Hallo liebe Kollegen,
ich habe hier ein paar Entstörwiderstände, deren Induktivität ich gern
ermitteln würde. Dazu habe ich einen Agilent E5061B Netzwerkanalysator
mit Impedanzanalyse-Option hier. Er ist ordentlich kalibriert und
liefert für SMD-Induktivitäten mit kleinem Ohmschen Widerstandsanteil
sehr gute Ergebnisse. Anders wird das, wenn ich meine Entstörwiderstände
messen möchte. Diese sollen angeblich bei 1 MHz 15 µH und 2.2 kOhm
haben. Die 2.2 kOHm werden akkurat ermittelt. Jedoch messe ich lediglich
3.3 µH mit dem NWA. Ein ebenfalls vorhandenes LC-Meter ermitttelt rund
13 µH. Kann es sein, dass der NWA auf Grund der starken Fehlanpassung
(Reflektionsmessung) und dem im Vergleich zu R sehr kleinen jwL hier an
seine Frenzen stößt?
Beste Grüße
Chris
Hallo Chris,
da du keine Messkurve des NWA eingestellt hast, kann ich nur raten.
Könnte folgender Effekt sein:
Man misst keine reine Induktivität, sondern immer einen
Parallelschwingkreis (Eigenkapazität). Das heißt, dass die scheinbare
Induktivität mit steigender Frequenz abnimmt und bei Resonanz sogar Null
wird. Darüber wird die Drossel sogar kapazitiv. Man muss daher L mit
einer recht kleinen Frequenz im Vergleich zur Eigenresonanz messen, was
bei einem LC-Messgerät normalerweise der Fall ist. Wie weit die hohe
Dämpfung die Messung ebenfalls verfälscht, kann ich nicht beurteilen.
Gruß, Horst
Soweit ich die Sache verstehe, hat die Ausgangsimpedanz des VNA bzw. des
Messkabels von annähernd 50 Ohm keinen Einfluss auf die Messung. Die
Reaktanz (Induktivität/Kapazität) wird ja von der S11 Messung
hergeleitet und die muss sich ja auf die Systemimpedanz der Quelle von
50 Ohm beziehen. Abweichungen der Quellimpedanz von der Systemimpedanz
werden durch die Kalibrierung berücksichtigt.
Die Lösung des Rätsels hat vermutlich HST dargestellt. Von daher mal
über den gesamten Frequenzbereich S11 ermitteln. Die Resonanzstelle kann
man erkennen. Die Messung von L muss dann weit unterhalb der
Resonanzfrequenz im Smith Diagramm mit dem R+jX (nicht G+jX) Cursor
erfolgen.
Gruß Dieter
Hallo und vielen Dank bis hierher. Ich habe mal einen Plot der
Induktivitätsmessung beigefügt. Die Resonanzstelle ist denke ich ganz
gut erkennbar (zwischen 80 und 90 MHz). Die Messfrequenz von 1 MHz
sollte daher in Ordnung sein?
Was mir noch einfällt: die Bauteilaufnahme ist für SMD-Elemente gedacht
und hat direkt unter den Clips, die das Bauteil halten, eine Goldplatte,
die auf Masse liegt. Da der Entstörwiderstand nicht geschirmt ist, kann
es sein, dass diese Metallplatte Einfluss auf das sich ausbreitende
Magnetfeld und damit die Induktivität hat?
Grüße
Chris
Das Diagramm ist in der Tat sehr merkwürdig. Oberhalb von 1 MHz ist es
plausibel und nachvollziehbar. Die parasitären Kapazitäten bilden
zusammen mit der Induktivität einen Schwingkreis und oberhalb der
Resonanzfrequenz überwiegt auf Grund der mit der Frequenz steigenden
Verluste der Induktivität die kapazitive Komponente.
Aber der Verlauf bis etwa 700KHz ist rätselhaft. Unterhalb dieser
Frequenz entspricht das Ersatzschaltbild der Serienschaltung einer
Kapazität (negative Reaktanz) und eines Widerstandes. Das ist nicht
nachvollziehbar.
Hast Du das Gerät vor der Messung auf die verwendete Messleitung hin
kalibriert? Hast Du gegebenenfalls ein Delay von der Kalibrierebene bis
zum Anschlusspunkt des Widerstandes berücksichtigt?
Was verstehst Du unter Entstörwiderstand? Wie ist der aufgebaut? Draht-
oder Schichtwiderstand?
Gruß Dieter
Ja, die Messung macht bei niedrigen Frequenzen absolut keinen Sinn.
Kalibriert wurde ganz sauber mit dem passenden Agilent-Kit (Open, Short,
resistive load, capacitive load). Messleitungen gibt es nicht, sondern
ein Fixture mit der Klemm-Bauteilaufnahme. Dessen Einfluss ist als
Paramatersatz explizit im Gerät hinterlegt, zusätzlich wurde nochmal an
der Bauteilaufnahme mittels open und short kalibriert (genau nach
Vorgabe von Agilent).
Entstörwiderstand = Zündentstörwiderstand. Im Prinzip ganz viel Draht um
einen zylindrischen Körper gewickelt und an den Enden jeweils eine
Metallkappe zur Kontaktierung.
Chris schrieb:> Entstörwiderstand = Zündentstörwiderstand. Im Prinzip ganz viel Draht um> einen zylindrischen Körper gewickelt und an den Enden jeweils eine> Metallkappe zur Kontaktierung.
so?
http://www.wiko-elektronik.de/fileadmin/inhalte/dokumente/ABZEW_500-5k.pdf
Offensichtlich ein Drahtwiderstand. Im Ersatzschaltbild also eine Spule
in Serie zu einem Widerstand und parallel zu dieser Serienschaltung die
Windungs- und Kappenkapazität.
KK
Wenn unklar ist, was die fixture von Agilent (oder seit neuem Keysight
:-) da haben sich die BWLer wieder selbst übertroffen) macht, würde ich
vorschlagen, es per Hand zu machen. Mich stört irgendwie das 1MOhm ganz
unten im Screenshot...
1. einen Port kalibrieren
2. die betreffende Spule als Abschluss anschließen.
3. S-Parameter aufnehmen.
4. Z und dann L vs. f berechnen.
Beispiel:
S11=0+0.95*%i;
f=1e6;
Z=50*(1+S11)/(1-S11);
L=(imag(Z)/(2*%pi*f));
R=real(Z);
Verluste:
-->R
R =
2.5624179
Induktivität:
-->L
L =
0.0000079
Dann kommen so schnell auch keine negativen Induktivitäten raus.
Das 1 MOhm betrifft nur die Eingangsimpedanz der Gain-Phase-Messstrecke,
die der NWA ebenfalls hat und die über separate BNC-Anschlüsse verfügt.
Zusätzlich zu den Ports 1 und 2.
Chris schrieb:> du meinst, gar nicht erst ein Fixture verwenden, sondern direkt am> Steckverbinder kalibriern und das Testobjekt dort auch anschließen?
Ja genau!
