LCR 미터

2. 작동 원리

LCR 미터는 기본적으로 피측정 소자(DUT, Device Under Test)에 교류 전원 전압을 인가하고, 이때 소자에 걸리는 전압과 소자를 통해 흐르는 전류를 측정하는 방식으로 작동한다. 측정된 전압과 전류의 비율을 계산하여 임피던스(Z)의 크기(|Z|)를 결정할 수 있다.

보다 정밀한 측정이 가능한 LCR 미터는 전압과 전류 파형 간의 위상각(θ)까지 측정한다. 임피던스의 크기와 위상각 정보를 이용하면 임피던스를 복소수 형태로 파악할 수 있으며^[2], 이를 통해 피측정 소자의 등가적인 커패시턴스(C), 인덕턴스(L), 저항(R) 값을 계산하여 표시한다.

LCR 미터는 측정값을 계산할 때, 피측정 소자를 이상적인 L, C, R 소자가 직렬 또는 병렬로 연결된 등가 회로 모델로 가정한다. 일반적으로 인덕터의 특성(L과 R)을 측정할 때는 직렬 등가 회로 모델을 사용하고, 커패시터의 특성(C와 R)을 측정할 때는 병렬 등가 회로 모델을 가정하는 것이 일반적이다. 이는 실제 부품의 물리적 특성을 반영한 것으로, 예를 들어 인덕터 코일 자체의 저항은 직렬 성분으로, 커패시터의 절연 불량으로 인한 누설 전류는 병렬 저항 성분으로 간주할 수 있기 때문이다.

그러나 실제 전자 부품은 완전히 이상적이지 않다. 모든 실제 커패시터는 미량의 인덕턴스와 저항 성분을 가지며, 실제 인덕터 역시 약간의 커패시턴스와 저항 성분을 포함한다. 심지어 저항기조차도, 특히 권선 저항기와 같이 구조에 따라서는 상당한 인덕턴스 성분을 가질 수 있다. 따라서 LCR 미터로 측정한 값은 특정 시험 조건 하에서의 등가적인 값이며, 실제 회로에서의 동작 특성과는 차이가 있을 수 있다는 점을 이해해야 한다.

LCR 미터는 특수한 용도로 영구 자석을 사용하는 전동기 등에서 회전자의 위치 변화에 따른 인덕턴스 변화를 측정하는 데 활용될 수도 있다. 다만, 이러한 측정 시 모터 회전으로 인해 발생하는 역기전력(EMF)이 측정 장비에 손상을 줄 수 있으므로 주의가 필요하다.

과거에는 아날로그 방식의 LCR 미터가 주류였으나, 기술 발전에 따라 현재는 디지털 방식이 일반화되었으며, 측정 기능이 다양해지고 개인용 컴퓨터와 연결하여 측정 데이터를 관리하는 기능 등을 갖춘 모델도 많다.

2. 1. 시험 주파수

2. 2. DC 바이어스