NO6电子测量与仪器应用

电子测量与

仪器应用模块六电子元器件测量学习单元一常用电子元件学习单元二电桥法测量学习单元三谐振法测量目录学习单元四晶体管特性图示仪学习单元一常用电子元件集中参数元件的测量是指对电阻器的电阻值、电容器的电容量和损耗因数D、电感器的电感量和品质因数Q的测量。引言电阻器一、学习单元一常用电子元件理想的电阻器是指纯电阻元件，即不含电抗分量，流过它的电流与其两端的电压同相。但实际电阻器总存在一定的寄生电感和分布电容，例如，线绕式电阻器就是利用金属丝绕制而成，因而寄生电感量较大。含有寄生电感和分布电容的实际电阻器的等效电路如图6-1所示。电感器二、学习单元一常用电子元件实际的电感器不可能是理想的电感器，除电感量外，它还存在损耗电阻和分布电容。在频率不太高的情况下，分布电容的影响可以忽略不计。实际电感器的等效电路如图6－2所示。电容器三、学习单元一常用电子元件实际的电容器也不可能是理想的纯电容，同样也存在寄生电感和损耗电阻（包括漏电阻及介质损耗等）。实际电容器的等效电路如图6－3所示。学习单元二电桥法测量电桥法是利用检流计作为指示器，根据电桥电路平衡条件来确定被测量的大小。利用电桥法原理制成的测量仪器称为电桥。根据所用电源的不同，电桥分为直流电桥和交流电桥。同时具备测量电阻器、电容器和电感器功能的电桥称为交流电桥（或万能电桥）。电桥的种类很多，但基本原理相同。工作在低频状态的集中参数元件可以使用电桥法测量。引言直流电桥一、学习单元二电桥法测量测量电阻时多采用直流电桥，直流电桥又称为惠斯登电桥，电桥组成如图6－4所示。直流电桥一、学习单元二常用电子元件图6－4直流电桥组成图6－4中，Rx、R2、R3和R4构成四个桥臂。其中，R3、R4为固定电阻，其阻值相等；R2为可调标准电阻，调节R2可以使电桥平衡；Rx为被测电阻；P为检流计，用以指示电桥的平衡状态。调节R2至直流电桥平衡时，检流计指示为0，即其中没有电流流过，IP=0，则UAB=0，且I1=I2、I3=I4，于是得到交流电桥二、学习单元二常用电子元件交流电桥与直流电桥的基本原理相似，其原理图如图6－5所示。交流电桥二、学习单元二常用电子元件图6－5交流电桥原理图6－5中，四个复阻抗Zx、Z2、Z3、Z4构成四个桥臂。us为正弦波交流电源；Ｐ为检流计，调节桥臂上的可调电阻使检流计指零，IP=0，则电桥平衡。电桥平衡条件为学习单元二常用电子元件三、QS18A型万用电桥QS18A型万用电桥如图6－6所示。QS18A型万用电桥的电路组成如图6－7所示。学习单元二常用电子元件三、QS18A型万用电桥1）测量电容测量电容时采用串联电容比较电桥或并联电容比较电桥的形式。其电桥电路如图6－8所示。学习单元二常用电子元件三、QS18A型万用电桥2）测量电感测量电感时可采用麦克斯韦电桥形式。其电桥组成如图6－9所示。

学习单元二常用电子元件三、QS18A型万用电桥

（1)“被测1-2”接线柱。“被测1-2”接线柱用于连接被测元件。

（2)“外接”插孔。当使用外部电源时，可由此孔接入。

（3)“外-内1kHz”拨动开关。使用外部电源时拨到“外”，使用内部电源（频率为1kHz）时拨到“内”。

（4)“量程”开关。“量程”开关用来选择测量范围，各挡的指示值指电桥读数在满刻度时的最大值。

（5)“损耗倍率”开关。“损耗倍率”开关分为三挡：Q×1、D×0.01、D×1。根据被测元件损耗大小选择合适挡，参看表6-1损耗倍率开关位置。学习单元二常用电子元件三、QS18A型万用电桥学习单元二常用电子元件三、QS18A型万用电桥（6)指示电表。指示电表用于指示电桥的平衡状况。（7)“灵敏度”调节旋钮。（8)“读数”旋钮。（9)“损耗平衡”旋钮。（10)“损耗微调”旋钮。（11)“测量选择”开关。图6－10QS18A型万用电桥面板图学习单元二常用电子元件三、QS18A型万用电桥2）测量步骤（1)将被测元件接入“被测1-2”接线柱，拨动“外-内1kHz”拨动开关至“内1kHz”位置（2）根据被测量，将“测量选择”开关旋至需要的位置。（3）预估被测量的大小，选择“量程”开关的位置。（4）按表6－1选择“损耗倍率”开关的位置（电阻测量除外）。（5）根据电桥平衡情况，调节“灵敏度”调节旋钮，使指示电表读数由小逐步增大。（6）反复调节电桥的“读数”旋钮和“损耗平衡”旋钮。（7）正确读数。学习单元三谐振法测量电桥法测量元件参数虽然测量准确度较高，但是在高频范围内，由于分布参数和杂散耦合的影响，精确测量在技术实现上有较大困难。谐振法也称Q表法，它是利用回路的谐振特性来测量高频集中参数元件，它的测量电路简单且可以在接近实际工作频率下测量，从而测量结果可靠。引言学习单元三谐振法测量一、谐振法测量原理RLC串联电路如图6－11所示，当信号源频率与回路谐振频率相同时，电路产生串联谐振，满足下列关系式学习单元三谐振法测量二、谐振法测量电感直接法电路如图6－12所示。学习单元三谐振法测量二、谐振法测量电感替代法使用替代法测量电感，串联替代法适合测量小电感，并联替代法适合测量大电感。1)串联替代法测量小电感

测量电路如图6－13所示。学习单元三谐振法测量二、谐振法测量电感替代法学习单元三谐振法测量二、谐振法测量电感2)并联替代法测量大电感

－测量电路如图6－14所示。替代法学习单元三谐振法测量三、谐振法测量电容直接法直接法测量电容的原理电路如图6－15所示。测量时，将被测电容Cx接入A、B两端，调节信号源us的频率f至f0时，电压表的指示值为最大，此时回路发生谐振，则学习单元三谐振法测量三、谐振法测量电容替代法1)串联替代法测量大电容串联替代法测量大电容电路如图6－16所示。学习单元三谐振法测量三、谐振法测量电容替代法学习单元三谐振法测量三、谐振法测量电容替代法2)并联替代法测量小电容并联替代法测量小电容电路如图6－17所示。本测量方法适用于Cx的值小于CS的变化范围的情况。学习单元三谐振法测量四、Q表原理及应用Q表又称品质因数测量仪，是依据谐振法原理制成的一种典型的测量仪器。特别适合于在高频状态下测量电容量、电感量、损耗因数及品质因数等参数。QBG-3型Q表工作原理如图6－18所示。学习单元三谐振法测量四、Q表原理及应用图6－19QBG-3型Q表的实物图学习单元三谐振法测量四、Q表原理及应用图6－20为QBG-3型Q表的面板图。它的使用方法如右。学习单元三谐振法测量四、Q表原理及应用3）电容的测量1）测量前的准备2）高频电感的测量学习单元四晶体管特性图示仪晶体管特性图示仪是一种能够在示波管屏幕上直接观察各种晶体管、场效应管等器件的特性曲线，并据此算出元器件各项参数的特种示波器，它具有用途广泛、使用方便、操作简单的特性。引言学习单元四晶体管特性图示仪一、晶体管特性图示仪的基本组成晶体管特性曲线是指晶体管有关电极的电压与电流之间的关系曲线。晶体三极管的共发射极输出特性曲线是指当基极电流iB为常数的条件下，集电极电流iC与uCE之间的关系曲线。如图6－21所示学习单元四晶体管特性图示仪晶体管特性图示仪的组成框图如图6－22所示，它主要由基极阶梯波信号源、集电极扫描电压发生器、示波器、开关及一些附属电路组成。一、晶体管特性图示仪的基本组成学习单元四晶体管特性图示仪基极阶梯信号源基极阶梯信号源产生阶梯电流或阶梯电压，提供测试时所需要的各种阶跃跳变的基极电压或电流，如图6－23（b）所示为提供基极电流的波形图。调整阶梯信号源内的调零电位器，可保证阶梯电压的起始级为零电平。阶梯的级数可通过“级/簇”旋钮调节，最多可输出10级以上。当输出10级时，则可以显示10条不同IB值的输出特性曲线。一、晶体管特性图示仪的基本组成学习单元四晶体管特性图示仪集电极扫描电压发生器集电极扫描电压发生器提供所需的集电极扫描电压。该扫描电压多数采用50Hz工频电压经全波整流而得到100Hz的正弦全波电压，如图6－23（a）所示。每一个固定iB期间，uCE做相应改变。为了满足不同的测试要求，扫描电压的极性和大小均可以变换。一、晶体管特性图示仪的基本组成学习单元四晶体管特性图示仪示波器为了显示iC和uCE之间的关系曲线，如图6－22所示，把uCE送入X轴系统，把iC经取样电阻RF的取样电压送入Y轴系统，此时屏幕上即可得到如图6－23（c）所示的输出特性曲线。一、晶体管特性图示仪的基本组成图示仪都设置的开关（1)极性开关（2)X轴、Y轴选择开关（3)零电压、零电流开关（4)灵敏度校准电压学习单元四晶体管特性图示仪开关及附属电路一、晶体管特性图示仪的基本组成学习单元四晶体管特性图示仪二、XJ4810型半导体晶体管特性图示仪XJ4810型半导体晶体管特性图示仪如图6－24所示。学习单元四晶体管特性图示仪XJ4810型半导体晶体管特性图示仪的主要技术指标（1）集电极电流：10μA/div～0.5A/div，共15挡。（2）二极管反向漏电流：0.2～5μA/div，共5挡。（3）集电极电压：0.05～50V/div，共10挡。（4）基极电压：0.05～1V/div，共5挡。（5）阶梯电流：0.2μA/级～50mA/级，共17挡。（6）阶梯电压：0.05～1V/级，共5挡。（7）集电极扫描峰值电压：10～500V，共4挡。（8）功耗限制电阻：0～0.5MΩ，共11挡。二、XJ4810型半导体晶体管特性图示仪学习单元四晶体管特性图示仪XJ4810型半导体晶体管特性图示仪的面板二、XJ4810型半导体晶体管特性图示仪XJ4810型半导体晶体管特性图示仪面板如图6－25所示。学习单元四晶体管特性图示仪1）电源及示波管控制部分2）集电极电源部分3）Y轴部分4）X轴部分5）显示部分6）阶梯信号部分7）测试台部分二、XJ4810型半导体晶体管特性图示仪XJ4810型半导体晶体管特性图示仪的面板学习单元四晶体管特性图示仪XJ4810型半导体晶体管特性图示仪操作步骤

（1）开启电源，指示灯亮，预热15分钟。

（2）调节“辉度”“聚焦”“辅助聚焦”旋钮，使屏幕上的光点或线条明亮、清晰。

（3）灵敏度校准。

（4)阶梯调零。

（5)根据被测器件的性质和测试要求，调节图示仪上各部分的开关、旋钮到合适位置，然后插上被测器件，进行测试。

（6)仪器复位。二、XJ4810型半导体晶体管特性图示仪学习单元四晶体管特性图示仪XJ4810型半导体晶体管特性图示的应用二、XJ4810型半导体晶体管特性图示仪学习单元四晶体管特性图示仪XJ4810型半导体晶体管特性图示的应用2）同时显示两只晶体管输出特性曲线IC=f（UCE）测试时仪器的各开关、旋钮和测试一只晶体管时相似。如图6－28所示。二、XJ4810型半导体晶体管特性图示仪学习单