*0102：【电桥研究】

当今市场上上的手持电桥主要产品有【中创ET433】（【胜利VC4080】）、【Keysight U1733C】、【同惠TH2822E】、【安柏AT826】、【胜利VC4082】、【优利德UT622E】这6种，其中的【胜利】品牌据说是由【中创】代工的，他们自己不生产电桥。

这几种电桥的主要特点是新设计和旧设计两类，具体表现在显示屏和电池上。新设计有中创ET433、安柏AT826、胜利、优利德，旧设计有Keysight和同惠。旧设计的电池都是6F22规格，电压9V，电流消耗大约25-28mA，比较省电，但由于电池容量太小，所以续航也只能达到8h左右。旧设计的显示屏都是传统的灰色LCD，非常省电，显示数据较少，仅有主/副数据显示和单位等字符显示。新设计的屏幕都采用了彩色TFT点阵显示屏，并且还采取反显设计，背光不能熄灭，常时亮灯，因此相当费电，消耗电流可能会达到160mA（优利德），也因此，这些表的电池都设计了较大的容量，或者可充电的6F22规格，有用18650锂电池的，也有用2600mAh聚合物锂电池的，还有用600mAh氢镍电池的，以保证8-25h的续航。对我来说，尽管新设计的显示信息较多，效果更醒目，但是太大的耗电量绝对不是什么好事，而且新设计的电气性能也没有明显的提升，因此，我还是更欣赏旧设计。

在旧设计中，Keysight和同惠的差别不大，价格接近，性能略同，都是5点频100KHZ的机型，但同惠的副显多出1位，比较有优势，而且最高精度指标是0.1%，Keysight是0.2%，低了一倍。但是，进口品牌毕竟在工艺质量方面做得更好，可能稳定性更好，但是国产的同惠也是经过实践验证的，使用也没有问题。那么是否应该选择这两者其中之一呢？

【试用优高U2832台式电桥】

（1）用示波器测试电桥的输出波形，发现，除了DCR以外，其他功能仪器都会输出正玄波。波形很正，没有失真，但是如果输出幅度小了，波形上就会夹带细微的高频波，估计是电源干扰。为了可以取得较为精确的测试结果，最好选择1V-2V的大输出。实际上如果设定2V输出，实际的峰峰值就是6Vpp/100HZ，5.6Vpp/100KHZ，幅度很大。只有DCR输出的是消顶的脉冲波，而且频率固定为9HZ，这是唯一的直流电阻的测试方法，其他的R-X实际上测试的是交流阻抗，使用的是如上所述的交流波形输出。

（2）测试一个1u CBB电容：

Cp-D 50HZ： 1.0116u/0.00018； （这一组测试适合1u左右容量的CBB电容，

100HZ： 1.01132u/0.0037；           用50HZ-10KHZ的频率测试，读数都比较准确；

1KHZ： 1.00858u/0.00374；           损耗也非常低；用Cp或者Cs方式测试的影响

10KHZ： 1.00125u/0.00964；         不大；但是不适合用100KHZ-200KHZ的较高

200KHZ：1.2066u/0.05；                频率来测试，否则会出现较大误差）；

Cs-D 1KHZ： 1.00866u/0.00363；

（3）测试一个小电解电容：

Cp-D 100HZ： 24.651u/0.03037（加偏置1V）；（这一组测试说明了任何电解电容都

1KHZ： 23.3093u/0.1156；                                    不能用高频来测试，只能使用50-

100KHZ：217n/16.4；                                           100HZ来测试其基础容量，随着频

Cs-D 100HZ： 24.631u/0.03046；                     频率的提升，容量会急剧下降，损耗会急                                                                              剧上 升，这最能体现出电解电容的质量，                                                                               使用Cp、Cs测试方法的误差不大；

（4）测试一个小云母电容： 

Cs-D 100HZ： 326.9p/0.00216； （电容的适用频率和其结构材质关系甚大，对于

1KHZ： 326.26p/0.00128；            云母电容就一定要使用高频率来测试，尽管用低

100KHZ：325.7p/0.00015；           频率的测试也准确，但是损耗系数频率越高就越

200KHZ：326.528p/0.00003；       小；对于这个容量，用Cp、Cs方式不影响结果）

Cp-D 200KHZ：326.335p/0.00004；

（5）测试一个DIY的绕线小电容： （对于极小电容，此仪器不能为它提供正确的工

Cs-D 200KHZ：10.08p/0.02018；   作频率，测试也不够稳定，误差较大，但是还是

Cp-D 1KHZ：10.079p/0.0057；      有可能测出其容量的。Cs、Cp的影响不大。很 明显，                                                           此仪器不适合用来测试极小高频电容。）

（6）测试铁心大电感：

Lp-Q 50HZ： 12.08H/1.3965； （电感的测试情况会复杂很多，参数会受到磁芯材料

100HZ： 8.39H/1.3965；             的影响，每一种材料都会对应一种最适合的频率。

1KHZ： 4.006H/3.089；               这个铁心的电感很大，Q值却很低，正确的参数

10KHZ： 3.945H/0.975；             应该用50-100HZ在Ls-Q的方式下测得。）

200KHZ：-16.336H/10.225；

Ls-Q 50HZ： 4.3918H/0.753；

100HZ： 4.338H/1.4049；

1KHZ： 3.629H/3.09；

10KHZ： 1.71H/0.879；

（7）测试磁芯滤波电感：

Ls-Q 100HZ： 1.022mH/0.942；（从测试结果来看，此滤波电感最适合的工作频率在

1KHZ： 1.022mH/9.274；            8-200KHZ这个范围，这样才能保持较高的Q值，较

10KHZ： 1.0153mH/63.6；          低的损耗，测试用这个频段都可以，误差很小，使用

100KHZ：1.0095mH/65.8；         Lp、Ls的影响也不大。）

200KHZ：1.018mH/43.4；

Lp-Q 100HZ： 2.1576mH/0.94；

100KHZ：1.0095mH/65.1；

（8）测试磁环小电感：

Lp-Q 100HZ： 22uH/0.68； （可见，这种小磁环电感适合的工作频率应该在8-200K

1KHZ： 7.19uH/6.6；              HZ，适合用在DC-DC变换器和开关电源上；可以用100

10KHZ： 6.73uH/39；             KHZ来测试，Ls和Lp的差别不大。）

100KHZ：6.72uH/39；

200KHZ：6.704uH/27；

Ls-Q 1KHZ： 7.06uH/6.8；

10KHZ： 6.77uH/39.8；

100KHZ：6.79uH/39.4；

（9）测试大型工业电感：

Ls-Q 1KHZ： 102.27uH/29.4； （适合的工作频率在3KHZ-50KHZ之间，看起来

5KHZ： 102.03uH/104.5；          它的内部是带有低频磁芯的，用Ls、Lp测试没）

15KHZ： 101.96uH/118.1；        有什么影响。）

30KHZ： 101.85uH/87；

50KHZ： 101.671uH/64；

Lp-Q 15KHZ： 101.973uH/118；

（10）测试空心线圈：

Lp-Q 50HZ： 15.98H/0.0245； （这种空心线圈是比较尴尬的，在任何频率下的

1KHZ： 47mH/0.5；                     Q值都比较低，在200KHZ的较高频率参数已经不

10KHZ： 10.686mH/5.226；        准，用低于200KHZ的频率Q值又上不来，因此，

100KHZ：10.839mH/40；            在实际的应用当中很少会使用不带磁芯或铁心的

200KHZ：12.349mH/64；             电感。）

Ls-Q 200KHZ：12.359mH/63.5；

（11）测试47uH磁芯滤波小电感： （这一磁芯滤波电感的适合工作频率在100-300K

Lp-Q 10KHZ： 48.04uH/4.07；         HZ区段，使用Lp-Q、Ls-Q测试的差别不大。）

100KHZ：45.04uH/33；

200KHZ：44.95uH/57.5；

Ls-Q 200KHZ：44.978uH/57.1；

（12）测试很小的空心线圈：    （极小电感即便使用最高频率也测不出来，因为

Ls-Q 200KHZ：0.0639uH/14.4； 调零以后的显示就有0.064uH，所以不能用电桥测

Lp-Q 200KHZ：0.059uH/12；      试极小电感。）

从以上的测试记录结果来分析，电桥不适合用来测试极小电感和极小电容。低于47p的小电容和低于4.7uH的电感都不能用电桥来测试，需要用带有高频信号源的仪器来测试，例如用500KHZ以上频率的仪器来测，最好有1MHZ甚至更高的信号频率的仪器。这是结论之一。

用串联s方案来测试和并联p方式来测试的结果会比较接近，使用任意一种方式均可，唯独在测试铁心大电感时，串并联对结果的影响甚大，应该选择并联方式。这是结论至二。

电容的材质和结构以及电感的材质和结构对于适应的频率影响极大。例如，电解大电容必须用低频来测试其容量和损耗，因为它们天生就是为低频工作而设计的，在高频下的容量会急剧减小，损耗会急剧增大，越是优秀的电解，适应高频的能力越强，因此在选择开关电源使用的电解时就需要用适合的工作频率来挑选电解；而在测试电感时，无论是磁芯电感还是铁心电感，都需要有一个合适的工作频率（测试频率），否则损耗就会迅速增加，电感量也会变化。这个最适合的测试频率需要试验才能够得知，最理想的情况显然是这个频率和实际的工作频率相等或者接近，否则的话，Q值就会下降，损耗就会增大。这是结论之三。

从以上得出的3点结论来看，对于电桥的要求一定要能够随意调节测试频率才好！例如，在挑选开关变换器的电感和电容时，在挑选用于HiFi音响的电解电容时，就非要找出最适测试频率的，这样仅有100HZ/120HZ/1KHZ/10KHZ/100KHZ的手持电桥就根本不能使用了，这样的电桥只能大致估计一下电感电容的参数，对于精挑细选并无大用。因此，我还是放弃了购买手持电桥的打算，等待将来有了低耗电的、带有可连调频率的手持电桥时再考虑购买，现在还是使用我的台式优高U2832电桥比较理想，毕竟这台电桥可以任意设置频率，调节测试电压，还能测试DCR，还可以为电容加上偏置直流电压，这已经远超手持电桥的性能了！

我的电桥已经有了开尔文夹，但是还缺少一个贴片夹，应当DIY一个贴片夹，可以参考开尔文夹的内部接线结构，然后自己DIY，这也不是什么难事。此附件非常适合挑选贴片器件。

理论上说，测试小电容（阻抗>10K）用Cp模式；测大电容（阻抗<10R）用Cs。

*0104：试验DIY贴片测试夹还是失败了！因为没有合适的电缆。测试夹做成了，但是找到的电缆直径太粗，芯线太细，安装以后太占空间，结果测试夹的动作受限，不能使用。看起来只有买一个成品测试夹了，这个DIY的东西只能做个二线测试夹了。

细想了一遍关于电容和电感的测试问题，感到还是比较愁人。本打算买一个手持式的电桥，价格也不算高，使用非常方便，但是，一则，手持式的电桥最高频率只有100KHZ，不如我的台式电桥的200KHZ；二则，手持式电桥也没有测试小电容小电感的测试夹具，这区区100KHZ的频率还是不能测试最关键的小电容和小电感；三则，手持电桥目前仅有一种国产品可以连调频率（中创ET733/胜利VC4082），而我对国产品的质量一直抱有怀疑态度，本来Keysight的手持电桥很不错，价格也没有高多少，但是它也不能连调，性能上的设计也不高，副显示仅有3位数字，还是用的6F22电池，而且还不带贴片夹，这都很不理想。经过再三考虑，我还是不打算购入手持电桥了，似乎没有什么必要，无论如何，手持电桥的使用效果都比不上台式电桥。

关于电容和电感的测试问题，其实这是一个极其复杂的问题，绝对不是可以轻易解决的。事实上我们对于电容和电感参数的认知从根本上就是错误的，这也是很多电子爱好者买了电桥以后都会感到迷惑的问题。他们会迷惑在，为什么同样的一个电容；一个电感，在用不同的频率测试时会表现出不同的容量、电感量？而实际上，这样的测试方式才是正确的，电容和电感的参数，在不同的工作频率下，就是应该不同的，而电容和电感并不像我们理解的那样，应该有一个自身恒定的参数，它们的参数就是由工作频率来决定的，甚至给一些器件加上端电压，它们的参数都有变化。

因此，当我们希望获得电容和电感的准确参数时，就一定要模拟它们的工作频率和端电压。例如，测试一个工作于开关电源中的电解电容，就应该模拟开关电源的工作频率，并且还要给电容加上应有的电压，例如150KHZ/6V，这样测试出来的容量，损耗，内阻抗才是准确的参数，才有意义，否则的话，如果用常规的仪器测试大电容，工作频率仅有100HZ（自动设置），也没有端电压，得出的参数将毫无意义！

这个原理，对于电感也是一样的。电感的情况更为复杂。很多人都会迷惑，为什么我用电桥测试电感，用不同的频率会得到出入很大的不同参数呢？实际这就是认知错误，或者说是概念错误！电感都带有理论上的磁芯，即便是空心电感，我们也说它具有“空气芯”，也是具有一定导磁系数的一种材料。而任何导磁体都存在涡流效应，对于不同的频率磁场具有不同的涡流效应强度，而这种效应就会导致电力的损耗，这种损耗又会随着频率的变化而变化。比如一个铁心电感，在100HZ下的电感量和在100KHZ两个频率下的电感量就有不小的差别，而电感的Q值差别就巨大了！在高频率，Q值已经大大降低了，电感对高频电流的损耗极大，因此它根本不能用在高频电路当中；相反，一个装有高频磁芯的电感，也不适合用在低频电路当中。因此说，电感电容器件并无固有参数，要想测试出它们的真实参数，还靠首先设定其工作条件，这才是正确的认知。

现在，明白了这一点，要想有一个理想的测试仪器，就需要有一个能够任意设定频率和端电压等等测试条件的电桥，遗憾的是，目前最高级的台式电桥也没有能够超过300KHZ的频率。这个频率用来应付HiFi领域的音频应用和DC-DC电路中使用的电容电感已经足够了，但是遇到中频、射频，它就无能为力了。比如，测试短波接收机的天线线圈的电感量，小电容，等等。

除了以上的问题之外，还有个极小电容电感的测试问题。例如2.2p的小电容，0.75uH的小电感，我们即使在开关电源当中也会经常遇到这类器件，在无线电电路当中这类器件就更多了。一般的台式电桥和手持电桥，都带有开尔文夹，这是一套接口电缆，一端带有接口屏蔽盒，另一端连接着两个双端夹具。这种东西的特点是，它可以把4路输出分开来连接器件的两个端，分别提供电流回路和电压回路，减免导线压降造成的测试误差；并且，开尔文夹本身还带有完备的屏蔽工艺，可以防止环境电场引入的干扰，因此测试精度会接近理想值。但是，所谓的接近并不意味着精准，当精度要求提高时，它的自身误差就会显得越加明显了，影响急剧上升。换句话说，用开尔文夹你无法测试几个p的小电容和几个uH的小电感，测试误差极大。这时，如果用没有导线的测试夹具，就会大大提高测试精度。有两种不带导线的夹具。一种是双条口的测试盒，它带有4个高频接口，可以直接接入台式电桥的输出端，在盒上有两个条形开口，内部是4片镀金磷铜片，两两紧贴在一起，构成开尔文原理的测试夹具。当你把电容电感的两根引脚直接插入夹片以后，得出的结果就比较精确，因为测试导线过长会引入较大误差，这种误差会随着导线的形状，温度，拉力而改变，不可能完全被抵消掉（清零）；而没有导线的测试盒就会没有导线的干扰误差，测出的参数就比较精确；另一种夹具是专门为贴片器件设计的，它有两个滑动的触头被固定在开尔文盒上，触头可以滑动，借助弹簧的力量能压紧SMD器件的两端。也是因为没有导线存在，电路结构短，没有变化，所以测试精度很高，可以工作在高频率下。只有使用这样的测试夹具才有可能测出数值很小的电容电感，而那种带有导线的SMD测试夹也是不行的，它们也只能做一般器件的测试。

目前而言，还没有高频测试手段，即便频率最高的测试仪器也仅有500KHZ，只有很少数几种（例如晶研），结构简单，不能设定频率（自动），价格也很低，它们测试小电容电感的精度要比电桥更高，但是也没有多大意义，因为不能变频。所以，真要测试小电容电感，还需要自己研究，用高频谐振的方式来构成测试仪器，这样频率才有可能上升到10MHZ、20MHZ、120MHZ等等。，但是，怎样才能分出电容数值和电感数值呢？

                                                                                                                       Jack