《电工与电子技术》课件第十章

常用电子仪器及测量*

第十章常用电子仪器及测量*第一节

直流电桥第二节

示波器第三节

晶体管特性图示仪第四节

信号发生器第五节

晶体管毫伏表常用电子仪器及测量*

第一节直流电桥电磁测量的仪器通常可以分为两种。一种是指示仪表，如电流表、电压表、欧姆表等。这种仪表虽然使用方便但准确度不太高。另一种是比较仪器，它是根据比较法，将被测量与已知标准量进行比较，从而确定被测量的大小。电桥属于比较仪表，可分为直流和交流两大类。直流电桥又可进一步分为直流单臂电桥和直流双臂电桥。前者适用于测量中值电阻(1Ω～106Ω)，后者适于测低值电阻(1Ω以下)。交流电桥也可进一步分为电感电桥、电容电桥、阻抗电桥等。本节重点介绍直流单臂电桥。常用电子仪器及测量*

一、QJ23型直流单臂电桥简介直流单臂电桥又称惠斯登电桥，是一种专门用来测量中电阻的精密测量仪器。图10．1所示是它的原理图，QJ23型直流单臂电桥的电路图及面板图如图10．2所示。图10．1直流单臂电桥原理常用电子仪器及测量*

(a)内部电路(b)面板图图10．2QJ23型电桥内部电路与面板图常用电子仪器及测量*

Rx、R2、R3、R4分别组成电桥的四个臂。其中，Rx叫被测臂，R2、R3构成比例臂，R4叫比较臂。当接通按钮开关SB后，调节标准电阻R2、R3、R4，使检流计P的指示为零，即Ip=0，这种状态叫电桥的平衡状态。电桥平衡时，被测电阻Rx=比例臂倍率×比较臂读数。即显然，提高电桥准确度的条件是：1．标准电阻R2、R3、R4的准确度要高；2．检流计的灵敏度也要高，以确保电桥真正处于平衡状态。常用电子仪器及测量*

QJ23型直流单臂电桥的比例臂R2／R3由八个标准电阻组成，共分为七挡，由转换开关SA换接。比例臂的读数盘设在面板左上方。比较臂R4由四个可调标准电阻组成，它们分别由面板上的四个读数盘控制，可得到从0Ω~9999Ω范围内的任意电阻值，最小步进值为1Ω。面板上标有“Rx”的两个端钮用来连接被测电阻。当使用外接电源时，可从面板左上角标有“B”，的两个端钮接入。如需使用外附检流计时，应用连接片将内附检流计短路，再将外附检流计接在面板左下角标有“外接”的两个端钮上。常用电子仪器及测量*

二、直流单臂电桥的使用1．使用前先将检流计的锁扣打开，调节调零器使指针指在零位。2．接入被测电阻时，为测量准确,应采用较粗较短的导线，并将接头拧紧。3．估计被测电阻的大小，选择适当的比例臂，使比较臂的四挡电阻都能被充分利用，从而提高测量准确度。

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4．当测量电感线圈(如电机或变压器绕组)的直流电阻时，应先按下电源按钮SB1，再按下检流计按钮SB2；测量完毕，应先松开检流计按钮，后松开电源按钮。以免被测线圈产生的自感电动势损坏检流计。5．电桥电路接通后，若检流计指针向“+”方向偏转，应增大比较臂电阻；反之则应减小比较臂电阻。如此反复调节各比较臂电阻，直至检流计指针指零，电桥处于平衡状态为止。常用电子仪器及测量*

6．电桥使用完毕，应先切断电源，然后拆除被测电阻，最后将检流计锁扣锁上，以防搬动过程中损坏检流计。对于没有锁扣的检流计，应将按钮“G”断开，它的常闭触点会自动将检流计短路，使可动部分受到保护。7．发现电池电压不足应及时更换，否则将影响电桥的灵敏度。当采用外接电源时，必须注意电源极性。将电源的正、负极分别接到“+”、“﹣”端钮，且不要使外接电源电压超过电桥说明书上的规定值，否则有可能烧坏桥臂电阻。常用电子仪器及测量*

第二节示波器示波器是一种利用示波管作为显示器的电子测量仪器。它能将电信号随时间变化的过程转换成可直接观察的波形。示波器用途非常广泛，既可用于观察被测信号的波形，也可用于测量被测信号的电压、频率、周期、相位，还可间接观测电路的有关参数及各种元器件的伏安特性。示波器是一种不可缺少的测量仪器。本节主要介绍通用示波器。SB-10型通用示波器的面板布置如图10．3所示。常用电子仪器及测量*

图10．3SB-10型通用示波器的面板布置图

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一、示波器的主要特点示波器与其它的测量仪器相比较，具有以下几个主要特点。1．既能显示被测信号的波形，又可用于测量其瞬时值。2．测量灵敏度高，过载能力强。3．工作频带宽，显示速度快。4．输入阻抗高，对被测电路影响小。5．能方便地扩展测量功能；配以变换器，还可观测各种非电量。常用电子仪器及测量*

二、通用示波器各旋钮的作用1．Y轴衰减：改变Y轴衰减器的衰减倍数，可以得到被测电压不衰减、衰减为1/10及衰减为1/100三个挡位。配合“Y轴增幅”调节，使显示波形的垂直幅度大小适中。2．Y轴增幅：调节显示波形在垂直方向的幅度。3．Y轴位移：调节显示波形在垂直方向的位置，使波形上下平移。4．X轴衰减：改变X轴衰减器的衰减倍数，分别为1、1/10、1/100三挡。若拨在“扫描”挡，则信号来自扫描发生器。常用电子仪器及测量*

5．X轴增幅：调节显示波形在水平方向的幅度。6．X轴位移：调节显示波形在水平方向的位置，使波形左右平移。7．扫描范围：粗调锯齿波扫描电压的频率，可改变显示波形的个数。8．扫描微调：微调锯齿波扫描电压的频率，使锯齿波扫描电压周期等于被测信号周期的整数倍。9．整步选择：分四挡，其中“内+”、“内﹣”取自Y轴放大器，分+、﹣极性；“电源”取自机内6．3V交流电压；“外”挡指外加同步信号，由“整步输入”端引入。常用电子仪器及测量*

10．整步增幅：可以调节整步电压的大小，使显示波形稳定。11．辉度：调节示波管控制栅极的直流负电位，起到调节光点亮度的作用。12．聚焦：调节示波管第一阳极的正电压，使电子束聚焦，光点细小。在机壳后面还设有“辅助聚焦”螺丝，它是通过改变示波管第二阳极的电位来调节聚焦的。常用电子仪器及测量*

三、示波器的使用和使用时应注意的事项l．使用之前要先检查电网电压是否超过±10%,仪器的熔丝是否完好，面板上各旋钮有无损坏，转动是否灵活。2．将电源插头接到220V交流电源上。打开电源开关，指示灯应发亮，表明仪器进入预备工作状态，预热5分钟后才能正常使用。3．调节“辉度”旋钮，使亮度适中。应注意光点不宜太亮，也不宜长时间停留在一点上，以延长示波管的使用寿命。常用电子仪器及测量*

4．调节“聚焦”旋钮，使屏幕上呈现的光点直径不大于1毫米。5．调节“X轴位移”和“Y轴位移”旋钮，把光点调到屏幕正中位置,以减少测量误差。6．当Y轴输入信号时，应将被测信号接在“Y轴输入”和“接地”端，再根据被测信号幅度，选择适当的“Y轴衰减”挡位。常用电子仪器及测量*

7．在观测Y轴输入信号的波形时，应取机内扫描，将“X轴衰减”置于“扫描”位置，然后将“扫描范围”置于所选择的频率挡。扫描频率应根据“Y轴输入电压的频率为扫描频率的整数倍”。这个原则来选择，该倍数就是能在荧光屏上看到完整被测波形的个数。例如，Y轴输入频率为200Hz，要在屏幕上看到四个完整的波形时，则扫描频率应取，200/4=50Hz。此时，应将“扫描范围”置于10Hz~100Hz挡，并缓慢调节“扫描微调”旋钮，使扫描频率为50Hz，则屏幕上就会显示出四个完整的波形。常用电子仪器及测量*

8．为使波形稳定，扫描信号必须由输入信号整步。当Y轴输入信号时，“整步选择”旋钮应置于“内+”或“内﹣”挡。先调节“扫描微调”，使波形趋于稳定，再调节“整步增幅”，适当增大整步电压，即可使波形稳定。9．如需观测220V工频交流电波形时，可将“试验电压”和“Y轴输入”的两个端钮用导线连接起来。此时，试验电压由机内电源变压器上6．3V、50Hz电源提供，整步选择应置于电源挡。常用电子仪器及测量*

10．使用过程中暂时不测量波形时，最好将“扫描范围”置于“10~100”挡。不要频繁开关电源，防止损伤示波管。11．由于人体上有50Hz感应交流电压；其数量级可能远大于被测信号电平。因此在观测波形时，应避免人体触及Y轴输入端。12．示波器应置于通风干燥处，防止受潮。保管示波器时，要定期(如一个月)通电工作一段时间(2小时为宜)。常用电子仪器及测量*

第三节晶体管特性图示仪晶体管特性图示仪简称为图示仪，是一种能在示波管屏幕上直接显示出各种半导体器件的特性曲线的测量仪器。通过测试开关的转换，图示仪可测定各种晶体二极管的伏安特性，三极管在共集、共基、共射状态下的输入、输出特性，场效应管的转移特性以及极限特性等。此外，还可测量出其他半导体器件的有关特性。图示仪在半导体器件的测量中可谓是用途最广、使用最多的侧量仪器之一。常用电子仪器及测量*

一、面板介绍（一）XJ4810型图示仪的面板图如图10．4所示。

面板上的开关、旋钮按功能可划分为六个部分，即电源与示波管控制部分、集电极电源、Y轴部分、X轴部分、显示部分及阶梯信号部分。现将各部分的主要开关及旋钮的作用说明如下。常用电子仪器及测量*

图10．4XJ4810型图示仪的面板图常用电子仪器及测量*

1．电源及示波管控制部分这一部分包括“聚焦”、“辅助聚焦”、“辉度”及“电源开关”。其中“辉度”与“电源开关”由一推拉式电位器完成，旋钮拉出时电源接通，指示灯亮。2．集电极电源（1）“峰值电压范围”按钮开关：用于选择集电极电源电压的最大值。其中“AC”档能使集电极电源变为双向扫描，使屏幕同时显示出被测二极管的正、反向特性曲线。当电压范围由低档换向高档时，应先将“峰值电压％”旋钮旋至0。常用电子仪器及测量*

（2）“峰值电压％”旋钮：使集电极电源在确定的峰值电压范围内连续变化。（3）“+、﹣”极性按键开关按下时集电极电源极性为负，弹起时为正。（4）“电容平衡”、“辅助电容平衡”旋钮调节仪器内部的电容性电流，使之当Y轴为较高电流灵敏度时容性电流最小，即屏幕上的水平线基本重叠为一条。一般情况下无须经常调节这两个旋钮。（5）“功耗限制电阻”开关用于改变集电极回路中电阻的大小。测量被测管的正向特性时应置于低阻档，测量反向特性时应置于高阻档。常用电子仪器及测量*

3．Y轴部分（1）“电流／度”开关是测量二极管反向漏电流IB及三极管集电极电流IC的量程开关。当开关置于“”位置时，可使屏幕Y轴代表基极电流或电压；当开关置于“外接”时；Y轴系统处于外接收状态，外输入端位于仪器左侧面。（2）移位旋钮除作垂直移位外，还兼作倍率开关，即当旋钮拉出时(相应指示灯亮)之可将Y轴偏转因数缩小为原来的l／10。（3）“增益”电位器用于调整Y轴放大器的总增益，即Y轴偏转因数。一般情况下不需要经常调整。常用电子仪器及测量*

4．X轴部分（1）“电压／度”开关是集电极电压UCE及基极电压UBE的量程开关。当开关置于“”位置时，可使屏幕X轴代表基极电流或电压；当开关置于“外接”时，X轴系统处于外接收状态，外输入端位于仪器左侧面。（2）“增益”电位器用于调整X轴放大器的总增益，即X轴偏转因数。一般情况下不需要经常调整。常用电子仪器及测量*

5．显示部分（1）“转换”按键开关用于同时转换集电极电源及阶梯信号的极性，以简化NPN型管与PNP型管转测时的操作手续。（2）“⊥”按键开关开关按下时，可使X、Y放大器的输入端同时接地，以确定零的基准点。（3）“校准”按键开关用于校准X轴及Y轴的放大器增益。开关按下时，光点应在屏幕有刻度的范围内从左下角准确地跳向右上角，否则应通过调节X轴或Y轴的“增益”电位器来校准。常用电子仪器及测量*

6．阶梯信号（1）“电压一电流／级”开关即阶梯信号选择开关，用于确定每级阶梯的电压值或电流值。（2）“串联电阻”开关用于改变阶梯信号与被测管输入端之间所串接的电阻的大小，但只有当“电压一电流／级”开关置于电压档时，本开关才有作用。（3）“级／簇”旋钮用于调节阶梯信号一个周期的级数，可连续调节。常用电子仪器及测量*

（4）“调零”旋钮用于调节阶梯信号起始级的电平，正常时该级应为零电平。（5）“+、–”极性按键开关用于确定阶梯信号的极性。（6）“重复一关”按键开关当开关弹起时，阶梯信号重复出现，用作正常测试；当开关按下时，阶梯信号处于待触发状态。常用电子仪器及测量*

（7）“单簇按”按钮与“重复一关”按键开关配合使用。当阶梯信号处于调节好的待触发状态时，按下该钮，对应指示灯亮，阶梯信号出现一次，然后又回至待触发状态。

图10．5XJ4810型图示仪测试台的面板图

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(二)XJ4810型图示仪测试台的面板图如图10．5所示。各按键开关作用如下。1．“左”按键开关开关按下时，接通测试台左边的被测管。2．“右”按键开关开关按下时，接通测试台右边的被测管。常用电子仪器及测量*

3．“二簇”按键开关开关按下时，图示仪自动地交替接通左、右两只被测管，此时可从屏幕上同时观测到两管的特性曲线，以便对它们进行比较。4．“零电压”按钮按钮按下时，将被测管的基极接地。5．“零电流”按钮按钮按下时，将被测管的基极开路，可用于测量ICEO、BUcEo等参数。常用电子仪器及测量*

二、使用方法1．开启电源，指示灯亮，预热十分钟再进行测试。2．调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”旋钮，使屏幕上的光点或线条清晰。3．X、Y灵敏度校准。将“峰值电压％”旋钮旋至0，屏幕上的光点移至左下角，按下显示部分中的“校准”按键开关，此时光点应准确地跳向右上角。若跳偏该位置，则应通过调节X轴或Y轴的“增益”电位器来校准。常用电子仪器及测量*

4．阶梯调零。当测试中需要用到阶梯信号时，必须先进行阶梯调零，其过程如下：将阶梯信号及集电极电源均置于“+”极性，“电压／度”置于1V／度，“电流／度”置于“”，“电压一电流／级”置于0．05V／级，“重复一关”置于重复，“级／簇”置于适中位置，“峰值电压范围“”置于10V档,调节“峰值电压％”旋钮使屏幕上的扫描线满度，然后按下“⊥”按键，观察此时光点在屏幕上的位置，再将按键复位，调节“调零”旋钮使阶梯波的起始级处于光点的位置，这样，阶梯信号的零电平即被调准。常用电子仪器及测量*

第四节信号发生器信号发生器是在电子测量中提供符合一定技术要求的电信号的仪器。是最基本、最普通，也是应用最广泛的电子测量仪器之一。许多电参量的测量都需要用到信号发生器。一、信号发生器的分类信号发生器用途广泛，种类繁多，按工作频率分类可分为以下六种类型：1．超低频信号发生器,指工作频率范围为0．001HZ~1kHZ。常用电子仪器及测量*

2．低频信号发生器,指工作频率范围为1HZ~1MHZ。3．视频信号发生器,指工作频率范围为20HZ~10MHZ。4．高频信号发生器,指工作频率范围为100kHZ~30MHZ。5．甚高频信号发生器,指工作频率范围为4MHZ~300MHZ。6．超高频信号发生器,指工作频率范围为300MHZ以上。常用电子仪器及测量*

二、XD7型低频信号发生器的面板布置XD7型低频信号发生器的面板布置如图10．6所示。各旋钮及接线柱的作用如下：1．波段旋钮：选择输出信号的频率范围。2．频率旋钮：配合波段旋钮，在已选定的频率范围内连续调节输出信号的频率。3．阻抗衰减旋钮：为得到最大的输出功率，应使阻抗衰减旋钮置于适当位置。4．电压调节旋钮：配合阻抗衰减旋钮，选择输出电压的幅度。常用电子仪器及测量*

图10．6XD7型低频信号发生器面板布置图常用电子仪器及测量*

三、XD7型低频信号发生器的使用方法1．仪器通电之前，应先检查电源的进线，再将电源线接入220V交流电源上。2．开机前，应将“电压调节”旋钮旋至最小，输出信号用电缆从“电压输出”插口或“功率输出”插口引出。如需要平衡输出，可将阻抗衰减旋钮置于600Ω或5kΩ处，再将功率输出接线柱的接地片取下，输出引线接在两个红色接线柱上即可，此时，连接本仪器的其他仪器也不应有接“地”(仪器外壳)端。常用电子仪器及测量*

3．接通电源开关，将“波段”旋钮置于所需挡位，调节“频率”旋钮至所需输出频率(由频率刻度盘上可以观察输出频率)。4．按所需信号电压的大小及阻抗值,选择“阻抗衰减”旋钮并调节“电压调节”旋钮,电压表即可指示出衰减前的输出电压值。四、正弦信号发生器的主要技术特性正弦信号发生器的主要技术特性是频率特性和输出特性。常用电子仪器及测量*

1．频率特性频率特性包括有效频率范围、频率准确度和频率稳定度。各项指标均能得到保证的输出频率范围称为信号发生器的有效频率范围。频率准确度是指实际频率值与频率标称值的相对误差。频率稳定度是指在一定时间间隔内频率的相对变化，它表征频率源维持工作于恒定频率的能力。常用电子仪器及测量*

2．输出特性输出特性主要有输出阻抗、输出电平及其平坦度。输出阻抗的高低随信号发生器类型而异。低频信号发生器一般有50Ω、600Ω、5kΩ、等几种不同的输出阻抗。输出电平表征信号发生器所能提供的最大和最小输出电压(或功率)的调节范围。输出电平的平坦度是指在有效频率范围内，输出电平随频率变化的程度。信号发生器大多加有自动电平控制电路。常用电子仪器及测量*

五、XD7型低频信号发生器的技术指标1．频率范围20Hz～200kHz，分四个频段，用转换开关切换。2．频率刻度的基本误差基本误差≤±2％±1Hz(预热30分钟后)。3．最大信号输出电压输出：600Ω负载时，20Hz～200kHz，电压≥5V。功率输出：8Ω、600Ω、5kΩ负载时，20Hz~20kHz，功率≥5W。4．功率衰减器共分0dB，20dB，40dB，60dB和80dB五挡。衰减误差≤1dB(20Hz～20kHz)。5．衰减器输出阻抗0dB时为600Ω；20dB时为60Ω；40dB、60dB、80dB时均为10Ω。6．电源220V±10％，50Hz±4％，约60VA。常用电子仪器及测量*

第五节晶体管毫伏表测量交流电压时,有许多交流电表却难以胜任电压测量。晶体管毫伏表是一种专门用来测量正弦交流电压有效值的交流电压表。晶体管毫伏表从测量频率范围来分有：低频晶体管毫伏表；高频晶体管毫伏表；超高频晶体管毫伏表；视频毫伏表。下面以DA-16晶体管毫伏表为例来进行介绍。常用电子仪器及测量*

一、结合面板学习使用DA-16型晶体管毫伏表。图10．7是DA-16型晶体管毫伏表的面板图。它与普通万用表有些相似，由表头、刻度面板和量程转换开关等组成，不同的是它的输入线不用万用表那样的两支表笔，而用同轴屏蔽电缆，电缆的外层是接地线，其目的是为了减小外来感应电压的影响，电缆端接有两个鳄鱼夹子，用来作输入接线端。毫伏表的背面连着220V的工作电源线。使用220V交流电降压整流后供毫伏表作工作电源。常用电子仪器及测量*

图10．7DA－16型晶体管毫伏表面板图10．8毫伏表的刻度面板常用电子仪器及测量*

DA-16可在20Hz~1MHz的频率范围内测量100μV~300V的交流电压。共分11档量程。各档量程上并列有分贝数(dB)，可用于电平测量。表盘按正弦波的有效值刻度，电压指示为正弦波有效值。图10．8为毫伏表的刻度面板，共有三条刻度线，第一、二条刻度是用来观察电压值指示数，标有0～10的第一条刻度适用于0．1、1、10量程档位，标有0～3的第二条刻度适用于0．3、3、30、300量程档位。