高频Q表及其应用.ppt

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1、谐振法测量集中参数元件谐振法又称Q表法，是以LC谐振回路谐振特性为基础而进行测量的方法。在高频段，谐振法受杂散耦合等的影响较小，且比较符合电感、电容的实际工作情况，因此，谐振法高频段测量结果比较可靠，是测量高频元件的常用方法。1.Q表的组成及工作原理2测量电感3测量电容4Q表实例及使用方法11.Q表的组成及工作原理谐振法构成的测量仪器称为Q表，适合在高频状态下测量电容量、电感量、电容损耗因数、谐振回路或电感品质的因数。它由测量回路、信号源、耦合回路及Q值电压表等部分组成，图1为Q表工作原理图，设测量回路电流有效值、总电感、总电容为I、L、C。Q表各组成部

2、分的作用如下：信号源耦合回路Q值电压表LxR+－Us测量回路图1Q表工作原理图CxuAR2R11234CsIoI2（1）信号源信号源为正弦信号源，其振荡频率范围即为Q表工作频率范围。（2）耦合回路它将信号源输出的信号馈入到测量回路，其耦合方式通常为电阻耦合方式，称之为插入电阻，为减小信号源对测量回路的影响，要求耦合电阻R2要很小（如0.04Ω）。高频段、超高频段Q表则分别选用电容、电感作为Q表耦合元件。信号源耦合回路Q值电压表LxR+－Us测量回路图1Q表工作原理图CxuAR2R11234CsIoI3（3）Q值电压表即Q值刻度的电压表，用于指示Q值大小。

3、当Q值电压表指示电压最大时，测量回路处于谐振状态。信号源耦合回路Q值电压表LxR+－Us测量回路图1Q表工作原理图CxuAR2R11234CsIoI4（4）测量回路即LC谐振回路，它由电感、电容及回路等效损耗电阻R组成。Q表就是根据该回路的谐振特性来测量的。如果测量回路处于谐振状态，则存在如下关系：I=Us/R=UL/XL=UC/XCQ=XL/R=XC/RQ=UC/Us=UL/Us信号源耦合回路Q值电压表LxR+－Us测量回路图1Q表工作原理图CxuAR2R11234CsIoI（6-9）5可见，在Us一定时，电压表可以刻度成为Q值指示器；改变Io值可以扩

4、大品质因数的测量范围，电流表则变成了Q值倍乘指示器。62测量电感谐振法测量电感，除了依据式（6-9）直接测量（直接法）外，还包括串联替代法和并联替代法。2.1串联替代法串联替代法适合测量小电感，如图2所示，图中信号源与测量回路之间采用的互感耦合方式为松耦合，否则，信号源内阻将严重影响测量回路的谐振特性而产生谐振点误判。其测量步骤如下：Lx图2串联替代法测量电感原理图M1234CsL信号源V7直接法用直接法测试电感量的电路图如下所示，选用已知标准电容Cs和被测电感Lx组成谐振回路，调节振荡电路的输出频率，当电压表的读数达最大，即谐振回路达到串联谐振状态。这

5、时振荡电路输出信号的频率f将等于测量回路的固有频率fo，即图谐振法的基本电路由此可求得电容Lx值用直接法测得的电感量是有误差的，上式的电容值还包括线圈的分布电容和引线电容，而标准可变电容的刻度中不包括这两项电容值，使测试结果为正误差，即测试值大于实际值。若要消除误差，应采用替代法。8①将1、2端短接，调节Cs到较大电容C1位置，调节信号源频率，使回路谐振，设谐振频率为f0，此时满足：（6-10）②去掉1、2之间的短路线，将Lx接入回路，保持信号源频率f0不变，调节Cs至C2使回路重新谐振，此时满足：（6-11）③求解式（6-10）和式（6-11）组成的方

6、程组，得：Lx图2串联替代法测量电感原理图M1234CsL信号源V92.2并联替代法并联替代法适合测量大电感，始终将图2中1、2两端短接。其测量步骤如下：①不接入Lx，调小可变电容Cs为C1，调节信号源频率使回路谐振，设谐振频率为f0，此时满足：（6-12）②将Lx接至3、4端，保持信号源频率f0不变，调节Cs至C2使回路重新谐振，此时满足：（6-13）③求解式（6-12）和式（6-13）组成的方程组，得：LxM1234CsL信号源V103测量电容谐振法测量电容，除直接法外，一般采用串联替代法和并联替代法。替代法可以有效地消除分布电容或引线电感所造成的影

7、响。串联替代法并联替代法11直接法用直接法测试电容量的电路图如下所示，选用一适当的标准电感L，与被测电容Cx组成谐振电路，调节高频振荡电路的频率，当电压表的读数达最大，即谐振回路达到串联谐振状态。这时振荡电路输出信号的频率f将等于测量回路的固有频率fo，即图谐振法的基本电路由此可求得电容Cx值由直接法测得的电容量是有误差的，因为它的测试结果中包括了线圈的分布电容和引线电容，为了消除这些误差，宜改用替代法。123.1串联替代法串联替代法适合测量大电容，如图2所示。其测量步骤如下：①将1、2端短接，调小可变电容Cs为C1，调节信号源频率使测量回路谐振，设谐振

8、频率为f0。②去掉短路线，将被测电容Cx接至1、2端，保持信号源频率f0不变，调