数字电桥

       电桥，又称：RXLCR直流电桥，英文名称：Digital Bridge。

       RXLCRLCR数字电桥可提供稳定的6位测试分辨率，50Hz-200kHz的频率范围、0.01V-2.0V可编程信号电平、高达30次/秒的测量速度、9级精细量程、恒定的30Ω或100Ω源内阻及灵活人性的操作方式, 可满足生产线质量保证、进货检验及实验室。高精确度测量要求。该产品提供的HANDLER、GPIB及RS232C接口为仪器使用于元件自动分选系统、与计算机通讯及测试过程纪录创造了良好的条件。

       数字电桥(卷名：电工) 　　digital bridge 　采用数字技术测量阻抗参数的电桥。数字技术是将传统的模拟量转换为数字量，再进行数字运算、传递和处理等。 　　

       1972年，国际上首次出现带微处理器的数字电容电桥，它将模拟电路、数字电路与计算机技术结合在一起，为阻抗测量仪器开辟了一条新路。

       数字电桥的测量对象为阻抗元件的参数，包括交流电阻R、电感L及其品质因数Q，电容C及其损耗因数D。因此，又常称数字电桥为数字式LCR测量仪。其测量用频率自工频到约100千赫。基本测量误差为0.02％，一般均在0.1％左右。 　　

       数字电桥原理如图所示。图中Zx为被测阻抗，Rs为标准电阻器。切换开关K可分别测出两者的电压Ux与妧s，于是有下式： 　

平衡式电桥测试原理       Zx = Ux/Ix = Rr * Ux/Ur

       此式为一相量关系式。如使用相敏检波器(PSD)分别测出妧x和妧s对应于某一参考相量的同相量分和正交分量，然后经模数转换(A/D)器将其转化为数字量，再由计算机进行复数运算，即可得到组成被测阻抗Zx的电阻与电抗值。 　　

       从图中的线路及工作原理可见，数字电桥只是继承了电桥传统的称呼。实际上它已失去传统经典交流电桥的组成形式，而是在更高的水平上回到以欧姆定律为基础的测量阻抗的电流表、电压表的线路和原理中。 　　

       数字电桥可用于计量测试部门对阻抗量具的检定与传递，以及在一般部门中对阻抗元件的常规测量。很多数字电桥带有标准接口，可根据被测值的准确度对被测元件进行自动分档；也可直接连接到自动测试系统，用于元件生产线上对产品自动检验，以实现生产过程的质量控制。80年代中期，通用的误差低于0.1％的数字电桥有几十种。数字电桥正向着更高准确度、更多功能、高速、集成化以及智能化程度方面发展。

阻抗测量范围最宽的自动平衡电桥技术 　　

四端对端口配置有效消除测试线电磁耦合 　　

基本准确度0.05%(TH2828)、0.1%(TH2828A) 　　

最高达1 MHz的测量频率范围 　　

交流测试信号可编程至20V(选件) 　　

最高达30次/秒的测量速度 　　

六位读数分辨率 　　

可测量22种阻抗参数组合 　　

30 Ω, 100 Ω可选信号源输出阻抗 　　

10点列表扫描测试功能 　　

内部可编程直流偏置± 40 V/100 mA(选件) 　　

外置偏流源至40 A(配置两台TH1775) 　　

电压或电流的自动电平调整(ALC)功能 　　

V、I测试信号电平监视功能 　　

20组内部仪器设定可供储存/读取 　　

内建比较器,10档分选及计数功能 　　

RS232C, GPIB和HANDLER接口 　　

2 m/4 m测试电缆扩展(选件, 仅TH2828) 　　

USB接口供数据外存（仅TH2828) 　　

320×240点阵大型图形LCD显示 　　

中英文可选操作界面

无源元件：电容器、电感器、磁芯、电阻器、变压器、芯片组件和网络元件等的阻抗参数测量。 　　

半导体元件：电容器、电感器、磁芯、电阻器、变压器、芯片组件和网络元件等的阻抗参数测量。 　　

其它元件：印制电路板、继电器、开关、电缆、电池等的阻抗评估。 　　

介质材料：塑料、陶瓷和其它材料的介电常数的损耗角评估。 　　

磁性材料：铁氧体、非晶体和其它磁性材料的导磁率和损耗角评估。 　　

半导体材料：半导体材料的介电常数,导电率和C-V特性。 　　

液晶材料：液晶单元的介电子常数、弹性常数等C-V特性。 　　

揭示电感器件的多种特性 　　

       TH2828/A卓越的性能和20Hz-1 MHz的测试频宽可以精确地分析磁性材料、电感器件的性能。 　　

       使用TH10301选件的100mA DC的偏置电流可以精确测量高频电感器件、通讯变压器，滤波器的小电流叠加性能。使用TH1775电流叠加装置，可使偏置电流达40A以精确分析高功率、大电流电感器件。 　　

精确的陶瓷电容测量 　　

       1kHz和1MHz是陶瓷材料和电容器的主要测试频率。陶瓷电容器具有低损耗值的特征，同时其容量、损耗施加之交流信号会产生明显的变化。 　　

       仪器具有宽频测试能力并可提供良好的准确度，六位分辨率和自动电平控制（ALC）功能等，中以满足陶瓷材料和电容器可靠、准确的测试需要。 　　

液晶单元的电容特性测量 　　

       电容－电压（C－Vac)特性是评价液晶材料性能的主要方法，常规仪器测量液晶单元的C－Vac特性遇到一个问题是最大测试电压不够。 　　

使用TH10301选件可提供分辨率为1%及最高达20Vms的可编程测试信号电平，使它能在最佳条件下进行液晶材料的电容特性测量。 　　

半导体材料和元件的测量 　　

       进行MOS型半导体制造工艺评价时，需要氧化层电容和衬底杂质密度这些参数，这些可从C－Vdc特性的测量结果推导出来。 　　

       20HZ－1　MHz的测量频宽及高达40VDC的可编程偏置电压方可方便地完成C-VDC特性的测量。 　　

为了测试晶圆上的半导体器件，需要延伸电缆和探头，仪器的2m/4m延伸电缆选件可将电缆延伸的误差降至最小。 　　各种二极管、三极管、MOS管的分布电窜也是本仪器的测试内容。

测量参数：L/Q、C/D、R/Q、Z/Q、Z/D

测量频率：100Hz、120Hz、1KHz、10KHz、40KHz、100KHz

测量电平：0.1V、0.3V、1.0V

测量精确度：0.05%

测量速度：慢速：1.5次/秒 中速:5.1次/秒 快速:20次/秒

等效方式：串联、并联

平均次数：1~99

量程方式：自动、保持

校准功能：开路、短路

显示方式：直接读数、绝对偏差、相对偏差、V/I

分选功能：四档分选、分选讯响音量控制及讯响位选择

接口：RS232、打印机接口、分选接口

 L、C、R自动选择测量;　

0.05%的高精度;

慢速、中速、快速三档测量速度;

 RS232、打印接口、分选接口三种接口;

 O.1V、0.3V、1.OV三种测量信号电平;

测量参数：L/Q、C/D、R/Q、Z/Q、Z/D;

四档分选、分选讯响音量控制及讯响位选择;

直接读数、绝对偏差、相对偏差三种数据读出方式;

100Hz、 120Hz、 1KHz、 10KHz、40KHz;

100KHz六个典型测量频率^[1]

加电

       首先将电源线带IEC一端接到电桥左后方的IEC插座上，另一端插入合适的电源插座上，搬动电桥左后方的船形开关，即使电桥通电。通电后，显示器、量程及功能指示器随之变亮。电桥可自动置于电感、电容测量档，并联等效及1KHz频率状态。正常情况下，内部电路加电几秒钟后即能稳定，便可进行测量。

接入被测元件

       ⑴通常径向引线的元件可直接插入组合测试夹夹板内，而接入特殊柔性引线的元件时，应借助夹板离合器进行，该离合装置位于测试夹的正下方。

       ⑵接入轴向引线元件时，为避免扭折引线，可采用轴向转接头，先把这两个配件分别插入测试夹的两端，再将其间距调正到适合元件测量的位置，然后便将轴向引线元件插入两端的配件夹内。

       ⑶在轴向转接头必需相当牢固定的场合，如在测量大量的同类元件时，需采用支撑板。

安装支撑板：首先把轴向转接头调整到适当的位置上，然后将支撑板悬置于轴向转接头上方，让每个轴向转接头穿过支撑板上的槽缝，放好支撑板，将固定螺钉对准电桥面板上的螺孔，最后上紧螺钉。注意：安装时不易将螺钉拧得过紧。

        注意：本电桥虽能够对充电电容接入测试进行防护，但最好应将充电电容经适当电阻放电后才进行测量。

使用中注意读数及测量条件显示

       ⑴仪器的6位显示不一定全部是有效显示，在某些测量中测量数据的未尾值可能跳动较大，应舍去这些跳动数值，读取其稳定值。

       (2)一般使用自动量程进行测量，以保证选择到正确的量程，操作到手动方式可以观察实际工作量程。应用于同批同种测量元件的批量测试时，可以选择量程锁定模式工作。

       (3)串－－并联指示，虽然电桥具有显示串联或并联等效值的选择性，但在不利的Q值情况下，用上述两种方式均不可能获得基本准确度。当需要改动某一显示方式以便提高基本准确度时，电桥通过下标s表示串联，下标p表示并联。

       (4)频率提示，200μF～2000μF的电容，200H～2000H的电感，测量频率在100Hz只能获得基本准确度。同样，200pF～2nF的电容和200μH～2mH的电感，只有在1KHz测量频率上才能获得基本准确度，因此获得最佳测试性能，应选择最合适的测试频率。

       (5)测试电平显示，高K陶瓷电容或高导磁磁性电感器等，对测试信号电平的大小较为敏感，不同的测试电平会产生相异的测量结果。同时，测试电平越低，测量稳定性越差。

4． 建议采用的测量条件参考表

元件名称 测量频率 串－－并联

电容       <1μF 1KHz     并联

电容       ≥1μF(非电解电容) 100Hz 并联

电容       ≥1μF（电解电容） 100Hz 串联（SER）

电感       <1H 1KHz       串联（SER）

电感       ≥1H 100Hz     串联（SHR）

电阻       <10KΩ 100Hz 串联（SHR）

电阻       ≥10KΩ 100Hz 并联

       当电桥在100Hz和1KHz频率上，能同时提供串联和并联等效元件值时建议：一定型号和数值的元件应采用一定的方式进行测量。这样做是为了获得既最适合于元件的结构形式，又最适合于元件常用的工作方式的测量。如大容量的电解电容器，常作为电源波滤元件，测量时会发现，1KHZ频率上的电容值明显低于100Hz频率上的电容值。这种现象是由于这类元件的几何结构有关诸因素所构成。因此，电解电容在100Hz频率上测量的电容值是最有用的，电解电容的损耗项通常在串联等效电阻（ESR）上显示，因此，应该测量其串联电容和串联电阻值。