[發明專利]一種無源器件等效電路結構及參數測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201510084669.8
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104950173B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 韋崗;徐晨;楊萃;曹燕
• 申請（專利權）人: 廣州豐譜信息技術有限公司
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 鄭永泉

技術領域

本發明涉及阻抗測量技術領域，具體涉及一種無源器件等效電路結構及參數測量方法及裝置，可將待測無源器件等效為多個1階、2階RLC電路的串/并聯結構，并給出各個電阻、電感和電容元件的阻抗值。

背景技術

在高質量產品的制造和高效率生產環境的構建中，測量技術的重要性與日俱增，精確的測量關鍵元件的阻抗對于判斷產品的工作狀態是否良好有著重要意義。在測量領域內，若能通過測量得到無源器件的等效電路結構，那么對于器件匹配電路設計、器件改良，以及高精度的探測器件制造具有重要推動作用。

目前，阻抗測量裝置分為兩類，一類是測量阻抗值，另一類是計算無源器件等效電路結構。應用較廣泛的阻抗測量儀僅能測量出阻抗值，尚不能給出等效電路結構。阻抗測量的方法主要有伏安法、電橋法和諧振法，三種方法性能各異：

1.伏安法。伏安法是較經典的測量阻抗方法，它對向量的測量依賴相敏檢測電路，并需要產生兩路正交的正弦基準信號，增加了電路結構的復雜度。

如一種基于離散頻譜校正技術的阻抗測量儀(專利號CN203012020U)，它的雙路采集以及頻譜校正的代價使得測量電路復雜。

2.電橋法。利用電橋法進行手動調節能夠實現較高精度測量，但是由于復阻抗的平衡條件比較復雜，精度越高，電路結構越復雜，調節操作越繁瑣；由單片機控制平衡條件利用自平衡電橋電路進行自動測量，要兼得精度與自動測量的優點，導致測量電路復雜并具較高成本。

如對于一種基于FPGA的便攜式阻抗測量儀表(專利號CN102175921A)，其測量的關鍵是自平衡電橋電路，其低成本以及便攜性的代價是測量精度降低。

3.諧振法要求較高頻率的激勵信號，一般不容易滿足高精度的要求，由于測試頻率不固定，測試速度也很難提高。

現有的求解無源器件等效電路結構的儀器設備是基于對固有電路的擬合方法進行計算的，它得到待測無源器件的幅頻特性、相頻特性后，利用內部固有幾種低階RLC電路模型不斷地調整電路參數進行擬合，得出最優擬合的等效電路。由于其進行擬合的電路結構固定，因此得出的等效電路模型并不一定是最優解。

如上所述，測量阻抗值的儀器不管是采用伏安法、電橋法還是諧振法，它對硬件電路依賴較高，硬件電路通常比較復雜，并且各個電路模塊所產生的干擾將對測量結果產生誤差。再者，現有的測量無源器件等效電路的儀器設備只能用內部固有低階電路進行擬合，不但擬合方式不靈活而且擬合精度不高。

發明內容

本發明的目標在于能夠高精度給出待測無源器件的等效電路結構，通過發送參數可調的寬頻信號以得到待測無源器件完整的頻率響應，再用高階信道特性表達式逼近該頻率響應。采用因式分解或者留數分解將高階信道特性表達式表示成多個1階、2階子式乘積或者和的形式。每個子式對應一個低階RLC電路。最終將待測無源器件等效為多個1階、2階RLC電路的串/并聯模型，并給出各個電阻、電感和電容元件的阻抗值。

所述無源器件等效電路結構及參數測量裝置包括人機交互模塊、數據處理單元、D/A轉換器、A/D轉換器、測試電路、夾具和電源。人機交互模塊用于讓用戶設置測量參數和顯示測量結果，其中，可設置寬頻信號模式、采樣頻率、頻段范圍、持續時間等參數。數據處理單元根據人機交互模塊設定的參數產生寬頻數字信號，并對測量電路進行控制和對測量數據進行處理。D/A轉換器用于將數字信號轉換為模擬信號。A/D轉換器用于將模擬信號轉換為數字信號。測試電路由待測無源器件和內置標準電阻串聯組成，同時，一電子開關與待測無源器件并聯。夾具從測試電路中引出，用于將待測無源器件接入測試電路。電源給系統供電。其中，人機交互模塊與數據處理單元相連，數據處理單元與D/A、A/D轉換器均相連，測試電路相連于D/A、A/D轉換器之間。