Перейти к содержанию

Компенсация холостого хода и короткого замыкания

Конденсатор на 2 пФ на пинцете LCR-метра покажет больше 2 пФ, а резистор на 0,1 Ом — больше 0,1 Ом: в показания входят паразитные параметры щупов. Их вычитают двумя замерами — на разомкнутых и замкнутых щупах.

Обновлено Редакция GAW

Компенсация холостого хода и короткого замыкания (open/short compensation) — процедура LCR-метра или анализатора импеданса, которая вычитает из результата влияние щупов, кабелей и измерительного приспособления. Прибор измеряет импеданс на разомкнутых контактах (Zo) и на замкнутых (Zs) и по ним пересчитывает каждое следующее показание.

Модель

Keysight в приложении B «Impedance Measurement Handbook» моделирует приспособление линейным четырёхполюсником с параметрами A, B, C, D между прибором и элементом. Измеренное значение Zxm связано с истинным Zdut:

Zxm = (A·Zdut + B) / (C·Zdut + D).

ЗамерУсловиеЧто даёт
Open (обрыв)ток через элемент равен нулюZo = A / C — импеданс разомкнутых щупов; паразитная проводимость Yo = 1 / Zo
Short (КЗ)напряжение на элементе равно нулюZs = B / D — последовательное сопротивление и индуктивность

Компенсация open/short предполагает симметричную цепь (A = D), поэтому замер нагрузки не нужен:

Zdut = (Zs − Zxm)·Zo / (Zxm − Zo).

Если паразитный импеданс сложнее, применяют open/short/load — с дополнительным эталоном.

Как делать

  1. Подключить те щупы или приспособление, которыми будете мерить, и выставить частоту измерения.
  2. Разомкнуть контакты в рабочем положении и выполнить OPEN.
  3. Замкнуть контакты закоротышом и выполнить SHORT.
  4. Измерять элементы, не меняя геометрию проводов.

Компенсация убирает систематическую погрешность приспособления, но не случайную: провода нужно закрепить, а для малых сопротивлений использовать четырёхпроводное подключение. Принцип самого прибора описан в статье о мосте с автобалансировкой, похожая процедура для ВЧ — калибровка VNA.

Частые вопросы

Когда делать компенсацию open/short?

После смены щупов или приспособления, при смене частоты измерения и перед точными измерениями малых ёмкостей и сопротивлений. Keysight подчёркивает, что приспособление должно позволять и разомкнуть, и замкнуть контакты в той же геометрии, в которой будет стоять элемент.

Чем open/short отличается от open/short/load?

Open/short предполагает, что паразитная цепь симметрична, и обходится двумя замерами. Open/short/load добавляет замер известной нагрузки и снимает более сложные погрешности, например у длинных кабелей и сложных приспособлений, где упрощение не работает.

Почему без компенсации маленькая ёмкость получается завышенной?

Паразитная ёмкость между щупами включена параллельно измеряемому конденсатору и прибавляется к нему. Замер на разомкнутых щупах как раз её и измеряет (Zo), а формула компенсации вычитает. Сопротивление проводов последовательно с элементом определяет замер на замкнутых щупах (Zs).

Источники

  1. Keysight. Impedance Measurement Handbook: A Guide to Measurement Technology and Techniques, 6th Edition (5950-3000), Appendix B: Open/Short Compensation — остаточные параметры приспособления или проводов моделируют линейным четырёхполюсником с параметрами A, B, C, D; Zxm = (A·Zdut + B)/(C·Zdut + D); при обрыве I2 = 0, Zo = A/C; при КЗ V2 = 0, Zs = B/D; open/short предполагает симметричную цепь A = D и не требует измерения нагрузки, тогда Zdut = (Zs − Zxm)·Zo/(Zxm − Zo); open/short/load снимает более сложные погрешности; разд. 2.x: функции компенсации open/short, open/short/load и коррекция длины кабеля; разд. 3: приспособление должно позволять замыкать и размыкать контакты
  2. Keysight. Impedance Measurement Handbook, 6th ed. (5950-3000), section 3 Fixturing and cabling — остаточные параметры нужно минимизировать схемой 4TP; контакты приспособления должны размыкаться и замыкаться для компенсации; примеры самодельных приспособлений с методикой open/short

Нашли ошибку?

Смотрите также