常用電子儀器的使用及用萬用表測試晶體二極管、三極管

1、.常用電子儀器的使用及用萬用表測試晶體二極管、三極管一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、學(xué)習(xí)電子電路實(shí)驗(yàn)中常用的電子儀器示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表、頻率計(jì)等的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確使用方法。 2、初步掌握用雙蹤示波器觀察正弦信號波形和讀取波形參數(shù)的方法。 3、掌握萬用表的使用及用萬用表粗測晶體三極管、三極管的質(zhì)量的好壞及管腳的判斷。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 1、 函數(shù)信號發(fā)生器 2、 雙蹤示波器3、 萬用表 4、電阻、電容、二極管、三極管三、實(shí)驗(yàn)原理在模擬電子電路實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用的電子儀器有示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及頻率計(jì)等。它們和萬用電表一起，可以完成對模擬電子電路的

2、靜態(tài)和動態(tài)工作情況的測試。實(shí)驗(yàn)中要對各種電子儀器進(jìn)行綜合使用，可按照信號流向，以連線簡捷，調(diào)節(jié)順手，觀察與讀數(shù)方便等原則進(jìn)行合理布局，各儀器與被測實(shí)驗(yàn)裝置之間的布局與連接如圖11所示。接線時應(yīng)注意，為防止外界干擾，各儀器的共公接地端應(yīng)連接在一起，稱共地。信號源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或?qū)Ｓ秒娎|線，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導(dǎo)線。圖11 模擬電子電路中常用電子儀器布局圖 1、 示波器示波器是一種用途很廣的電子測量儀器，它既能直接顯示電信號的波形，又能對電信號進(jìn)行各種參數(shù)的測量。現(xiàn)著重指出下列幾點(diǎn)：1）、尋找掃描光跡將示波器Y軸顯示方式置“Y1”或“Y2”，輸入耦合方式置

3、“GND”，開機(jī)預(yù)熱后，若在顯示屏上不出現(xiàn)光點(diǎn)和掃描基線，可按下列操作去找到掃描線：適當(dāng)調(diào)節(jié)亮度旋鈕。觸發(fā)方式開關(guān)置“自動”。適當(dāng)調(diào)節(jié)垂直（）、水平（）“位移”旋鈕，使掃描光跡位于屏幕中央。（若示波器設(shè)有“尋跡”按鍵，可按下“尋跡”按鍵，判斷光跡偏移基線的方向。） 2）、雙蹤示波器一般有五種顯示方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1Y2”三種單蹤顯示方式和“交替”“斷續(xù)”二種雙蹤顯示方式。“交替”顯示一般適宜于輸入信號頻率較高時使用。“斷續(xù)”顯示一般適宜于輸入信號頻率較底時使用。3）、為了顯示穩(wěn)定的被測信號波形，“觸發(fā)源選擇”開關(guān)一般選為“內(nèi)”觸發(fā)，使掃描觸發(fā)信號取自示波器內(nèi)部的Y通道。4）、觸發(fā)

4、方式開關(guān)通常先置于“自動”調(diào)出波形后，若被顯示的波形不穩(wěn)定，可置觸發(fā)方式開關(guān)于“常態(tài)”，通過調(diào)節(jié)“觸發(fā)電平”旋鈕找到合適的觸發(fā)電壓，使被測試的波形穩(wěn)定地顯示在示波器屏幕上。有時，由于選擇了較慢的掃描速率，顯示屏上將會出現(xiàn)閃爍的光跡，但被測信號的波形不在X軸方向左右移動，這樣的現(xiàn)象仍屬于穩(wěn)定顯示。5）、適當(dāng)調(diào)節(jié)“掃描速率”開關(guān)及“Y軸靈敏度”開關(guān)使屏幕上顯示一二個周期的被測信號波形。在測量幅值時，應(yīng)注意將“Y軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時針旋到底，且聽到關(guān)的聲音。在測量周期時，應(yīng)注意將“X軸掃速微調(diào)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時針旋到底，且聽到關(guān)的聲音。還要注意“擴(kuò)展”旋鈕的位置。根

5、據(jù)被測波形在屏幕坐標(biāo)刻度上垂直方向所占的格數(shù)（div或cm）與“Y軸靈敏度”開關(guān)指示值（v/div）的乘積，即可算得信號幅值的實(shí)測值。根據(jù)被測信號波形一個周期在屏幕坐標(biāo)刻度水平方向所占的格數(shù)（div或cm）與“掃速”開關(guān)指示值（t/div）的乘積，即可算得信號頻率的實(shí)測值。 2、函數(shù)信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三角波三種信號波形。輸出電壓最大可達(dá)20VPP。通過輸出衰減開關(guān)和輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕，可使輸出電壓在毫伏級到伏級范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。函數(shù)信號發(fā)生器的輸出信號頻率可以通過頻率分檔開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。函數(shù)信號發(fā)生器作為信號源，它的輸出端不允許短路。3、 交流毫伏表交流毫伏表只能在其工

6、作頻率范圍之內(nèi)，用來測量正弦交流電壓的有效值。為了防止過載而損壞，測量前一般先把量程開關(guān)置于量程較大位置上，然后在測量中逐檔減小量程。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一）雙蹤示波器的使用及測試 1、用機(jī)內(nèi)校正信號對示波器進(jìn)行自檢。 1) 掃描基線調(diào)節(jié)將示波器的顯示方式開關(guān)置于“單蹤”顯示（Y1或Y2），輸入耦合方式開關(guān)置“GND”，觸發(fā)方式開關(guān)置于“自動”。開啟電源開關(guān)后，調(diào)節(jié)“輝度”、“聚焦”、“輔助聚焦”等旋鈕，使熒光屏上顯示一條細(xì)而且亮度適中的掃描基線。然后調(diào)節(jié)“X軸位移”（）和“Y軸位移”( )旋鈕，使掃描線位于屏幕中央，并且能上下左右移動自如。2）測試“校正信號”波形的幅度、頻率將示波器的“校正信號”通

7、過專用電纜線引入選定的Y通道（Y1或Y2），將Y軸輸入耦合方式開關(guān)置于“AC”或“DC”，觸發(fā)源選擇開關(guān)置“內(nèi)”，內(nèi)觸發(fā)源選擇開關(guān)置“Y1”或“Y2”。調(diào)節(jié)X軸“掃描速率”開關(guān)（t/div）和Y軸“輸入靈敏度”開關(guān)（V/div），使示波器顯示屏上顯示出一個或數(shù)個周期穩(wěn)定的方波波形。a. 校準(zhǔn)“校正信號”幅度將“y軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置“校準(zhǔn)”位置，“y軸靈敏度”開關(guān)置適當(dāng)位置，讀取校正信號幅度，記入表11。表11標(biāo) 準(zhǔn) 值實(shí) 測 值幅 度Up-p(V)頻 率f(KHz)上升沿時間S下降沿時間S 注：不同型號示波器標(biāo)準(zhǔn)值有所不同，請按所使用示波器將標(biāo)準(zhǔn)值填入表格中。b. 校準(zhǔn)“校正信號”頻率 將“

8、掃速微調(diào)”旋鈕置“校準(zhǔn)”位置，“掃速”開關(guān)置適當(dāng)位置，讀取校正信號周期，記入表11。 c 測量“校正信號”的上升時間和下降時間 調(diào)節(jié)“y軸靈敏度”開關(guān)及微調(diào)旋鈕，并移動波形，使方波波形在垂直方向上正好占據(jù)中心軸上，且上、下對稱，便于閱讀。通過掃速開關(guān)逐級提高掃描速度，使波形在X軸方向擴(kuò)展（必要時可以利用“掃速擴(kuò)展”開關(guān)將波形再擴(kuò)展10倍），并同時調(diào)節(jié)觸發(fā)電平旋鈕，從顯示屏上清楚的讀出上升時間和下降時間，記入表11。 2、用示波器測量信號參數(shù) 調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器有關(guān)旋鈕，使輸出頻率分別為100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，有效值均為1V（交流毫伏表測量值）的正弦波信號。改變示波器“掃

9、速”開關(guān)及“Y軸靈敏度”開關(guān)等位置，測量信號源輸出電壓頻率及峰峰值，記入表12。表12信號電壓頻率示波器測量值示波器測量值周期（ms）頻率（Hz）峰峰值（V）有效值（V）100Hz1KHz10KHz100KHz3、測量兩波形間相位差1) 觀察雙蹤顯示波形“交替”與“斷續(xù)”兩種顯示方式的特點(diǎn)Y1、Y2均不加輸入信號，輸入耦合方式置“GND”，掃速開關(guān)置掃速較低擋位（如0.5sdiv擋）和掃速較高擋位（如5Sdiv擋），把顯示方式開關(guān)分別置“交替”和“斷續(xù)”位置，觀察兩條掃描基線的顯示特點(diǎn)，記錄之。2) 用雙蹤顯示測量兩波形間相位差按圖12連接實(shí)驗(yàn)電路， 將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出電壓調(diào)至頻率為1KH

10、z，幅值為2V的正弦波，經(jīng)RC移相網(wǎng)絡(luò)獲得頻率相同但相位不同的兩路信號ui和uR，分別加到雙蹤示波器的Y1和Y2輸入端。為便于穩(wěn)定波形，比較兩波形相位差，應(yīng)使內(nèi)觸發(fā)信號取自被設(shè)定作為測量基準(zhǔn)的一路信號。圖 12 兩波形間相位差測量電路 把顯示方式開關(guān)置“交替”擋位，將Y1和Y2輸入耦合方式開關(guān)置“”擋位，調(diào)節(jié)Y1、Y2的（ ）移位旋鈕，使兩條掃描基線重合。將Y1、Y2 輸入耦合方式開關(guān)置“AC”擋位，調(diào)節(jié)觸發(fā)電平、掃速開關(guān)及 Y1、Y2 靈敏度開關(guān)位置，使在熒屏上顯示出易于觀察的兩個相位不同的正弦波形ui及uR，如圖13所示。根據(jù)兩波形在水平方向差距X，及信號周期XT，則可求得兩波形相位差。圖

11、 13 雙蹤示波器顯示兩相位不同的正弦波 式中： XT 一周期所占格數(shù) X 兩波形在X軸方向差距格數(shù)記錄兩波形相位差于表13。表13一周期格數(shù)兩波形X軸差距格數(shù)相 位 差實(shí) 測 值計(jì) 算 值XTX為數(shù)讀和計(jì)算方便，可適當(dāng)調(diào)節(jié)掃速開關(guān)及微調(diào)旋鈕，使波形一周期占整數(shù)格。二）、利用萬用表粗測二極管的質(zhì)量及管腳極性晶體二極管由一個PN結(jié)組成，具有單向?qū)щ娦?，其正向電阻小（一般為幾百歐）而反向電阻大（一般為幾十千歐至幾百千歐），利用此點(diǎn)可進(jìn)行判別。（1）管腳極性判別將萬用表撥到R×100（或R×1K）的歐姆檔，把二極管的兩只管腳分別接到萬用表的兩根測試筆上，如附圖2所示。如果測出的電

12、阻較?。s幾百歐），則與萬用表黑表筆相接的一端是正極，另一端就是負(fù)極。相反，如果測出的電阻較大（約百千歐），那么與萬用表黑表筆相連接的一端是負(fù)極，另一端就是正極。（2）判別二極管質(zhì)量的好壞一個二極管的正、反向電阻差別越大，其性能就越好。如果雙向阻值都較小，說明二極管質(zhì)量差，不能使用；如果雙向阻值都為無窮大，則說明該二極管已經(jīng)斷路。如雙向阻值均為零，說明二極管已被擊穿。附圖1萬用表電阻檔等值電路附圖2判斷二極管極性*利用數(shù)字萬用表的二極管檔也可判別正、負(fù)極，此時紅表筆（插在“V·”插孔）帶正電，黑表筆（插在“COM”插孔）帶負(fù)電。用兩支表筆分別接觸二極管兩個電極，若顯示值在1V以下，說

13、明管子處于正向?qū)顟B(tài)，紅表筆接的是正極，黑表筆接的是負(fù)極。若顯示溢出符號“1”，表明管子處于反向截止?fàn)顟B(tài)，黑表筆接的是正極，紅表筆接的是負(fù)極。用兩支表筆分別接觸二極管兩個電極，若兩次顯示值均在1V以下，或均顯示溢出符號“1”，則說明二極管短路或開路即已損壞。若一次顯示值在1V以下，另一次顯示溢出符號“1”，則說明二極管是好的。三）晶體三極管管腳、質(zhì)量判別可以把晶體三極管的結(jié)構(gòu)看作是兩個背靠背的PN結(jié)，對NPN型來說基極是兩個PN結(jié)的公共陽極，對PNP型管來說基極是兩個PN結(jié)的公共陰極，分別如附圖3所示。（a）NPN型 （b）PNP型附圖3 晶體三極管結(jié)構(gòu)示意圖（1）管型與基極的判別萬用表置電

14、阻檔，量程選1K檔（或R×100），將萬用表任一表筆先接觸某一個電極假定的公共極，另一表筆分別接觸其他兩個電極，當(dāng)兩次測得的電阻均很?。ɑ蚓艽螅?，則前者所接電極就是基極，如兩次測得的阻值一大、一小，相差很多，則前者假定的基極有錯，應(yīng)更換其他電極重測。*若為數(shù)字萬用表，則可置于二極管檔用紅表筆先接觸某一個電極假定的基極，黑表筆分別接觸其他兩個電極，當(dāng)兩次測得的電阻均很小（或均很大），則紅表筆所接電極為基極，如兩次測得的阻值一大、一小，相差很多，則假定的基極有錯，應(yīng)更換其他電極重測。當(dāng)兩次測得的電阻均很小時該管屬NPN型管，反之則是PNP型管。（2）發(fā)射極與集電極的判別為使三極管具有電

15、流放大作用，發(fā)射結(jié)需加正偏置，集電結(jié)加反偏置。如附圖4所示。（a）NPN型 (b)PNP型附圖4晶體三極管的偏置情況當(dāng)三極管基極B確定后，便可判別集電極C和發(fā)射極E，同時還可以大致了解穿透電流ICEO和電流放大系數(shù)ß的大小。以PNP型管為例，若用紅表筆（對應(yīng)表內(nèi)電池的負(fù)極）接集電極C，黑表筆接E極，（相當(dāng)C、E極間電源正確接法），如附圖5所示，這時萬用表指針擺動很小，它所指示的電阻值反映管子穿透電流ICEO的大?。娮柚荡?，表示ICEO?。Ｈ绻贑、B間跨接一只RB100K電阻，此時萬用表指針將有較大擺動，它指示的電阻值較小，反映了集電極電流ICICEOßIB的大小。且電阻值減小愈多表示ß愈大。如果C、E極接反（相當(dāng)于C-E間電源極性反接）則三極管處于倒置工作狀態(tài)，此時電流放大系數(shù)很?。ㄒ话?）于是萬用表指針擺動很小。因此，比較C-E極兩種不同電源極性接法，便可判斷C極和E極了。同時還可大致了解穿透電流ICEO和電流放大系數(shù)的大小。*如萬用表上有hFE插孔，可利用hFE來測量電流放大系數(shù)。當(dāng)接法正確時，電流放大系數(shù)較大；而當(dāng)三極管倒置使用時，電流放大系數(shù)很小。附圖5晶體三極管集電極C、發(fā)射極E的判別 五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。2、 問題討論1）如何操縱示波器有關(guān)旋鈕，以便從示波器顯示屏上觀察到穩(wěn)定、清晰的波形？2)用雙蹤顯示波