上的电流与DUT的电流保持平衡。测量高端电压和Rr上的电压，即可计算出DUT的阻抗值。

  各类仪器自动平衡电桥的实际配置会有所不同。常规LCR表的低频范围一般低于100KHz，可使用简单的运算放大器作为它的I-V转换器。由于受到放大器性能的限制，这类仪器在高频时的精度较差。宽带LCR表和阻抗分析仪所使用的I-V转换器包括复杂的检波器、积分器和矢量调制器，以*在1MHz以上宽频率范围内的高精度。这类仪器能达到110MHz的高频率。

2.2 射频I-V法

  射频I-V法用阻抗匹配测量电路（50欧姆）和精密同轴测试端口实现不同配置，能在较高频率下工作。有两种放置电压表和电流表的方法，以分别适应低阻抗和高阻抗的测量。如图所示，被测器件（DUT）的阻抗由电压和电流测量值导出，流过DUT的电流由已知阻值的低阻电阻器R上的电压经计算得到。在实际测量中，电阻器R处放置低损耗互感器，但该互感器也限制了可应用频率范围的低端。

2.3 网络分法

  通过测量注入信号与反射信号之比得到反射系数。用定向耦合器或电桥检测反射信号，并用网络分析仪提供和测量该信号。由于这种方法测量的是在DUT上的反射，因而能用于较高的频率范围。

三、测试误差及校准和补偿

3.1 测量误差

  对于真实*的测量，我们必须认为在测量结果中包含误差。常见的误差源有：

  仪器的不*性（包括DC偏置的不*和OSC电平的不*）

  测试夹具和电缆中的残余参数

  噪声

  这里没有列出DUT的寄生参数，因为DUT的寄生参数是DUT的一部分，我们需要测量包括其寄生参数在内的DUT阻抗。在所列误差源中，如果测试夹具和测试电缆的残余阻抗恒定而稳定，就可对其进行补偿。

3.2 校准

  校准由“校准平面”定义，在这一校准平面上能得到规定的测量精度。为校准仪器，在校准平面上连接“标准器件”，然后通过调整仪器（通过计算/数据存储），使测量结果在规定的精度范围内。