电子测量仪器 第3版 课件 项目7 元器件参数测量

《电子测量》项目七元器件参数测量

项目七

元器件参数测量

本章提要

电子元器件是构成电子产品和设备最基本的单元，其参数的准确性和质量的好坏对整机性能的优劣起着决定性作用。因此，元器件参数的测量具有十分重要的意义。

最基本、最常用的元件是电阻器、电容器和电感器。其参数一般有电阳值、电感量、电容量、损耗因数、品质因数Q等。对这些参数的测量方法通常采用电桥法和谐振法，分别使用电桥和Q表。随着微处理器技术的发展,数字化、自动化测量元件参数的仪器日益普及。

最常用的半导体器件是二极管、双极型晶体管、闸流品体管及光电器件等，其参数各异。根据所测参数，半导体器件常用晶体管特性图示仪来测试其直流参数和交流参数等。

元件参数测量本项目主要介绍电桥、Q表和半导体管特性图示仪的使用方法。任务1电桥的使用任务描述工作在低频电路中的元件参数通常采用电桥法进行测量，它是把被测量与同类性质的标准量进行比较，从而确定被测量大小的方法。电桥就是利用电桥法原理制成的测量仪器。电桥通常是在低频(如1kHz)情况下用于测量元件的参数，其测量准确度远高于伏安法和万用表测量电阻的方法。通常把电桥分为直流电桥(包括直流单臂电桥和直流双臂电桥)和交流电桥(包括电感电桥、电容电桥和万用阻抗电桥)两大类。知识要点1、用电桥简介同时具备测量R、L、C三个参数功能的电桥，通称为万用电桥。万用电桥主要由桥体交流电源(1kHz晶体管振荡器)和品体管检流计(指零仪)三部分组成，如图所示。桥体是电桥的核心部分，由标准电阻、标准电容和转换开关组成。通过转换开关的切换，电桥构成不同形式的电路，对R、L、C进行测量。2、QS18A型万用电桥主要技术指标(1)电容测量100pF~1000uF，分8挡。

(2)电感测量1.0wH~110H，分8挡。(3)电阻测量12~10M2，分8挡。知识要点QS18A型万用电桥控制面板知识要点项目功能项目功能“被测”接线柱用来连接被测元件接地端与仪器机壳相连“外接”插孔用来外接音频电源“灵敏度”旋钮用以控制电桥放大器的增益。测量过程中，从低到高逐渐调节灵敏度“外/内1kHz”开关用来选择内部或外部电源“读数”旋钮调节电桥平衡状态，分粗调和细调“量程”开关根据面板所指量程进行选择“损耗微调”旋钮可微调平衡时的损耗，一般情况下应在“0”位置“损耗倍率”开关测电容时置于“D×1”或“D×0.1”，测电感时置于“Q×1”“损耗平衡”旋钮可指示被测电容、电感的损耗读数“平衡指示”电表指示电桥平衡状态“测量选择”开关根据元件测试内容选择开关操作指导1、测量电阻估计被测电阻的大小，将“量程”开关置于适当的位置。如被测电阻在10Ω以内，“量程”开关应置于“1Ω”或“10Ω”位置，“测量选择”开关应置于“R≤10”位置；否则，上述两开关应分别置于“100Ω~10MΩ”及“R>10”位置。调节“读数”旋钮，使电桥达到平衡，此时被测电阻为Rx=“量程”开关指示值ד读数”指示值操作指导2、测量电容估计被测电容的大小，将“量程”开关置于适当的位置（例如，测470pF的电容时置于“1000pF”位置）；将“测量选择”开关置于“C”，“损耗倍率”开关置于“D×0.1”（测一般电容）或“D×1”（测电解电容）的位置；反复调节“读数”和“损耗平衡”旋钮，使“平衡指示”电表指零。在调节过程中，应逐渐增大“灵敏度”，使电桥达到平衡，此时被测电容量和损耗因数分别为Cx=“量程”开关指示值ד读数”指示值Dx=“损耗倍率”指示值ד损耗平衡”指示值操作指导3、测量电感估计被测电感的大小，将“量程”开关置于适当的位置；将“测量选择”开关置于“L”，“损耗倍率”开关置于适当的位置（测空芯线圈放在“Q×1”量程，此时Q=1/D）；反复调节“读数”和“损耗平衡”旋钮，使电桥达到平衡，此时被测电感量和品质因数分别为Lx=“量程”开关指示值ד读数”指示值Qx=“损耗倍率”指示值ד损耗平衡”指示值知识拓展TH2811型LCR数字电桥的控制面板知识拓展1、使用方法接通电源，预热10min后，进行如下调节：（1）清零

清零的目的是在元件测量之前，将测试电缆或测试夹具上的杂散电抗和引线电阻等参数测量出来，并将其存储在仪器中，在测量元件参数时，自动扣除上述参数，以提高仪器测量精度。清零分短路清零和开路清零。清零步骤如下：1）按一下“清零”键，仪器显示器A（DISPLAYA）显示“CLEAR”，显示器B（DISPLAY）显示“SH”。2）使用随机配置的专用短路片或低阻导线将测试端HD（电压激励高端）、HS（电压取样高端）、LD（电压激励低端）、LS（电压取样低端）可靠短路。3）再按一下“清零”键，仪器短路清零，然后显示器A显示“CLEAR”，显示器B显示“OP”。4）将仪器测试端开路。5）再按一下“清零”键，仪器开路清零后退出清零状态。知识拓展（2）设置

选择测试频率（100Hz、1kHz、10kHz）、元件连接方式（串联或并联）和测试内容（LCR），“锁定”处于“OFF”状态。（3）连接被测元件

选用合适的测试夹具或测试电缆。根据被测内容分别从显示器A（主参数）、显示器B（副参数）中读出参数。（4）量程固定

“锁定”处于“ON”状态时，可使量程固定，便于批量测试时使用。2、使用注意事项1）应根据元件不同的工作频率选择频率源。2）选用测试电缆时，应将HD与HS短接，LD与LS短接，触点清洁、可靠。对具有屏蔽外壳的元件，应把屏蔽层和仪器接地相连。3）测试大容量电容器之前，应将电容器充分放电。4）合理选择“方式”，低阻抗元件宜选用串联方式，高阻抗元件宜选用并联方式。5）被测元件及连接导线应远离强电磁场，以免对测量产生干扰。任务2Q表的使用任务描述工作在高频电路中的元件参数通常采用谐振法进行测量，谐振测量法就是把被测元件接入LC回路，然后调节回路参数使之产生谐振，再根据相应的关系来确定被测量的数值，如高频Q表。电桥用于低频情况下测量集总元件（R、L、C）参数，而测量高频集总元件参数，在测量精确度要求不高时，常使用谐振法。用谐振法原理组成的Q表使用简便、工作频带宽、成本低，因此，在高频信号情况下广泛使用Q表。知识要点1、Q表的组成如图所示是Q表电路原理框图，其电路组成包括信号源、耦合电路、因值电压表及测量用的谐振回路，内部装有空气可变电容器Ca作为标准元件。知识要点2、QBG-3D型Q表简介QBG-3D型Q表是QBG-3型Q表的更新产品。它以单片机作为仪器的控制、测量核心处理器，采用频率数字锁定、标准频率测试点自动设定、谐振点自动搜索、因值量程自动转换、数码显示等新技术，其调谐测试电路的残余电感非常低。（1）主要技术指标1）因值测量范围：1~999分4挡，3位数字显示，自动换挡；固有误差≤5%±满度值的2%。2）电感测量范围：0.1uH~1H，误差<5%±0.03uH。3）电容基本测量范围：1~460pF；主电容器调节范围为40~500pF；准确度为150pF以下±1.5pF，150pF以上±1%；微调电容器为-3pF~0~3pF；准确度为±0.2pF。4）振荡频率范围：25kHz~50MHz，分7挡。知识要点QBG-3D型Q表控制面板操作指导项目操作步骤Q值的测量①将被测线圈接在仪器顶部面板上的“Lx”接线柱上

②选择适当的工作“频段”和工作“频率”

③将“微调电容”调到“0”

④先调节“主电容”到谐振，再调节“微调电容”到精确的谐振点（因指示值最大），此时Q的读数即为Lx的因值。电感量的测量①将被测线圈接在“Lx”接线柱上

②根据线圈的大约电感量在面板对照表上选择一标准频率，然后调节“频段”和“频率”到这一点频率上。

③“微调电容”调到“0”上，调节“主电容”到测试回路谐振，根据刻度盘所指数值和对照表上的电感值范围，得到线圈的有效电感量。操作指导电容量的测量小于460pF电容的测量大于460pF电容的测量①取一只适当容量的标准电容器Cs3接在“Cx”接线柱上

②同小于460pF电容器的测量中的①②项

③取下标准电容器，将被测电容器接到“Cx”接线柱上，调节“主电容”到谐振，此时“主电容”为Cs2则可由下式算出Cx=Cs3+Cs1-Cs2线圈分布电容的测量操作指导Q合格预置①选择元器件的工作频率

②将一个合格的电感接入调谐测试电路，使Q值读数指示在所需预置Q值上

③按“Q设置”合格按键，使“合格”指示灯亮，同时仪器发出鸣叫声，这样，就完成了Q值预置

④换上要测试的元件，微调“调谐电容”至调谐点，如果该器件的因值大于设定的Q值，“合格”指示灯就亮。标准测试频率按键测试元器件时，预先选择频段，再按一下“标频”设置键，仪器自动设置测试频率。谐振点自动

搜索功能①把元件接在接线柱上

②主电容调到中间位置

③按一下“扫描”键，仪器自动搜索谐振点。扫描完毕后，一起将停在元件的谐振频率附近。如果要退出搜索状态，可再按一次“扫描”键。操作指导测量电感频率表知识拓展1、QBG-3B型高频Q表主要技术指标

（1）因值测量范围10～1000，分4挡。

（2）电感量测量范围0.1uH～100mH，分6挡。

（3）电容量测量范围1～460pF。

（4）振荡频率范围50kHz～50MHz，分6挡。

2、QBG-3B高频Q表控制面板知识拓展3、使用方法

（1）测试前准备

1）仪器水平放置：先校准Q值指示表的机械零点，并将读数微调度盘调到零。

2）接通电源：预热30min以上，待仪器稳定后再进行测量。

3）每次测试前：应先短接接线柱两端，进行零点校准。

（2）高频线圈Q值的测量

1）将被测线圈接在接线柱上：选择测量频段，并调节振荡频率到所需频率值上。

2）估计被测线圈的Q值：将Q值范围开关放在适当的位置上。

3）调节主电容器远离谐振点位置：使Q值指示表指示最小，再调Q值零位校准旋钮，使Q值指示为零。

4）调节主电容器到谐振点，再调微调电容器到精确谐振点，即Q值指示表指在最大值，此时读数即为被测线圈的有效值Qe。

（3）高频线圈电感量的测量

1）将被测线圈接在Lx计接线柱上；估计被测线圈的电感量，在面板对照表上选择一个标准频率，将振荡频率调到这一标准频率。

2）估计线圈的Q值：将Q值范围放在适当的位置上。

3）调节主电容器到谐振点，这时读数盘上指示的读数再乘以对照表上所指的倍数，即为线圈的有效电感量。

任务3半导体管特性图示仪的使用任务描述分立半导体器件通常是指二极管、晶体管、场效应晶体管、晶闸管等器件。这些半导体器件在电子产品和设备中起核心作用，其参数的大小和稳定性，直接关系到整机的质量和工作状态。半导体管特性图示仪为半导体器件参数的测试提供了一种有效的手段。半导体管特性图示仪是一种采用图示法直接在示波管上显示各种半导体器件特性曲线的多用途测试仪器，通过仪器的标尺刻度可直接读出半导体器件的各项参数。

技术指标名称技术指标Y轴偏转因数10uA/DIV～0.5A/DIV,分15挡，误差≤±3%0.2～5uA/DIV,分5挡；其中，2～5uA/DIV,误差≤±3%；0.2uA/DIV、0.5uA/DIV、1uA/DIV,误差分别≤±20%、±10%、±5%基极电流或基极源电压0.05uA/DIV,误差≤±3%外接输入0.05uA/DIV,误差≤±3%偏转倍率×0.1，误差：±（10%±10mA）X轴偏转因数0.05～50V/DIV,分10挡，误差≤±3%0.05～1V/DIV,分5挡，误差≤±3%0.05V/DIV，误差≤±3%外接输入0.05V/DIV，误差≤±3%技术指标名称技术指标阶梯信号阶梯电流范围0.2uA/级～50mA/级，分17挡。其中，1uA/级～50mA/级，误差≤±5%；0.2uA/级，误差≤7%阶梯电压范围0.05～1V/DIV，分5挡，误差≤±5%串联电阻0、10kΩ、10MΩ，分3挡，误差≤±10%每簇级数1～10连续可调每秒级数200极性正、负分2挡集电极扫

描信号峰值电压（峰值电流容量）0～10V(5A)、0～50V(1A)、0～100V(0.5A)、0～500V(0.1A)功耗限制电阻0～0.5MΩ，分11挡，误差≤±10%知识要点XJ4810型半导体特性图示仪控制面板知识要点知识要点知识要点

操作指导1、使用方法

（1）开启电源

开启后指示灯亮，预热15min后再进行测试。

（2）调节“辉度”“聚焦”“辅助