[发明专利]一种基于感性耦合原理的元器件在线特性测量方法及测量装置

说明书

技术领域

本发明属于电子测量技术领域，尤其涉及一种基于感性耦合原理的元器件在线特性测量方法及测量装置。

背景技术

在电子产品设计中，电阻、电容、电感、滤波器、磁珠等是常用的元器件，常用于电路的匹配、滤波、稳压、隔离等功能，在实际使用时，他们的标称值往往是设计者最重要的参考。然而，由于材料、结构等的特殊性，有些器件在实际应用场景中的在线特性往往和标称值有很大的差别，如多层陶瓷电容(MLCC)在直流电压偏置下，其实际电容值有较大的变化；电感在直流电流偏置下实际电感值有一定的变化，且在临近饱和状态有较大的突变。因此，如果在设计中不考虑这类元器件的在线特性，将严重影响电子产品设计的准确性、有效性和稳定性。

有些国际知名元器件生产厂家会给出部分产品的元器件的在线特性，例如Murata给出了多层陶瓷电容随着直流电压偏置的电容量变化特性，以X5R的4个多层陶瓷电容47uF(GRM32ER61C476KE15),4.7uF(GRM188R61C475KE11)、1uF(GRM188R61C105KA12)和0.1uF(GRM188R61C104-KA01)为例进行分析，如图1所示，可见，这些电容随着直流电压偏置的增加，电容值均有不同程度的减小，其中47uF电容在15V偏置下电容值降低了79％，降幅明显。然而，实际情况是，很多国际生产厂家以及几乎所有的国内生产厂家的元器件并未提供器件的在线特性信息，而业界也未见有相关的测量方法，从而使得设计者容易忽略或者过分考虑器件的在线特性，最终导致设计失效或者过设计。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于感性耦合原理的元器件在线特性测量方法及测量装置，该方法基于非接触性的感性耦合测量技术，通过电流探针对待测元器件(DUT)进行非接触性测量，从而保证了在不影响DUT工作状态的前提下对其实施测量。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于感性耦合原理的元器件在线特性测量方法，具体过程为：

步骤一，将VNA上的两个端口Port1、Port2分别通过同轴线缆连接注入探针、拾取探针，VNA上的端口Port3通过同轴线缆连接SMA连接器；

步骤二，串接导线一端接至SMA连接器的中间信号管脚，另一端接至SMA连接器的四个地管脚之一，构成预校准装置；通过注入探针、拾取探针与串接导线的感性耦合，实现预校准装置S参数测试；

步骤三，令VNA上的端口Port3开路，将串接导线、注入探针及拾取探针置于待测元器件电路环路中，构成测试装置；通过注入探针、拾取探针与串接导线的感性耦合，实现测试装置S参数测试；

步骤四，根据预校准装置和测试装置所测得的S参数，拟合得出待测器件的在线特性。

进一步地，本发明所述步骤四的具体过程为：

首先，根据预校准装置和测试装置所测得的S参数，计算待测元器件在线频域阻抗测试Z_dut：

其中，S_mn为预校准装置S参数中第m行第n列的元素，S^_mn为测试装置S参数中第m行第n列的元素；

其次，根据所述测元器件在线频域阻抗测试Z_dut，根据DUT的电气模型拟合出器件的在线特性。

一种多层陶瓷电容的直流电压偏置特性测量装置，包括直流电源DC、电感Ls、2个待测多层陶瓷电容C_dut、VNA及串接导线，其中两个待测多层陶瓷电容C_dut并联后的一端通过电感Ls连接直流电源DC，并联后的另一端直接连接直流电源DC，串接导线串接在两个待测多层陶瓷电容C_dut之间，VNA上的注入探针、拾取探针与所述串接导线耦合连接；

Z_Cdut＜＜Z_Ls+Z_VRM(5)

其中，Z_Cdut和Z_Ls为待测多层陶瓷电容C_dut和电感Ls的频域阻抗，Z_VRM为直流电源的频域阻抗。