NO6電子測量與儀器應(yīng)用

電子測量與

儀器應(yīng)用模塊六電子元器件測量學(xué)習(xí)單元一常用電子元件學(xué)習(xí)單元二電橋法測量學(xué)習(xí)單元三諧振法測量目錄學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀學(xué)習(xí)單元一常用電子元件集中參數(shù)元件的測量是指對電阻器的電阻值、電容器的電容量和損耗因數(shù)D、電感器的電感量和品質(zhì)因數(shù)Q的測量。引言電阻器一、學(xué)習(xí)單元一常用電子元件理想的電阻器是指純電阻元件，即不含電抗分量，流過它的電流與其兩端的電壓同相。但實際電阻器總存在一定的寄生電感和分布電容，例如，線繞式電阻器就是利用金屬絲繞制而成，因而寄生電感量較大。含有寄生電感和分布電容的實際電阻器的等效電路如圖6-1所示。電感器二、學(xué)習(xí)單元一常用電子元件實際的電感器不可能是理想的電感器，除電感量外，它還存在損耗電阻和分布電容。在頻率不太高的情況下，分布電容的影響可以忽略不計。實際電感器的等效電路如圖6－2所示。電容器三、學(xué)習(xí)單元一常用電子元件實際的電容器也不可能是理想的純電容，同樣也存在寄生電感和損耗電阻（包括漏電阻及介質(zhì)損耗等）。實際電容器的等效電路如圖6－3所示。學(xué)習(xí)單元二電橋法測量電橋法是利用檢流計作為指示器，根據(jù)電橋電路平衡條件來確定被測量的大小。利用電橋法原理制成的測量儀器稱為電橋。根據(jù)所用電源的不同，電橋分為直流電橋和交流電橋。同時具備測量電阻器、電容器和電感器功能的電橋稱為交流電橋（或萬能電橋）。電橋的種類很多，但基本原理相同。工作在低頻狀態(tài)的集中參數(shù)元件可以使用電橋法測量。引言直流電橋一、學(xué)習(xí)單元二電橋法測量測量電阻時多采用直流電橋，直流電橋又稱為惠斯登電橋，電橋組成如圖6－4所示。直流電橋一、學(xué)習(xí)單元二常用電子元件圖6－4直流電橋組成圖6－4中，Rx、R2、R3和R4構(gòu)成四個橋臂。其中，R3、R4為固定電阻，其阻值相等；R2為可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電阻，調(diào)節(jié)R2可以使電橋平衡；Rx為被測電阻；P為檢流計，用以指示電橋的平衡狀態(tài)。調(diào)節(jié)R2至直流電橋平衡時，檢流計指示為0，即其中沒有電流流過，IP=0，則UAB=0，且I1=I2、I3=I4，于是得到交流電橋二、學(xué)習(xí)單元二常用電子元件交流電橋與直流電橋的基本原理相似，其原理圖如圖6－5所示。交流電橋二、學(xué)習(xí)單元二常用電子元件圖6－5交流電橋原理圖6－5中，四個復(fù)阻抗Zx、Z2、Z3、Z4構(gòu)成四個橋臂。us為正弦波交流電源；Ｐ為檢流計，調(diào)節(jié)橋臂上的可調(diào)電阻使檢流計指零，IP=0，則電橋平衡。電橋平衡條件為學(xué)習(xí)單元二常用電子元件三、QS18A型萬用電橋QS18A型萬用電橋如圖6－6所示。QS18A型萬用電橋的電路組成如圖6－7所示。學(xué)習(xí)單元二常用電子元件三、QS18A型萬用電橋1）測量電容測量電容時采用串聯(lián)電容比較電橋或并聯(lián)電容比較電橋的形式。其電橋電路如圖6－8所示。學(xué)習(xí)單元二常用電子元件三、QS18A型萬用電橋2）測量電感測量電感時可采用麥克斯韋電橋形式。其電橋組成如圖6－9所示。

學(xué)習(xí)單元二常用電子元件三、QS18A型萬用電橋

（1)“被測1-2”接線柱。“被測1-2”接線柱用于連接被測元件。

（2)“外接”插孔。當(dāng)使用外部電源時，可由此孔接入。

（3)“外-內(nèi)1kHz”撥動開關(guān)。使用外部電源時撥到“外”，使用內(nèi)部電源（頻率為1kHz）時撥到“內(nèi)”。

（4)“量程”開關(guān)?！傲砍獭遍_關(guān)用來選擇測量范圍，各擋的指示值指電橋讀數(shù)在滿刻度時的最大值。

（5)“損耗倍率”開關(guān)?！皳p耗倍率”開關(guān)分為三擋：Q×1、D×0.01、D×1。根據(jù)被測元件損耗大小選擇合適擋，參看表6-1損耗倍率開關(guān)位置。學(xué)習(xí)單元二常用電子元件三、QS18A型萬用電橋?qū)W習(xí)單元二常用電子元件三、QS18A型萬用電橋（6)指示電表。指示電表用于指示電橋的平衡狀況。（7)“靈敏度”調(diào)節(jié)旋鈕。（8)“讀數(shù)”旋鈕。（9)“損耗平衡”旋鈕。（10)“損耗微調(diào)”旋鈕。（11)“測量選擇”開關(guān)。圖6－10QS18A型萬用電橋面板圖學(xué)習(xí)單元二常用電子元件三、QS18A型萬用電橋2）測量步驟（1)將被測元件接入“被測1-2”接線柱，撥動“外-內(nèi)1kHz”撥動開關(guān)至“內(nèi)1kHz”位置（2）根據(jù)被測量，將“測量選擇”開關(guān)旋至需要的位置。（3）預(yù)估被測量的大小，選擇“量程”開關(guān)的位置。（4）按表6－1選擇“損耗倍率”開關(guān)的位置（電阻測量除外）。（5）根據(jù)電橋平衡情況，調(diào)節(jié)“靈敏度”調(diào)節(jié)旋鈕，使指示電表讀數(shù)由小逐步增大。（6）反復(fù)調(diào)節(jié)電橋的“讀數(shù)”旋鈕和“損耗平衡”旋鈕。（7）正確讀數(shù)。學(xué)習(xí)單元三諧振法測量電橋法測量元件參數(shù)雖然測量準(zhǔn)確度較高，但是在高頻范圍內(nèi)，由于分布參數(shù)和雜散耦合的影響，精確測量在技術(shù)實現(xiàn)上有較大困難。諧振法也稱Q表法，它是利用回路的諧振特性來測量高頻集中參數(shù)元件，它的測量電路簡單且可以在接近實際工作頻率下測量，從而測量結(jié)果可靠。引言學(xué)習(xí)單元三諧振法測量一、諧振法測量原理RLC串聯(lián)電路如圖6－11所示，當(dāng)信號源頻率與回路諧振頻率相同時，電路產(chǎn)生串聯(lián)諧振，滿足下列關(guān)系式學(xué)習(xí)單元三諧振法測量二、諧振法測量電感直接法電路如圖6－12所示。學(xué)習(xí)單元三諧振法測量二、諧振法測量電感替代法使用替代法測量電感，串聯(lián)替代法適合測量小電感，并聯(lián)替代法適合測量大電感。1)串聯(lián)替代法測量小電感

測量電路如圖6－13所示。學(xué)習(xí)單元三諧振法測量二、諧振法測量電感替代法學(xué)習(xí)單元三諧振法測量二、諧振法測量電感2)并聯(lián)替代法測量大電感

－測量電路如圖6－14所示。替代法學(xué)習(xí)單元三諧振法測量三、諧振法測量電容直接法直接法測量電容的原理電路如圖6－15所示。測量時，將被測電容Cx接入A、B兩端，調(diào)節(jié)信號源us的頻率f至f0時，電壓表的指示值為最大，此時回路發(fā)生諧振，則學(xué)習(xí)單元三諧振法測量三、諧振法測量電容替代法1)串聯(lián)替代法測量大電容串聯(lián)替代法測量大電容電路如圖6－16所示。學(xué)習(xí)單元三諧振法測量三、諧振法測量電容替代法學(xué)習(xí)單元三諧振法測量三、諧振法測量電容替代法2)并聯(lián)替代法測量小電容并聯(lián)替代法測量小電容電路如圖6－17所示。本測量方法適用于Cx的值小于CS的變化范圍的情況。學(xué)習(xí)單元三諧振法測量四、Q表原理及應(yīng)用Q表又稱品質(zhì)因數(shù)測量儀，是依據(jù)諧振法原理制成的一種典型的測量儀器。特別適合于在高頻狀態(tài)下測量電容量、電感量、損耗因數(shù)及品質(zhì)因數(shù)等參數(shù)。QBG-3型Q表工作原理如圖6－18所示。學(xué)習(xí)單元三諧振法測量四、Q表原理及應(yīng)用圖6－19QBG-3型Q表的實物圖學(xué)習(xí)單元三諧振法測量四、Q表原理及應(yīng)用圖6－20為QBG-3型Q表的面板圖。它的使用方法如右。學(xué)習(xí)單元三諧振法測量四、Q表原理及應(yīng)用3）電容的測量1）測量前的準(zhǔn)備2）高頻電感的測量學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀晶體管特性圖示儀是一種能夠在示波管屏幕上直接觀察各種晶體管、場效應(yīng)管等器件的特性曲線，并據(jù)此算出元器件各項參數(shù)的特種示波器，它具有用途廣泛、使用方便、操作簡單的特性。引言學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀一、晶體管特性圖示儀的基本組成晶體管特性曲線是指晶體管有關(guān)電極的電壓與電流之間的關(guān)系曲線。晶體三極管的共發(fā)射極輸出特性曲線是指當(dāng)基極電流iB為常數(shù)的條件下，集電極電流iC與uCE之間的關(guān)系曲線。如圖6－21所示學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀晶體管特性圖示儀的組成框圖如圖6－22所示，它主要由基極階梯波信號源、集電極掃描電壓發(fā)生器、示波器、開關(guān)及一些附屬電路組成。一、晶體管特性圖示儀的基本組成學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀基極階梯信號源基極階梯信號源產(chǎn)生階梯電流或階梯電壓，提供測試時所需要的各種階躍跳變的基極電壓或電流，如圖6－23（b）所示為提供基極電流的波形圖。調(diào)整階梯信號源內(nèi)的調(diào)零電位器，可保證階梯電壓的起始級為零電平。階梯的級數(shù)可通過“級/簇”旋鈕調(diào)節(jié)，最多可輸出10級以上。當(dāng)輸出10級時，則可以顯示10條不同IB值的輸出特性曲線。一、晶體管特性圖示儀的基本組成學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀集電極掃描電壓發(fā)生器集電極掃描電壓發(fā)生器提供所需的集電極掃描電壓。該掃描電壓多數(shù)采用50Hz工頻電壓經(jīng)全波整流而得到100Hz的正弦全波電壓，如圖6－23（a）所示。每一個固定iB期間，uCE做相應(yīng)改變。為了滿足不同的測試要求，掃描電壓的極性和大小均可以變換。一、晶體管特性圖示儀的基本組成學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀示波器為了顯示iC和uCE之間的關(guān)系曲線，如圖6－22所示，把uCE送入X軸系統(tǒng)，把iC經(jīng)取樣電阻RF的取樣電壓送入Y軸系統(tǒng)，此時屏幕上即可得到如圖6－23（c）所示的輸出特性曲線。一、晶體管特性圖示儀的基本組成圖示儀都設(shè)置的開關(guān)（1)極性開關(guān)（2)X軸、Y軸選擇開關(guān)（3)零電壓、零電流開關(guān)（4)靈敏度校準(zhǔn)電壓學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀開關(guān)及附屬電路一、晶體管特性圖示儀的基本組成學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀二、XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀如圖6－24所示。學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀的主要技術(shù)指標(biāo)（1）集電極電流：10μA/div～0.5A/div，共15擋。（2）二極管反向漏電流：0.2～5μA/div，共5擋。（3）集電極電壓：0.05～50V/div，共10擋。（4）基極電壓：0.05～1V/div，共5擋。（5）階梯電流：0.2μA/級～50mA/級，共17擋。（6）階梯電壓：0.05～1V/級，共5擋。（7）集電極掃描峰值電壓：10～500V，共4擋。（8）功耗限制電阻：0～0.5MΩ，共11擋。二、XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀的面板二、XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀面板如圖6－25所示。學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀1）電源及示波管控制部分2）集電極電源部分3）Y軸部分4）X軸部分5）顯示部分6）階梯信號部分7）測試臺部分二、XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀的面板學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀操作步驟

（1）開啟電源，指示燈亮，預(yù)熱15分鐘。

（2）調(diào)節(jié)“輝度”“聚焦”“輔助聚焦”旋鈕，使屏幕上的光點或線條明亮、清晰。

（3）靈敏度校準(zhǔn)。

（4)階梯調(diào)零。

（5)根據(jù)被測器件的性質(zhì)和測試要求，調(diào)節(jié)圖示儀上各部分的開關(guān)、旋鈕到合適位置，然后插上被測器件，進(jìn)行測試。

（6)儀器復(fù)位。二、XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示的應(yīng)用二、XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀學(xué)習(xí)單元四晶體管特性圖示儀XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示的應(yīng)用2）同時顯示兩只晶體管輸出特性曲線IC=f（UCE）測試時儀器的各開關(guān)、旋鈕和測試一只晶體管時相似。如圖6－28所示。二、XJ4810型半導(dǎo)體晶體管特性圖示儀學(xué)習(xí)單