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高Q电容器的测量

相关产品:MFIAMF-IA

应用说明

Measuring high-Q capacitors with the MFIA

图1:贴片电容器安装在4端子MFITF测量支架上的示意图。该支架可插入MFITF并连接到MFIA。

在开发更快,更小的电子设备时,高性能的器件至关重要。一个典型的例子是电容器,通常要确保其极低的等效串联电阻(ESR)。此类电容器具有高品质因数Q或等效的低损耗或低耗散因子D。Q代表了电容器的效率,即每个周期内存储的能量与消耗的能量之比。Q也因此与ESR相关联,即Q = 1/(ωCRESR),其中ω为角频率,C为电容。

射频功率级,要求苛刻的滤波器应用以及旁路元件都需要高Q电容器。制造高Q电容器需要高温烧结,同时要精密控制介电层的厚度,陶瓷材料的介电常数和体积形状因数。该工艺过程具有可变性,因此即使具有相同零件号的电容器也可以表现出非常不同的Q值。因此,最佳的电路设计需要能够在器件的整个工作频率范围内实际测量其Q,D和ESR。

测量策略

电容器的Q因子可以通过包含谐振线,RF信号发生器和RF电压表的多仪器设置进行测量。但此方法不适用于低于100 MHz的频率,而且需要插值和后处理才能提取准确的值。矢量网络分析仪可以在1 MHz至3 GHz之间使用,但其精度较低,并且同样还需要进行后处理才能计算Q,D或ESR。

您可以MFIA阻抗分析仪一台仪器完成整个测量流程,而且无需校准即可直接获得Q,D和ESR。如图1所示,您可以将样品安装在测量支架并插入MFITF阻抗测试夹具中。此方法简单易用,并且在1 mHz至5 MHz的频率范围内具有很高的精度。通过扫频测量,可以测得Q随频率变化的曲线,且最高值超过105(图2)。

LabOne Sweeper module displaying the Q factor of high-Q capacitors

图2:LabOne参数扫描仪模块的屏幕截图,显示了八个不同贴片电容器的Q因子。不同器件测量曲线的颜色各不相同,具体请参见右侧的“History”面板。

选择苏黎世仪器的优势

  • 您可以在设备的工作频率范围,即1 mHz至5 MHz的范围内,准确测量电容器的Q因子,损耗和ESR。
  • MFIA包含带有低寄生MFITF阻抗测试夹具,以确保免校准测量,但您也可以将现有的第三方夹具与LabOne软件的用户补偿工具一起使用,该工具也随MFIA一起提供。
  • 借助LabOne扫频器工具,可以轻松显示多个阻抗参数作为频率的函数,而在固定频率下进行的测量则可以利用LabOne绘图仪工具。
  • 借助LabOne提供的5个API,MFIA可以集成到更大的设置中。

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