DDS掃頻技術(shù)實(shí)現寄生電感測量?jì)x

本文介紹了一種利用LC 諧振原理測量電容自身寄生電感的方法。利用直接數字合成器產(chǎn)生可編程的掃頻信號激勵含有寄生電感的電容，同時(shí)采用對數檢波器對經(jīng)過(guò)待測網(wǎng)絡(luò )后的信號進(jìn)行檢波，在利用AD 轉換器采集檢波器輸出的直流信號。利用特定的程序算法比較連續的頻率點(diǎn)的輸出電平，最終找出諧振點(diǎn)頻率，求出電容的自身寄生電感。

　　引言

　　實(shí)際的電容元件存在著(zhù)分布參數，其中對電容本身特性影響最大的是寄生電感，這些寄生電感與電容本身構成諧振回路，使電容在使用時(shí)有了一定的局限性，因此，能夠測量出電容本身寄生電感的大小，可以在使用時(shí)更合理的選擇電容元件。由于寄生電感的電感量很小，多為nH 級別，導致絕大部分LCR 電橋無(wú)法測量電容本身的寄生電感。為了準確的測量寄生電感，文中描述了一種利用自諧振原理的測量方法，結合DDS 掃頻技術(shù)可以快速完成寄生電感的測量，其測量方法簡(jiǎn)單精確，將能夠滿(mǎn)足大多數場(chǎng)合的應用。

　　1 測量原理

　　實(shí)際電容由于制造的工藝導致本身存在寄生電感和寄生電阻， 其等效電路模型如圖1 所示。

　　圖1 實(shí)際電容等效電路模型

　　其中C 為實(shí)際電容本身的標稱(chēng)電容， L 是其寄生電感， Rp是其并聯(lián)等效電阻， Rs 是其串聯(lián)等效電阻。寄生電阻會(huì )對經(jīng)過(guò)電容的信號造成衰減， 但不會(huì )影響電容本身的頻率特性。寄生電感會(huì )與電容構成串聯(lián)諧振回路， 會(huì )使實(shí)際的電容在某個(gè)頻率上發(fā)生諧振， 這種現象稱(chēng)為電容的自諧振 。實(shí)際電容的阻抗和頻率特性曲線(xiàn)如圖2 所示。

　　圖2 實(shí)際電容頻率特性曲線(xiàn)

　　圖2 中的f 0 是電容與其寄生電感構成的諧振回路的諧振頻率， 稱(chēng)之為自諧振頻率， 實(shí)線(xiàn)部分為實(shí)際的電容頻率特性曲線(xiàn)， 虛線(xiàn)為理想無(wú)寄生電感的電容特性曲線(xiàn)?？梢?jiàn)， 在低于自諧振頻率時(shí)， 電容呈現容性， 阻抗隨頻率增高而減小; 然而當頻率超過(guò)自諧振頻率時(shí)， 電容表現出阻抗隨頻率增高而上升的趨勢， 這恰好是電感的特性。該曲線(xiàn)表明實(shí)際的電容僅能工作于自諧振頻率以下， 高于自諧振頻率時(shí)， 電容則表現為感性， 無(wú)法再繼續作為電容使用了?？梢?jiàn)， 準確的測得電容的自諧振頻率， 求出其寄生電感， 對于電容的正確使用有著(zhù)非常重要的意義。然而該電感往往非常小， 通常為nH 級別， 一般的LCR 電橋無(wú)法測量這種微小的電感。因此就需要一種不同于電橋法的測量這種微小電感的方法。

　　由電感和電容構成的LC 串聯(lián)回路的諧振頻率為：