焊接灯芯特征旁路帽

文章：Istvan Novak

旁路电容在配电网络中的大量使用。大多数供应商今天不仅提供典型的特点，还提供各种仿真模型。尽管如此，我们对这些组件的表征仍然有用，并且通常是必要的。在这简短的文章中，我将向您展示如何为这些测量创建简单的自制夹具。

对于旁路电容，在合理宽的频率范围内测量阻抗是去的方式。这为我们提供了零件的小信号等效行为。通过后处理复杂阻抗，我们可以获得电容，有效的串联电感（ESL）和有效的串联电阻（ESR）作为频率的函数。如果需要，可以将DC和AC偏压依赖性和温度添加到输入参数的混合中。所有这些都已在早期的出版物中描述[1]。同样，为此目的的仪器和测量设置已经成熟[2]。为了测量具有高电容和低ESR的旁路电容器的阻抗，良好的选择是双端口分流连接的合适矢量网络分析仪[3]。

一旦我们准备好了我们的仪器，下一个挑战是决定如何将样本连接到仪器。为了快速简单测量，自制夹具工作正好。

焊点灯具

这是一个简单而坚定的夹具，但它在低频时令人惊讶地工作。我们从两个薄柔性的同轴电缆开始，在一端的连接器和另一端的尾纤。您可以使用RG-178 SMA跳线并将其切成中间。这为我们提供了两个相同长度的电缆。连接器的类型在低频下并不重要;SMA连接器相对较小，成本低，随时可用。切割后，电缆应该足够长，以弥合网络分析仪和我们的夹具之间的距离，放置在它面前的替补席上（如果我们有一个选择，我们应该始终选择可以建立连接的最短电缆）．

在开口的一端剥去塑料外套，解开缠结的辫子约¼英寸，然后扎起辫子。接下来，剪下两块1”焊锡芯，在短热缩管上滑动，将两根同轴电缆按系列方式焊接，将热缩管滑动到位，最后用热风枪激活热缩管。我们得到一个灵活的夹具显示在顶部图1．我们需要标记条带;这是连接中心线的一个，并且它是连接同轴电缆的辫子。我们可以使用彩色的热缩管，或如此图1，较长的热缩管标志着同轴电缆的返回(编织侧)。

图1焊芯夹具(顶部)和一个d尺寸的电容器在夹具(底部)。

电容器可以放置在两个暴露的焊料 - 芯导体之间;这将创建一个双端口的单独的测量方案。在底部图1，一个d尺寸(7.3 × 4.3 mm)的电容器在夹具中显示。这种夹具最适合压力安装连接，而不是焊接。好处是，通过使用压力接触，我们避免了对组件的热应力，并可以快速更换样品。压力安装连接可以通过一个装有弹簧的塑料或木头夹子来实现，或者我们可以在组件到位的情况下用手指挤压夹具。如果我们担心由我们身体的阻抗引起的错误，我们可以用手指抓住焊料芯电极，但没有电容，并获取阻抗读数。只要它比电容的阻抗高得多，我们就可以忽略这个错误。

如果我们使用短电缆并将频率限制在10 MHz以下，简单响应值VNA上的校准足够。请注意，在不改变/断开电缆的情况下进行校准和测量，这提高了测量的一致性。

我们还应该进行额外的参考测量。我们必须测量没有DUT的固定装置（打开），并且在稍后的DUT的尺寸短，类似于我们想要衡量的DUT。图2显示这些参考案例的阻抗读数。我们的短路装置的照片显示在图3．取一个额外的电容器样本，并在该部分的底部用焊锡芯条缩短端子。

图2开放和短路的阻抗幅度

注意阻抗的阻抗短的参考件并不完全是零;它具有有限的电阻和电感。为了测量真正的低阻抗，我们需要表征我们的短路设备，并进行更复杂的校准。

图3D尺寸短录

在这种非常基本的夹具中，通过编织物之间的两个VNA端口之间存在直接连接，从而产生“偷偷摸摸的路径”。结果，我们得到了什么短的读取（以及所有其他读数）是一种混合，a）DUT，B）一些接触电阻，以及C）偷偷地曝光的剩余误差。这开放和短的读数给我们一个阻抗范围，我们可以只通过响应校准与该夹具的数据相信我们的数据：DUT阻抗应距离这些限制至少3-5倍（优选地10×或更多）。对应的痕迹开放和短的分别以低频频率耗尽20kΩ和2mΩ。上升的尾巴短的阻抗轨迹是由它的电感引起的。还要注意，仪器噪声设置的测量下限低于0.1 mΩ。

图4显示用该夹具测量的十个dut的阻抗幅度。数据是用手将焊锡芯压在电容器端子上收集的。

图4十个电容器样品的阻抗大小

读数在1 kHz上近距离，表示测量的470μF电容上的近距离公差。线路开始偏离10 kHz，并围绕串联共振频率达到最大差异为1 MHz。考虑到对于批量电容器，数据表仅保证ESR的最大值（但没有典型或最小），我们在这里看到的传播被认为是典型的。

当然，有了这个简单的夹具，我们还需要考虑接触电阻的扩散和一致性。在串联共振频率之上，传播还在继续。1到10兆赫之间的上坡代表电感。电感与电流路径几何有关。由于这些电容器的本体尺寸和形状非常一致，当我们将夹具压到DUT上时，焊锡芯连接的回路尺寸的变化可能是电感扩展的来源。

我们可以随时重新测量异常样本。这将告诉我们数据是否需要更新或实际上是一些部分是异常值。我们需要记住定期清洁焊接芯条的表面以去除污染，我们还必须确保部件终端很干净。

总之，这种简单的夹具可能有一些缺点:狡猾的路径提高了误差地板，柔性焊锡芯连接使电缆之间的不连贯性更不确定，接触电阻可以变化。但是，对于低于10mhz和高于几毫欧姆值的测量，其结构简单、易于连接和校准的简单性远远超过了缺点。

相关文章：

• 扩大VNA量程，精确测量陶瓷电容器
• 用VNA测量平面阻抗的简单技巧
• 制作自己的探针
• 构建您自己的示波器探头进行功率测量（第1部分）
• 电源提示＃51：请注意电容器寄生虫
• 宽带低阻抗PDN设计要点
• 火箭科学家解耦，第1部分
• 固定不良的电容，电感，和直流/直流阻抗测量
• 设计中的配置文件：Istvan Novak

- - - - - -什诺瓦克他是Oracle的高级首席工程师，在高速数字、RF和模拟电路和系统设计方面有超过30年的经验。他是IEEE的研究员，写过两本关于电力诚信的书信号和电源完整性课程，并保持一个SI / PI网站．

参考

[1]“DC和AC偏置电容器，包括温度依赖性， 2011年9月27日，波士顿，MA

[2]“高于中频范围的PDN阻抗测量的精度改进，“DesignCon2010，圣克拉拉，加利福尼亚州，2010年2月1日至4日

［3］Keysight E5061B ENA矢量网络分析仪