使用 Moku:Go 进行阻抗测量 – 第 1 部分：电阻

使用 Moku 频率响应分析仪

Moku 频率响应分析仪 在 Moku:Go 设备的输出端驱动扫描正弦波，同时测量设备输入端接收的信号幅度（或功率）。这可用于测量系统或被测设备 (DUT) 的传递函数，从而创建幅度和相位与频率的关系图，通常称为波特图。

频率响应分析仪：电压单位

图 1 显示了使用频率响应分析仪生成 1 V_pp 正弦波，输出 1 通过同轴电缆连接到输入 1。产生的振幅在整个频率范围 (0-8 kHz) 内是平坦的，振幅为 -0.0094 dBV_pp，非常接近计算出的 0 dBV_pp.差异相当于 0.001 V_pp （或 0.1%）。

图1： 1 V 频率响应分析仪图_pp 直接驱动到 Moku:Go 输入

阻抗

单端口测量

有了频率响应分析仪电源装置的知识，我们现在可以进行阻抗测量。

在第一个示例中，我们将测量 R_杜特 一个简单的 10 kΩ、10% 容差电阻。由于 Moku:Go 的输入阻抗为 1 MΩ，我们需要降低该电阻值。我们可以通过在输入端并联一个电阻来实现这一点，以确保功率损耗发生在被测器件 (DUT) 上。在本例中，一个 50 Ω 的终端电阻连接到输入端 1。Moku:Go 的输出负载为 200 Ω，因此有效电路如图 2 所示：

图2： Moku:Go 的有效电路

图 3 显示了使用 Moku:Go 设备和 50 Ω T 型接头连接输入端的相关设置。请注意，切勿使用示波器探头连接被测器件 (DUT)，因为探头的阻抗可能会影响测量精度。

图3： 单端口设置

Moku:Go 频率响应分析仪的工作频率高达 20 MHz，但对于这些电阻测量，绘制 10 kHz 的曲线就足够了。图 4 显示 Moku 频率响应分析仪的幅度响应等于 -46.18 dBV_pp 一台电视_in.

图4： 10 kΩ DUT（单端口）的频率响应分析仪图

重新排列幂方程（1）我们可以说：

测得的 Pdb 为 -46.18 dBV_pp，我们计算V_in = 4.91 毫伏。

R的电阻分压器_杜特 图 2 中的 Moku 输入和输出为我们提供了：

哪里R_in 是等效并联电阻：

求解得到 R_杜特 = 9933 Ω。

使用数字电压表 (DVM) 测量该电阻器，读数显示为 9970 Ω。

因此，通过这种简单的单电阻测量，我们可以得出结论：Moku:Go 的精度在 37 Ω (<1%) 以内。

低阻抗测量

前面的例子使用的是标准精度为 10% 的电阻。现在，我们希望高精度地测量更低的阻抗。为此，我们将使用一个 100 Ω、精度为 0.005% 的高精度电阻。使用之前的方法，我们得到了功率幅值图（图 5）。

图5： 100 Ω、0.005%（单端口）频率响应分析仪图

应用测量功率-16.89 dBV_pp 根据方程 (2) 和 (5) 我们计算 R_杜特 测量结果为 99.33 Ω。这与已知值相符，但我们可以通过双端口测量获得更精确的结果。

二端口测量

为了进一步改善我们的结果，我们需要考虑 Moku 输出上 DUT 的负载。

我们可以通过双端口测量来实现这一点，利用 Moku 器件的第二个输入端口来观察所施加的信号电平。 该设置的配置如图 6 所示。

图6： 两端口配置

请注意，输入 1 仍然需要并联一个电阻。这里我们将继续使用 50 Ω 的终端电阻。为了确保输出负载最小，输入 2 保持 1 MΩ 的高阻抗。

图 7 显示 R₁ 与单端口示例中计算为输入电阻的等效电阻相同。

图7： 二端口等效电路

我们可以推导R_杜特 在图 7 中，根据欧姆定律：

将(7)代入(6)：

我们使用精度为 100 Ω、精度为 0.005% 的电阻器设置了此双端口测量，并在图 8 中捕获了 Moku 频率响应分析仪的图表。

图8： 100 Ω（双端口）

请注意，我们使用频率响应分析仪的数学通道来生成 V₂/V₁ 橙色。 使用频率响应分析器界面可以非常快速且简单地进行配置。

由式(8)可知，R_杜特 可以简单地从V计算₂:V₁ 电压比。

数学通道计算出的功率比为 9.526 dBV_pp。 因此，电压比为：

所以，用 R₁ 等于 50 Ω，我们可以应用 (8) 式得到 R。_杜特 = 99.72 Ω。

我们现在可以将这种二端口方法应用到原来的 10 kΩ / 20% 电阻上； 图 9 显示了频率响应分析仪的响应。

图9： 10 kΩ（双端口）

使用我们建立的公式，功率比为 46.04 dBV_pp 给出 R_杜特 采用双端口法测得的阻值为 9976 Ω，相比单端口法测得的 9333 Ω，有了显著的改进。这证明双端口法能够实现更高的精度。

结语

Moku:Go 频率响应分析仪可用于进行阻抗测量并以 <1% 的精度确定电阻值。

双端口方法允许加载 DUT。

使用 Python

您还可以通过 Moku 自动执行测试和阻抗测量 APIs. 在此示例中， Python 脚本的创建是为了进行单端口和双端口测量，您可以将其应用于任何 Moku 设备，只需更改一些参数即可，这些参数在整个脚本中都有注明。

查找单端口和双端口测量的代码 开始.

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