Comment mesurer l'impédance d'un composant passif

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Mesurer les composants passifs à différentes fréquences d'essai

La mesure des composants passifs caractérise la résistance, la capacité et l'inductance en tant que grandeurs d'impédance dépendantes de la fréquence, plutôt que de traiter les composants comme des éléments idéaux dotés d'une valeur fixe unique. Le test nécessite un mesureur d'inductance, de capacité et de résistance (LCR), des cordons de mesure adaptés ou un support de composant, ainsi qu'un dispositif sous test relié par des chemins électriques courts et reproductibles. Avant la mesure, sélectionnez la fréquence de test, la fonction de mesure et la représentation du circuit équivalent appropriées à l’impédance attendue du composant. Un mesureur LCR applique un signal de test en courant alternatif au dispositif et évalue la relation tension-courant qui en résulte afin de déterminer l’impédance électrique. L’impédance comporte une composante réelle, principalement associée à la résistance, et une composante imaginaire, associée à la réactance capacitive ou inductive. À partir de ces grandeurs mesurées, l’instrument calcule des paramètres tels que la résistance, la capacité, l’inductance, le module de l’impédance, l’angle de phase, la résistance série équivalente, le facteur de dissipation et le facteur de qualité. Pour la mesure de la résistance, le résultat principal représente la partie résistive du composant, tandis que les paramètres secondaires peuvent révéler un comportement réactif qui devient plus significatif aux fréquences élevées. Pour la mesure de la capacité, l’instrument évalue la réactance capacitive et convertit l’impédance mesurée en une valeur de capacité équivalente à l’aide de la fréquence de test sélectionnée et du modèle de circuit. Pour la mesure de l’inductance, le même processus utilise la réactance inductive pour calculer une valeur d’inductance équivalente. Effectuer des mesures d’impédance à plusieurs fréquences offre un moyen structuré d’observer le comportement de chaque composant en fonction de l’évolution de la réactance. Une résistance peut rester relativement constante sur toute la plage de mesure, tandis que la réactance capacitive diminue généralement et que la réactance inductive augmente généralement à mesure que la fréquence augmente. La mesure de ces variations, associée à la phase et aux paramètres secondaires, fournit une méthode cohérente pour comparer le comportement réel des composants à la réponse attendue du circuit équivalent en série ou en parallèle.

Le montage de mesure doit également tenir compte des contributions électriques introduites par la connexion entre l’analyseur LCR et le dispositif sous test. Les cordons de mesure, les câbles, les adaptateurs, les fixations, la résistance de contact, la capacité parasite et l’inductance résiduelle peuvent faire partie de l’impédance mesurée si leurs effets ne sont pas minimisés ou compensés. Les connexions doivent rester courtes, mécaniquement stables et identiques d’une mesure à l’autre, et la fixation choisie doit être adaptée au boîtier du composant et à la plage d’impédance attendue. Lorsque le système de mesure offre des fonctions de compensation de circuit ouvert, de court-circuit ou autres, effectuez la correction appropriée avec le dispositif de fixation configuré selon la même disposition que celle qui sera utilisée pour le composant. La compensation de circuit ouvert permet de réduire l’influence de l’admittance parasite, telle que la capacité du dispositif de fixation, tandis que la compensation de court-circuit permet de réduire l’impédance en série résiduelle associée aux cordons, aux contacts et aux conducteurs du dispositif de fixation. Après la compensation, connectez le composant sans modifier la géométrie du dispositif de fixation, sélectionnez la fréquence et les paramètres de mesure requis, puis enregistrez le résultat de la résistance, de la capacité ou de l’inductance primaire ainsi que les grandeurs secondaires nécessaires à l’évaluation. Lorsque les mesures sont répétées à différentes fréquences, les variations de l’amplitude de l’impédance, de l’angle de phase, du facteur de dissipation, du facteur de qualité ou de la résistance série équivalente peuvent être comparées au comportement attendu du circuit équivalent. Les condensateurs réels peuvent présenter une résistance en série et une inductance parasite, tandis que les inductances réelles peuvent comporter une résistance d’enroulement et une capacité parasite ; les valeurs mesurées peuvent donc s’écarter de la valeur nominale du composant lorsque la fréquence varie. Un processus complet de mesure LCR combine donc la mesure de la résistance, de la capacité, de l’inductance et de l’impédance dans des conditions d’essai contrôlées. Le fait de maintenir la fréquence de mesure, la configuration du dispositif de fixation, l’état de compensation, la méthode de connexion et la sélection du circuit équivalent de manière cohérente permet de comparer les résultats entre différents composants, valeurs de composants, échantillons de production ou mesures répétées sur banc d’essai, tout en préservant les conditions électriques dans lesquelles chaque mesure a été obtenue.

Solution de mesure de l'impédance des composants passifs

La mesure d'impédance des composants passifs nécessite d'appliquer des signaux de test à courant alternatif contrôlés à des fréquences définies, de connecter le dispositif sous test à l'aide d'un dispositif de fixation ou d'un jeu de câbles approprié, de compenser l'interface de mesure et de mesurer les paramètres électriques qui décrivent le comportement de la résistance, de la capacité, de l'inductance et de l'impédance. Les capacimètres et LCR-mètres portables Keysight de la série ZA1 offrent les fonctions nécessaires pour effectuer des mesures de résistance, de capacité, d’inductance et d’impédance à des fréquences de test sélectionnables de 100 Hz, 120 Hz, 1 kHz et 10 kHz. Ces réglages de fréquence permettent aux ingénieurs de comparer le comportement des composants sous différentes conditions d’excitation et d’observer les variations provoquées par la réactance capacitive, la réactance inductive et les effets parasites. La solution prend en charge à la fois les mesures des composants primaires et les paramètres secondaires tels que l’impédance, la résistance série équivalente, le facteur de dissipation, le facteur de qualité et l’angle de phase. La fonction d’identification automatique permet de sélectionner une fonction de mesure L, C ou R appropriée, associée à un paramètre secondaire, ainsi qu’un mode de mesure en série ou en parallèle pour le composant connecté. Pour obtenir des résultats reproductibles, l’interface de mesure doit être compensée avant le test, et les connexions doivent rester courtes, stables et cohérentes afin de réduire l’influence de la résistance résiduelle, de la capacité parasite et de l’inductance des fils. Les ingénieurs peuvent alors comparer les mesures primaires et secondaires sur toute la gamme de fréquences afin d’évaluer dans quelle mesure un composant respecte le comportement attendu de son circuit équivalent. Cette solution de mesure d’impédance des composants passifs prend en charge la caractérisation contrôlée, le dépannage, le contrôle à la réception et la vérification sur banc des résistances, des condensateurs et des inductances.
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Schéma fonctionnel d'une solution de mesure d'impédance des composants passifs

Comment mesurer l'impédance d'un composant passif - Schéma fonctionnel

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