Präzisions-LCR-Digitalbrücke mit grafischer Durchstimmung

Eine Brücke, die bei einer Frequenz vier Stellen meldet, ist ein Sortierwerkzeug. Eine Brücke, die über Frequenz, Pegel und Vormagnetisierung durchgestimmt werden kann, ist ein Entwicklungsgerät, und der Unterschied zeigt sich beim ersten Bauteil, das sich anders verhält als sein Datenblatt. Diese Familie ist für die zweite Aufgabe gebaut.

Produktübersicht

Drei Modelle teilen ein Gehäuse und eine Anzeige und unterscheiden sich nur darin, wie weit die Frequenz reicht: 300 kHz, 500 kHz und 1 MHz, jeweils ab 20 Hz. Die Grundgenauigkeit beträgt 0,05 % bei allen drei, und die Frequenz ist mit 1 mHz Auflösung durchstimmbar statt in einer Liste fester Punkte.

Die Frontblende trägt eine 7-Zoll-Farbanzeige, daneben eine Spalte aus Softkeys, rechts einen Drehknopf und ein numerisches Tastenfeld sowie entlang der Unterkante die koaxialen Prüfklemmen. Das Gehäuse ist 400 mm breit, 132 mm hoch und wiegt 6,8 kg; das ist ein Tischgerät und kein tragbares. Die Rückseite trägt die Anschlüsse für Device, externen Trigger, Handler, seriell und Barcode.

So arbeitet die LCR-Brücke

Das Gerät legt eine Sinuswelle mit der gewählten Frequenz und dem gewählten Pegel an und misst die Spannung über dem Bauteil sowie den Strom hindurch. Beide Signale werden in einen gleichphasigen und einen um neunzig Grad versetzten Anteil zerlegt; ihr Verhältnis ergibt die Impedanz, ihr Winkel die Phase. Aus diesem Paar leitet das Gerät den Parametersatz ab, den der Bediener gewählt hat, in Reihen- oder Parallelform.

Vier Klemmen trennen den Strompfad vom Spannungsmesspfad, sodass die Impedanz der Leitungen und der Kontakte nicht in das Ergebnis eingeht. Weil der Restwert der Aufnahme an den Bereichsgrenzen dennoch zählt, bietet das Gerät Leerlauf- und Kurzschlussabgleich bei Stützfrequenzen, einen Nullabgleich über den gesamten Frequenzbereich und eine Lastkalibrierung.

Die Durchstimmfunktionen nutzen dieselbe Messmaschine wiederholt. Eine Listen-Durchstimmung fährt bis zu 40 programmierte Punkte für Frequenz, Pegel oder Vormagnetisierung ab; eine grafische Durchstimmung läuft kontinuierlich über einen Bereich und trägt das Ergebnis auf. Die interne Vormagnetisierungsquelle, einstellbar zwischen −5 V und +5 V, verschiebt während beider den Arbeitspunkt des Bauteils.

Auswahl der passenden LCR-Brücke

Die erste Frage ist die höchste Frequenz, bei der die Bauteile spezifiziert sind. Ein bei 100 kHz angegebenes Bauteil liegt sicher innerhalb aller drei Modelle; eines bei 400 kHz braucht HG7829B oder HG7829C; eines bei 1 MHz braucht HG7829C. Darüber hinaus zu kaufen kostet Geld und bringt nichts.

Die zweite ist der Prüfpegel. Fünf Millivolt bis 2 V decken die meisten Kleinsignalarbeiten ab, und die erweiterte Ausführung dehnt das auf 10 V für Bauteile, die eine größere Aussteuerung brauchen. Der Pegel muss auf den Wert einstellbar sein, den das Datenblatt verwendet, weil ein bei einem anderen Pegel gemessener Keramikkondensator nicht zu seiner angegebenen Kapazität passt.

Die dritte ist die Vormagnetisierung. Die interne Quelle deckt einige Volt in beide Richtungen ab, genug für die Pegelabhängigkeit eines Keramik- oder Elektrolytkondensators; ein Bauteil, das bei hoher Spannung arbeitet, braucht eine externe Vormagnetisierungsaufnahme, und das Gerät ist mit diesem Bedarf zu spezifizieren.

Die vierte ist, wie die Ergebnisse das Gerät verlassen: Zehn-Bin-Sortierung mit Zählung für eine Linie, ein Handler-Anschluss für eine Aufnahme, USB oder seriell für die Protokollierung und GPIB dort, wo ein älteres Prüfsystem ihn erwartet. Die fünfte ist der Durchsatz: 9 ms pro Ablesung sind schnell genug für einen Handler, und die Mittelung von 1 bis 255 Messungen tauscht diese Geschwindigkeit gegen Stabilität.

Messgrenzen und Auswahlhinweise

Das Gerät misst Kleinsignalparameter. Es legt keine hohe Spannung an und kann daher die Vormagnetisierungsbedingungen eines Kondensators für mehrere hundert Volt nicht nachbilden; Isolations- und Leckstromprüfungen sind damit ebenfalls nicht möglich.

Der Anschluss ist Teil der Messung. Bei 1 MHz sind wenige Zentimeter Leitung eine bedeutende Impedanz, und die Aufnahme muss das Bauteil in wiederholbarer Geometrie halten. Die Kalibrierung entfernt einen festen Restwert, aber keinen, der sich beim Bewegen der Leitungen ändert; deshalb zählt eine richtige Aufnahme am oberen Ende des Frequenzbereichs mehr als am unteren.

Mittelung und Geschwindigkeit wirken auf das Bauteil, nicht nur auf das Gerät. Ein Kondensator mit hoher Kapazität oder eine große Induktivität braucht Zeit, bis sie sich nach dem Anlegen des Signals beruhigt haben, und eine 9-ms-Ablesung vor dem Einschwingen unterscheidet sich von einer 187-ms-Ablesung desselben Bauteils. Wird die Ablesung als Grenze verwendet, gehört die Zeiteinstellung in die Prüfanweisung.

Schließlich beschreiben die Durchstimmfunktionen ein Bauteil, keine Spezifikation. Eine glatt aussehende Kurve beruhigt, aber eine Gut-Schlecht-Entscheidung braucht weiterhin eine Grenze, und diese Grenze muss aus der Zeichnung kommen und nicht aus der Form des Diagramms.