Qu’est-ce qu’un analyseur d’impédance ?
Les analyseurs d’impédance sont, comme leur nom l’indique, des analyseurs qui mesurent la résistance à la circulation d’un courant électrique. L’impédance est le rapport entre la tension et le courant dans un circuit à courant alternatif et constitue un indicateur de la difficulté de circulation du courant. L’impédance est exprimée comme une quantité vectorielle sur un plan complexe, avec la réactance sur l’axe imaginaire et la composante de résistance sur l’axe réel.
Si le courant est continu, il n’y a qu’une composante de résistance, exprimée par V = IR, qui est exprimée par la loi d’Ohm. Il existe deux types principaux de réactance : la réactance inductive pour la composante L (inductance), qui représente un enroulement tel qu’une bobine, et la réactance capacitive pour la composante C (condensateur), qui représente un condensateur. L’analyseur d’impédance est une machine permettant d’analyser l’impédance, qui est la résistance électrique contenant cette composante alternative.
Utilisations des analyseurs d’impédance
Les analyseurs d’impédance sont utilisés pour analyser les détails de l’impédance, qui est une résistance électrique contenant une composante alternative.
Par exemple, les résultats de l’analyse sont affichés sur l’écran de la plupart des analyseurs d’impédance sous la forme d’un graphique dont l’axe horizontal représente la fréquence et l’axe vertical les paramètres (variables) souhaités par l’utilisateur, tels que la tension et le courant. Le LCR-mètre est un appareil aux propriétés et au but similaires.
Toutefois, un LCR-mètre n’affiche que des résultats numériques précis, alors qu’un analyseur d’impédance peut afficher des graphiques montrant divers paramètres sur une large gamme de bandes de fréquences.
Principe de l’analyseur d’impédance
Les analyseurs d’impédance peuvent mesurer les composantes de résistance et de réactance de l’impédance en appliquant des signaux alternatifs de différentes fréquences et en mesurant le courant, la tension et la différence de phase. Il existe différentes méthodes de mesure telles que la méthode de résonance, la méthode I-V et la méthode du pont équilibré automatique.
La méthode de mesure utilisant un circuit de pont équilibré automatique est décrite ici comme un exemple typique. Dans un circuit de pont équilibré automatique, une source de signal, deux voltmètres et un convertisseur courant-tension sont utilisés. L’impédance de l’échantillon peut être mesurée en calculant le rapport entre la tension traversant l’échantillon et la tension traversant la résistance de référence.
La méthode du pont équilibré automatique permet de mesurer une large gamme de fréquences inférieures à 110 MHz. Pour les mesures d’impédance à plus haute fréquence, on utilise par exemple la méthode I-V RF.
Les données obtenues peuvent être analysées graphiquement en traçant un diagramme de Bode avec la fréquence sur l’axe horizontal et l’impédance sur l’axe vertical, ou un diagramme de Cole-Cole avec la résistance sur l’axe horizontal et l’impédance sur l’axe vertical. L’analyse de ces circuits équivalents permet de concevoir des circuits et d’isoler les composants résistants tels que les électrodes.
Autres informations sur les analyseurs d’impédance
1. Différences entre les analyseurs d’impédance et les analyseurs de réseau
Les analyseurs d’impédance et les analyseurs de réseau sont tous deux des appareils qui mesurent les composantes d’impédance d’un objet sous test (DUT) en introduisant des signaux dans l’objet sous test et en comparant l’intensité et la phase du signal qui apparaissent du côté de la sortie avec l’entrée.
Les analyseurs d’impédance sont utilisés pour mesurer avec précision des impédances élevées de 10 kΩ ou plus. Toutefois, la gamme de fréquences pouvant être mesurée est limitée à environ 100 MHz.
Les analyseurs de réseau peuvent mesurer jusqu’à environ 10 GHz et conviennent pour mesurer des impédances inférieures à 10 kΩ. Les appareils destinés aux équipements de télécommunication nécessitent des mesures de caractéristiques jusqu’à des fréquences élevées, d’où l’utilisation d’analyseurs de réseau.
2. Comment utiliser un analyseur d’impédance ?
Quatre bornes sont utilisées pour les mesures d’impédance. Il s’agit de la borne d’application du courant d’entrée, de la borne de mesure de la tension d’entrée, de la borne de mesure du courant de sortie et de la borne de mesure de la tension de sortie.
L’objet à mesurer (DUT) est placé entre les côtés entrée et sortie, mais pour des mesures plus précises, on utilise un gabarit de mesure appelé monture. Le gabarit est un outil de mesure important qui permet de maintenir l’objet à mesurer stable, de réduire les bruits parasites et d’empêcher l’atténuation de la propagation du signal.
3. Prix des analyseurs d’impédance
Les prix varient en fonction de la gamme de fréquences et de l’impédance qui peuvent être mesurées. Un instrument simple pour mesurer l’impédance approximative peut être obtenu pour environ 650 €.
Les modèles de haute précision, tels que ceux utilisés pour les expériences et le développement, coûtent entre 1 000et 3 000 euros. En outre, un gabarit de maintien de l’objet sous essai et un câble de mesure coûtent environ 6500 euros.