使用示波器和波形發生器對元器件進行測試的方法

本文說明了使用示波器和波形發生器對元器件進行測試的方法。將展示電容、電感、二極管、雙極晶體管及電纜的測試過程。這些測試方法可用于確定故障部件或識別無標注元器件的作用。

　　測試配置

　　本測試案例的基本理念是通過波形發生器在該元器件上施加一個激勵，并通過示波器測量它的響應。安捷倫InfiniiVision X系列示波器采用內置波形發生器，可為元器件測試提供便利的“一體化”解決方案。應當注意的是，示波器不能完全替代專用的元器件測試儀，后者能提供更高的精度和更全面的測試。

　　圖1顯示了測量配置。波形發生器連接到示波器輸入端，另一支路連接至被測件(DUT)。對于表貼元器件的測試，推薦使用安捷倫11060A(或相近產品)進行測試。通過波形發生器的50Ω內阻，對被測件施加電壓。通過示波器輸入通道測量被測件上的電壓。該示波器受到波形發生器的觸發。安捷倫X系列示波器內置了觸發連接，無需使用額外的電纜連接和觸發配置設置。用戶只需選擇波形發生器作為觸發源即可完成觸發。

　　電容和電感測試

　　圖2顯示了示波器在沒有連接被測件時的配置和測量。取平均法可以降低噪聲進而提高精度。打開Min、Rise和Fall(10-90%)自動測量，觸發點的位置設在左側。

　　圖2：電容和電感的測試與測量(未連接被測件時)。

　　使用一個10Hz、100mVpp的方波作為激勵。針對被測件進行低電壓在線測試，無需再連接偏置半導體器件。這種低電壓測試還可以最大程度減少極化電容中可能會降低測量精度的反向泄漏電流.

　　電容測試

　　電容作為被測件時，電路配置為典型的電阻-電容(R-C)結構，其中R是函數發生器的50Ω內阻。示波器的輸入阻抗為1MΩ，遠遠超過波形發生器的50Ω內阻(可以忽略后者)。在測量上升時間(10-90%)時，根據下面公式可以算出被測件的電容值：

　　公式1

　　為了獲得最精確的測量結果，必須對測試系統的電容進行測量，并考慮它對測試的影響。在確定值時，我們建議首先測量一個已知的、精確的1nF電容，隨后在測量結果中減去1nF即為值。圖3顯示了1nF電容測量。通過上升時間測量(圖3)可計算出電容值是1.24nF，因此值約為0.24nF。

　　圖3：1nF電容的測試與測量。

　　必須認真調整示波器的s/div設置以便顯示完整的跳變;但不能將顯示速度調得過慢，否則會導致分辨率不足、無法精確地測量跳變。根據實際經驗，最好將s/div設置在已測上升時間(或下降時間)的1/2~2倍之間。假設已測上升時間是175ns，則s/div應當設為100ns/div或200ns/div。

　　求出值后，可進一步對大于1nF的電容進行測試。因受到波形發生器的頻率限制，可測得的電容數值上限為100uF。降低波形發生器的頻率即可測試較大的電容數值。圖4顯示了47nF電容測量。在本例中，推算出的電容值是45.9nF。

　　圖4：47nF電容的測試與測量。

　　請注意，邊沿跳變開始時會出現“尖峰”。在激勵邊沿通過測試系統電纜到達被測件并返回的過程中會出現這個尖峰。它是導致無法精確測得低于1nF的電容值的主要原因。通過對被測件進行較短的連接(6英寸)可以降低尖峰的干擾，從而能夠測試低至250pF的電容值