电容测试方法
发布时间：2020.08.27
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随着MLCC电容值的不断增加，过去用来测量电容的设备可能无法对大电容元件提供准确的测量。
特别是，仪表无法驱动足够的交流电压来测量全电容。以下讨论包含常见问题的答案，以及对MLCC进行高容量值测量的测量提示。
因此，频率(f)和容値(C)将影响DUT的阻抗值。电容量和频率越大，DUT的阻抗会越小。测试仪的阻抗应切换到更低范围以补偿DUT的低阻抗。有些测试仪有几个阻抗设置，可充分补偿不同的DUT阻抗。但是，并非所有测试仪都能切换到合适的低阻抗值。因此，不能测试到准确的容値。换言之，测试仪的阻抗设置在高値的场合、对于电圧设置不完全印加于DTU的会造成容値测试低的结果。
A1. 测量电容器时，了解真实值、実效值和表示值之间的差异非常重要。真实值是电容器在没有寄生电感和电阻的理想元件时的值。実效值是元件实际（实部）和矢量（虚部）的总和，与频率有关。表示值是测量设备显示的值，受制于测量精度。
测量大电容值电容时，仪表上设定的电压等级（表示值）不一定等于DUT（Device Under Test，被测器件）中传输的电压等级（実效值）。
A2. MLCC电容器 > 10µF被视作大容値电容。制造技术的提高已经允许陶瓷电容器制造商生产接近钽电容和鋁电解电容等的大容値电容器。这些“大容值”MLCC的测试规格是按照与钽电容相同的条件来进行测试。测量电压应为0.5 Vrms，测量频率应为120Hz。下表概括并介绍测试条件。
A2. MLCC电容器 > 10µF被视作大容値电容。制造技术的提高已经允许陶瓷电容器制造商生产接近钽电容和鋁电解电容等的大容値电容器。这些“大容值”MLCC的测试规格是按照与钽电容相同的条件来进行测试。测量电压应为0.5 Vrms，测量频率应为120Hz。下表概括并介绍测试条件。
| 电容 | 交流电压 | 频率 | |
| C ≤ 1000pF | 1.0 ± 0.2 Vrms | 1MHz ± 10% | |
| 1000pF < C ≤ 10μF | 1.0 ± 0.2 Vrms | 1kHz ± 10% | |
| C > 10μF | 0.5 ± 0.2 Vrms | 120 Hz ± 10% |
表1:测试条件的一般规格
图1:验证VAC
图2:HP4284A上的电压和电流等级监视器
A3. 验证电压最方便的方法是在仪器测量电容器时测量电容器上的交流电压（Vrms）（图1）。
图1:验证VAC
图2:HP4284A上的电压和电流等级监视器
A3. 验证电压最方便的方法是在仪器测量电容器时测量电容器上的交流电压（Vrms）（图1）。
如果在电容器测量时测得的电压低于0.8 Vrms的下限时，则可能测得电容値低下。有些电容计（如：HP4284A）有电压和电流等级监视器（图2)。当这些功能“ON”时，DUT上的电压等级或通过DUT的电流会直接显示在仪器显示屏上，不需要再连接伏特计。提供给DUT电压与测定设备设定的电压等级可能完全不同,请注意。
A4. 电容器的阻抗可能影响某些电容测试仪的电容测量値。电容器的阻抗(Z)公式如下：
A4. 电容器的阻抗可能影响某些电容测试仪的电容测量値。电容器的阻抗(Z)公式如下：
A5. 为准确测试大容量的电容，建议使用的测试仪表为HP4284A、HP4278A或同等級的仪表。
包含高输出选件（选件001）的HP4284A将rms电流源等级从10 mArms增加到100 mArms。电流范围越高，仪表就会有更大输出功率来印加到DUT所需的rms电压等级。HP4284A也付属有电压和电流等级的监视器，显示在DUT上看到的实际电压和电流等级。使用HP4284A的一个缺点是测量时间延长。HP4284A配合等级监视器使用反馈配置来维持所有rms等级。
可以按照以下公式计算HP4284A的测量时间：
[(meas_timeshort) + (~ 115msec.)] x n (公式2)
其中n = 2至6。
如果测量速度比精度更重要話，则建议使用HP4278A。这个仪表没有ALC（Automatic Level Control，自动等级控制）功能或电压和电流等级监视器，但仍可使用伏特计来验证交流电压。HP4278A是HP4284A的更早版本，由于测量速度更快，有时也被称为“生产”仪表。
如果测量速度比精度更重要話，则建议使用HP4278A。这个仪表没有ALC（Automatic Level Control，自动等级控制）功能或电压和电流等级监视器，但仍可使用伏特计来验证交流电压。HP4278A是HP4284A的更早版本，由于测量速度更快，有时也被称为“生产”仪表。
再次，重点是该仪表必须能够给DUT提供准确的电压。通过切换到低输出阻抗范围以便补偿大电容MLCC的低阻抗，或者采用能自动维持DTU的测试等级的功能。
A6. HP4284具有一项称为ALC的功能。通过激活此项功能，设定电压等级可以在DUT保持不变。当使用此仪器测量大电容MLCC时，确保ALC功能为“ON” （图3-4）。没有开启此功能可能会造成电容读数被错误读低。
图3:将ALC设置为 On
图4:指示器上的ALC
如果测量速度比精度更重要話，则建议使用HP4278A。这个仪表没有ALC（Automatic Level Control，自动等级控制）功能或电压和电流等级监视器，但仍可使用伏特计来验证交流电压。HP4278A是HP4284A的更早版本，由于测量速度更快，有时也被称为“生产”仪表。
再次，重点是该仪表必须能够给DUT提供准确的电压。通过切换到低输出阻抗范围以便补偿大电容MLCC的低阻抗，或者采用能自动维持DTU的测试等级的功能。
A6. HP4284具有一项称为ALC的功能。通过激活此项功能，设定电压等级可以在DUT保持不变。当使用此仪器测量大电容MLCC时，确保ALC功能为“ON” （图3-4）。没有开启此功能可能会造成电容读数被错误读低。
图3:将ALC设置为 On
图4:指示器上的ALC
1.确认电容测试仪的电压和频率设置正确（表1，除非制造商另有规定）。
2.结合电容测试仪使用伏特计测试DUT以便确定部件的实际电压是否符合1.0 ± 0.2 Vrms要求。
3.如果仪器具有ALC或等效功能，确保它已经开启。
4.请参阅测试仪手册以确定可以使用什么阻抗设置，以及仪表是否能够自动切换设置以补偿电容器阻抗。
图5:HP4263B 阻抗
图6:HP4278A 阻抗
图7:电容与交流电压
图5:HP4263B 阻抗
图6:HP4278A 阻抗
图7:电容与交流电压
A8. 如前所述，电容和频率增加，DUT的阻抗会降低。要进一步说明这点，下面挙例以計算方式显示DUT的阻抗如何影响在DUT上看到的实际电压。
使用HP 4263B测试仪及HP4278A测试仪测试电容器（C3216Y5V1A106Z）。将频率1kHz和电容10 µF套入公式1产生约16 Ω的电容器阻抗。
当从测试设备中将1.0 Vrms应加到电容器时，电压在仪表阻抗和DUT阻抗之间被分圧。图显示HP4263B的阻抗保持100 Ω不变，但对于HP4278A，计算的电容器阻抗变为1.5 Ω。结果是，对于HP4263B，绝大多数外加电压在测试仪阻抗中下降，而HP4278A使电容器能够接收大多数电压（图5-6）。结果就是，HP4263B显示的表示值将低于真实值。
如上显示，将测试仪表OSC 电压设置为1.0Vrms不能保证在DUT上印加全部外加电压。发现DUT上的电压约是设定值的10%，也就不奇怪了。图7显示低VAC如何影响测得的电容。
下图展示了ALC on和off之间的差异。当ALC功能off时，DUT上的实际电压约为1.0Vrms设定电压的10%。当ALC功能on时，DUT上的电压几乎是设定电压的100%。HP4284A具有电压和电流等级监视器，但还是可以使用伏特计验证实际电压。
HP4284A电容计的ALC功能
HP4284A电容计的ALC功能
