是德科技 E4990A 阻抗分析仪：为精密元器件与材料测试树立性能标杆

在电子元器件设计、材料科学研究以及半导体器件表征领域，阻抗测量的精度直接决定着产品研发的成败。是德科技推出的 E4990A 阻抗分析仪，凭借 ±0.045%（典型值）的业界领先精度、高达 120 MHz 的频率覆盖以及完善的附件生态，已成为全球工程师和研究人员的信赖之选。

一、产品概览：不止于 LCR 测量的深层洞察

E4990A 属于 Keysight ZA5 级阻抗分析仪系列，超越通用 LCR 电桥的测量范畴，为等效电路建模、高频特性表征和材料验证等严苛应用提供深层洞察。无论您从事的是元器件研发、材料科学实验，还是质量检验工作，E4990A 都能帮助您精准地表征和测试电子元器件、半导体器件和各类材料。

五大应用场景：

·无源元件测试（电容、电感、电阻的基础参数及高频特性分析）

·电介质材料的介电常数与损耗角正切测量

·磁性材料的磁导率分析

·半导体器件（MIS 器件、pn 结等）的 C-V 特性表征

·高频电路与 PCB 走线的阻抗分析与验证

二、核心参数与技术规格

E4990A 的核心技术指标均来自 Keysight 官方数据表，以下是完整参数汇总：

频率特性

·频率范围：20 Hz 至 120 MHz（提供 5 种可升级频率选件：10 MHz / 20 MHz / 30 MHz / 50 MHz / 120 MHz）

·频率分辨率：1 mHz

·频率精度：±7 ppm ± 1 mHz（无 1E5 选件）

测量精度

·基本阻抗测量精度：±0.08%（典型值 ±0.045%）

·阻抗测量范围（10% 精度范围内）：25 mΩ 至 40 MΩ

信号源特性

·电压信号范围：5 mVrms 至 1 Vrms，分辨率 1 mV

·电流信号范围：200 μArms 至 20 mArms，分辨率 20 μA

·输出阻抗：25 Ω（标称值）

直流偏置源

·电压范围：0 V 至 ±40 V

·电流范围：0 A 至 ±100 mA

·支持 C-V 特性测试和变偏置下的阻抗特性分析

测量参数

·基础参数：|Z|、|Y|、θ、R、X、G、B

·元件参数：L（电感）、C（电容）、D（损耗因子）、Q（品质因数）

·复阻抗/复导纳：Complex Z、Complex Y

·电平监测：Vac、Iac、Vdc、Idc

显示与操作

·显示屏：10.4 英寸彩色 LCD 触摸屏，XGA 分辨率（1024 × 768），支持 4 个通道和 4 条迹线同时显示

·触发类型：连续、单次、平均；触发源包括内部（自由运行）、外部（BNC 输入）、GPIB/USB/LAN、手动（前面板按键）

环境与物理规格

·工作温度：+5 °C 至 +40 °C

·电源：100–240 VAC，47–63 Hz，典型功耗 160 W

·尺寸：432 mm（宽） × 222 mm（高） × 297 mm（深）

·重量：14 kg 

⚠️ 规格说明：所有技术规格的测量条件为 23 °C ± 5 °C 环境温度、仪器开机预热 90 分钟后测得；规格值已包含保护带以涵盖预期统计性能分布和环境变化因素。典型值（typ）反映平均单元的预期性能，不包含保护带，不在产品保修范围内。

三、频率选件与升级路径

E4990A 采用模块化频率选件设计，用户可根据当前预算需求选择合适规格，未来还可进行硬件频率升级（如从 10 MHz 升级至 120 MHz），保护初始投资。

四、软件选件与可选附件

软件及性能选件 

·选件 001 — 增强测量速度：仅适用于 10M/20M/30M/50M 频率选件，可将低频型号的测量速度提升至与 120 MHz 旗舰型号相当，显著降低多点测量的总体测试成本

·选件 1E5 — 高稳定性频率参考：提升频率精度和稳定性

·等效电路分析功能：支持 7 种多参数模型（如串联 RLC、并联 RLC 等），自动拟合数据并显示 R、L、C、D、Q 等等效参数值

·极限线测试：支持设置测试上下限，便于质量检验和生产筛选

·固件更新：支持用户自行在线升级，无需返厂；当前最新版本为 B.06.01（2025 年 10 月发布） ，已支持 Windows 11 操作系统

·软件选件激活：购买软件选件升级套件后，需通过获取许可证密钥（12 位字符），在仪器端 System > Service Menu > Enable Options 菜单中输入激活；许可证密钥文件（.lic）存放于 Factory(E:)LICENSE 目录下，更换存储设备时需备份

物理附件（可选）

·机架安装套件（E4990A-1CM）：适配标准机柜安装

·前把手套件（E4990A-1CN）：增强仪器搬运转运便利性

·手柄/机架套件（E4990A-1CP）

·键盘（E4990A-810）与外接鼠标（E4990A-820）：可选配的外接输入设备

五、使用基础指南

1. 硬件连接

·电源连接：使用原装电源线，接入 100–240 V AC 电源。

·四端子对（4TP）测量（推荐高精度应用）：将 Hc、Hp、Lc、Lp 端子连接到测试夹具或 DUT，适用于低阻抗测量（如 mΩ 级电阻）。

·2 端口测量（常用模式）：将 DUT 连接到激励端和检测端，使用屏蔽电缆减少噪声干扰。

·端口说明：E4990A 后方板配备四端子对（4TP）测试端口，兼容多种测试附件（适配器、测试夹具或线缆），可实现更准确和宽动态范围的测量。

2. 开机与初始化

·按下前面板电源键开机，等待系统启动（约 30 秒）。

·建议：每次进行新测量会话前，按 Preset 键对仪器进行初始化，确保不继承上次测量的参数设置。

3. 校准与补偿（关键步骤）

校准是消除测试夹具、连接线缆等寄生参数影响的关键环节。E4990A 提供三种校准类型：用户校准（User Calibration）、端口延伸补偿（Port Extension Compensation）和夹具补偿（Fixture Compensation）。

标准三步校准（开路/短路/负载）：

     ·开路校准：断开所有连接，将高、低电极以等于 DUT 宽度的间距分开，执行开路补偿，消除杂散导纳影响。

     ·短路校准：使用短路片将高、低电极接触，执行短路补偿，消除残余阻抗影响。

     ·负载校准：连接已知阻抗值的标准电阻（如 50 Ω 或 100 Ω）进行负载补偿，在高频测量（3 MHz 以上）时尤其重要。

     ·保存：完成后按 Save 存储校准数据至指定位置（如 Cal Set 1）。

夹具补偿：使用 16047E 等测试夹具时，进入 Cal > Fixture Compensation 菜单依次执行开路、短路、负载补偿（需夹具配套工具）。

校准频率点选择：按 Cal > Compen Point 可选择：

·Fixed freq：在仪器预定义的固定频率点（共 200 余个分布点，覆盖 20 Hz–120 MHz）获取校准数据，通过插值应用到各测量点。该设置始终假定 OSC Level 为 0.5 V，即使设置为其他电平也是如此。更改扫描设置后无需重新获取校准数据。

·User freq：在实际测量所用的频率点上获取校准/补偿数据，适合特定 OSC Level 的测试；若更改扫描设置（展宽或缩窄扫频跨度），校准数据可能失效。

各连接方式的适配器选择与校准要求：

4. 基本测量流程

步骤 1 — 设置测试条件：

·按 Freq 设置起始和终止频率（例如 1 kHz – 10 MHz）。 

·按 Level 设置激励电压（默认 1 Vrms，对敏感器件可降低至 0.1 V）。

·按 Meas 选择测量参数（如 |Z|、C、L、D、Q）。

步骤 2 — 连接被测器件：

·电容/电感测量：将元件直接连接到测试端口，可选择串联或并联测量模式。

·材料测量：使用 16451B 或 16453A 等夹具将样品固定于电极之间，确保平整接触。

·PCB 走线测试：使用探针接触待测走线，确保接地良好。

步骤 3 — 执行测量与数据分析：

·按 Single（单次测量）或 Continuous（连续扫描）执行测量。

·查看结果：主界面显示阻抗幅值、相位以及等效电路模型值。

·按 Equivalent Circuit 选择多参数模型，仪器将自动拟合 R、L、C、D、Q 值。

·在 Sweep Setup 中选择对数/线性扫描类型和点数（2 至 1601 点，最大 1601 点）。 

·数据保存：按 Save/Recall 可将数据存储为 CSV 或图片格式，支持 U 盘导出。

六、测试附件/夹具选件

E4990A 兼容丰富的测试附件，覆盖从直流到 120 MHz 的广泛测量场景。用户可根据被测器件的类型、尺寸和测量频率选择合适的附件组合。以下是根据原厂英文技术文档整理的完整附件清单。

按 DUT 类型分类

1. 引线元器件（Axial/Radial Lead Components）

2. SMD 贴片元器件

    注意：16192A、16194A、16196A/B/C/D、16197A、16198A 需要使用 42942A 端子适配器（将 4TP 转换为 7 mm 端口）方可与 E4990A（需安装选件 E4990A-120）配合使用。

3. Kelvin 夹线（其他元器件）

4. 端口/线缆扩展

5. 探头

·42941A 阻抗探头套件：用于 E4990A-120 的在线电路测量（20 Hz–120 MHz），配备针式探头、夹式引线及 BNC 适配器，支持 PCB 电路板印制线阻抗、输入/输出阻抗等测量。

6. 直流偏置附件

·16065A：200 Vdc 外部电压偏置夹具（用于 E4980A/AL、E4981A、E4990A） 

·16065C：40 Vdc 外部电压偏置适配器（专用于 E4981A、E4980AL）

·16200B：外部直流偏置适配器（7 mm 端口，最大 ±5 Adc / 40 V）

7. 材料测量专用附件

8. 性能验证套件（校准与验证）

介质材料测量（16451B）操作指南

16451B 电介质测试夹具采用平行板法，将固体电介质材料夹于两电极之间形成电容器，由 E4990A 测量其电容量，再通过公式计算相对介电常数。

测量方法选择：

其中，ϵ_o = 8.854 × 10^-12 F/m（真空介电常数），t_a 为材料平均厚度，C_p 为测得的电容量，d 为受保护电极直径。损耗角正切（D）由仪器直接读取。