DDS掃頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)寄生電感測(cè)量?jī)x

本文介紹了一種利用LC 諧振原理測(cè)量電容自身寄生電感的方法。利用直接數(shù)字合成器產(chǎn)生可編程的掃頻信號(hào)激勵(lì)含有寄生電感的電容，同時(shí)采用對(duì)數(shù)檢波器對(duì)經(jīng)過待測(cè)網(wǎng)絡(luò)后的信號(hào)進(jìn)行檢波，在利用AD 轉(zhuǎn)換器采集檢波器輸出的直流信號(hào)。利用特定的程序算法比較連續(xù)的頻率點(diǎn)的輸出電平，最終找出諧振點(diǎn)頻率，求出電容的自身寄生電感。

　　引言

　　實(shí)際的電容元件存在著分布參數(shù)，其中對(duì)電容本身特性影響最大的是寄生電感，這些寄生電感與電容本身構(gòu)成諧振回路，使電容在使用時(shí)有了一定的局限性，因此，能夠測(cè)量出電容本身寄生電感的大小，可以在使用時(shí)更合理的選擇電容元件。由于寄生電感的電感量很小，多為nH 級(jí)別，導(dǎo)致絕大部分LCR 電橋無法測(cè)量電容本身的寄生電感。為了準(zhǔn)確的測(cè)量寄生電感，文中描述了一種利用自諧振原理的測(cè)量方法，結(jié)合DDS 掃頻技術(shù)可以快速完成寄生電感的測(cè)量，其測(cè)量方法簡(jiǎn)單精確，將能夠滿足大多數(shù)場(chǎng)合的應(yīng)用。

　　1 測(cè)量原理

　　實(shí)際電容由于制造的工藝導(dǎo)致本身存在寄生電感和寄生電阻， 其等效電路模型如圖1 所示。

　　圖1 實(shí)際電容等效電路模型

　　其中C 為實(shí)際電容本身的標(biāo)稱電容， L 是其寄生電感， Rp是其并聯(lián)等效電阻， Rs 是其串聯(lián)等效電阻。寄生電阻會(huì)對(duì)經(jīng)過電容的信號(hào)造成衰減， 但不會(huì)影響電容本身的頻率特性。寄生電感會(huì)與電容構(gòu)成串聯(lián)諧振回路， 會(huì)使實(shí)際的電容在某個(gè)頻率上發(fā)生諧振， 這種現(xiàn)象稱為電容的自諧振 。實(shí)際電容的阻抗和頻率特性曲線如圖2 所示。

　　圖2 實(shí)際電容頻率特性曲線

　　圖2 中的f 0 是電容與其寄生電感構(gòu)成的諧振回路的諧振頻率， 稱之為自諧振頻率， 實(shí)線部分為實(shí)際的電容頻率特性曲線， 虛線為理想無寄生電感的電容特性曲線。可見， 在低于自諧振頻率時(shí)， 電容呈現(xiàn)容性， 阻抗隨頻率增高而減小; 然而當(dāng)頻率超過自諧振頻率時(shí)， 電容表現(xiàn)出阻抗隨頻率增高而上升的趨勢(shì)， 這恰好是電感的特性。該曲線表明實(shí)際的電容僅能工作于自諧振頻率以下， 高于自諧振頻率時(shí)， 電容則表現(xiàn)為感性， 無法再繼續(xù)作為電容使用了。可見， 準(zhǔn)確的測(cè)得電容的自諧振頻率， 求出其寄生電感， 對(duì)于電容的正確使用有著非常重要的意義。然而該電感往往非常小， 通常為nH 級(jí)別， 一般的LCR 電橋無法測(cè)量這種微小的電感。因此就需要一種不同于電橋法的測(cè)量這種微小電感的方法。

　　由電感和電容構(gòu)成的LC 串聯(lián)回路的諧振頻率為：