電路元件參數(shù)測量課件

第4章電路元件參數(shù)測量內(nèi)容提要：

對常用電路元件電阻、電容、電感、半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管和集成門電路的作用和主要參數(shù)進行介紹；描述電路元件參數(shù)的測量方法。第4章電路元件參數(shù)測量內(nèi)容提要：1

難點：

電路元件參數(shù)的定義和描述方法。重點：

掌握電阻、電容、電感、半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管和集成門電路的主要參數(shù)和常規(guī)測試方法。

難點：重點：

掌握電阻、電容、電感、半導(dǎo)體二極管、半24.1概述

電路元件如電阻器、電容器、電感器、晶體二極管、晶體三極管和集成電路等是組成電子電路最基本的元件，它們的質(zhì)量和性能的好壞直接影響電路的性能。

電路元件的測量必須保證測試條件與規(guī)定的標準工作條件相符合。4.1概述電路元件如電阻器、電容器、電感器、晶34.2電路元件參數(shù)的測量

4.2.1電阻和電位器的測量電阻和電位器在電路中多用來進行限流、分壓、分流以及阻抗匹配等，是電路中應(yīng)用最多的元件之一。

4.2電路元件參數(shù)的測量4一、電阻和電位器的參數(shù)電阻的參數(shù)包括標稱阻值、額定功率、精度、最高工作溫度、最高工作電壓、噪聲系數(shù)及高頻特性等，主要參數(shù)為標稱阻值和額定功率。標稱阻值是指電阻上標注的電阻值；額定功率是指電阻在一定條件下長期連續(xù)工作所允許承受的最大功率。一、電阻和電位器的參數(shù)電阻的參數(shù)包括標稱阻值、額定51.

電阻規(guī)格的直標法直標法是將電阻的類別和主要技術(shù)參數(shù)的數(shù)值直接標注在電阻的表面上，如下圖(a)所示為碳膜電阻，阻值為10kΩ，精度為1%。圖(c)所示為電阻額定功率的直接標識方法。1.電阻規(guī)格的直標法62．電阻規(guī)格的色環(huán)法色環(huán)法是將電阻的類別和主要技術(shù)參數(shù)的數(shù)值用顏色（色環(huán)）標注在電阻的表面上，如上圖(b)所示。其中，第一、第二色環(huán)表示電阻被乘數(shù)量值；第三環(huán)為倍乘的量值；它們分別用X、Y、Z表示，則電阻值為

:2．電阻規(guī)格的色環(huán)法色環(huán)法是將電阻的類別和主要技術(shù)參數(shù)的數(shù)值7表4.1各種顏色表示的數(shù)值顏色黑棕紅橙黃綠藍紫灰白金銀無色表示數(shù)值012345678910-1

10-2表示誤差（%）±1±2±3±4±5±10±20如四環(huán)的顏色分別為紅、紫、紅、金，則電阻阻值為？R=（10×2+7）×102=2.7KΩ第四環(huán)表示該電阻的誤差為±5%。表4.1各種顏色表示的數(shù)值顏色黑棕紅橙黃綠藍紫灰白金銀無色8

一般將電位器的阻值和功耗直接標注在器件的表面上，如下圖(d)所示兩種電位器，左邊為臥式線性可變電阻器，阻值為0.5kΩ；右邊為旋轉(zhuǎn)式對數(shù)可變電阻器，阻值為100kΩ。

3．電位器的標識法3．電位器的標識法9二、測量原理和常規(guī)測試方法電阻工作于低頻時其電阻分量起主要作用，電抗部分可以忽略不計。1.電阻的頻率特性工作頻率升高時，等效電路如圖4.2所示。圖4.2電阻的等效電路CRL二、測量原理和常規(guī)測試方法圖4.2電阻的等效電路CRL102．固定電阻的測量①萬用表測量②電橋法測量當(dāng)對電阻值的測量精度要求很高時，可用直流電橋法進行測量?；菟沟请姌虻脑砣鐖D4.3所示。圖4.3直流電橋測電阻RXR1R2RnGE2．固定電阻的測量圖4.3直流電橋測電阻RXR1R2RnG11其中R1,R2是固定電阻，稱為比率臂，比例系數(shù)k=R1/R2可通過量程開關(guān)進行調(diào)節(jié)；為標準電阻,稱為標準臂；為被測電阻；G為檢流計。測量時，接上被測電阻，再接通電源，通過調(diào)節(jié)K和，使電橋平衡，即檢流計指示為0，此時，讀出K和的值，即可求得：

電路元件參數(shù)測量ppt課件12③伏安法測量

伏安法測量原理如圖4.4(a)、(b)所示，有電流表內(nèi)接和電流表外接兩種測量電路。圖4.4伏安法測電阻原理圖mARXRA+-+V-RXmARA+-+V-(a)電流表內(nèi)接(b)電流表外接③伏安法測量13（1）電流表內(nèi)接

電流表內(nèi)接時，電流表的讀數(shù)I等于被測電阻中流過的電流，電壓表的讀數(shù)等于被測電阻上的電壓與電流表上的電壓之和。被測電阻的測值為:式中Rx——被測電阻的實際值；RA

——電流表內(nèi)阻。

（1）電流表內(nèi)接式中Rx——被測電阻的實際值；14（2）電流表外接

電流表外接時，電壓表的讀數(shù)U等于被測電阻兩端的電壓，電流表的讀數(shù)則是，此時，被測電阻的測量值為:

式中

RX

—被測電阻的實際值；

RU—電壓表內(nèi)阻。

（2）電流表外接15

用伏安法測電阻，由于電阻接入的方法不同，測量值與實際值有差異。此差異為系統(tǒng)誤差，為了盡可能減少系統(tǒng)誤差，一是采用加修正值的方法；二是根據(jù)被測電阻的阻值范圍合理選用電路。當(dāng)Rx?RA，即，可采用電流表內(nèi)接電路；當(dāng)Rx?RU，即，可采用電流表外接電路。

用伏安法測電阻，由于電阻接入的方法不同，測量值與實際值有163.電位器的測量①性能測量主要測量電阻標稱值和端片接觸情況（用萬用表）。②用示波器測量電位器的噪聲示波器可以用來測量電位器、變阻器的噪聲。如圖4.5所示。3.電位器的測量17RW圖4.5電位器噪聲測量接線圖

示波器E輸入輸入RW圖4.5電位器噪聲測量接線圖示波器E輸184．非線性電阻的測量

光敏、氣敏、壓敏、熱敏電阻器等，它們的阻值隨著外界光線的強弱、氣體濃度的高低、壓力的大小、電壓的高低、溫度的高低而變化。一般可采用伏安法，即逐點改變電壓的大小，然后測量相應(yīng)的電流，最后作出伏安特性曲線。4．非線性電阻的測量光敏、氣敏、壓敏、熱敏電阻器等，它們的194.2.2電容的測量

電容器在電路中多用來濾波、隔直、交流耦合、交流旁路及與電感元件構(gòu)成振蕩電路等，是電路中應(yīng)用最多的元件之一。

一、電容的參數(shù)和標注方法

1．電容的參數(shù)

電容器的參數(shù)主要有以下幾項。4.2.2電容的測量電容器在電路中多用來濾波、隔直、交流20（1）標稱電容量和允許誤差標注在電容器上的電容量，稱作標稱電容量。電容器的實際電容量與標稱電容量的允許最大偏差范圍，稱為允許誤差。（2）額定工作電壓指在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，電容器能夠長期可靠工作的最高電壓。可分為直流工作電壓和交流工作電壓。（1）標稱電容量和允許誤差21（3）漏電電阻和漏電電流

電容器的漏電流越大，絕緣電阻越小。當(dāng)漏電流較大時，電容器會發(fā)熱，發(fā)熱嚴重時，電容器因過熱而損壞。（4）損耗因數(shù)

電容器的損耗因數(shù)定義為損耗功率與存儲功率之比，用D表示。D值越小，損耗越小，電容的質(zhì)量越好。（3）漏電電阻和漏電電流222．電容規(guī)格的標注方法電容器的標注方法同電阻器一樣，有直標法和色標法。2．電容規(guī)格的標注方法23二、測量原理和常規(guī)測試方法1．電容的等效電路電容的實際等效電路如圖4.6(a)所示。在工作頻率較低時，等效電路可簡化為如圖4.6(b)所示。圖4.6電容的等效電路(a)電容的實際等效電路(b)電容的簡化等效電路C0R0L0C0R0二、測量原理和常規(guī)測試方法1．電容的等效電路圖4.6電容的等242．性能測量（1）估測電容的漏電流用模擬萬用表電阻檔測電阻的方法，黑表筆接“+”極，紅表筆接“-”極，指示的電阻值越大，表示漏電電流越小。（2）判斷電容的極性以電解電容為例，根據(jù)電解電容反向漏電電流比正向漏電電流大的特性。2．性能測量25（3）估測電容量測量電容的充電電流，接線方法與測漏電電流時相同，表針向右擺動的幅度越大，表示電容量越大。容量范圍擺動（μF）范圍

測量檔

<10

20~2530~50

>100R×100略有擺動1/10以下2/10以下3/10以下R×1k2/10以下3/10以下6/10以下7/10以下（3）估測電容量容量范圍R×100略有擺263．諧振法測量電容交流信號源、交流電壓表、標準電感L和被測電容連成如圖4.7所示的并聯(lián)電路。圖4.7諧振法測電容的原理圖VLRC0信號源CX3．諧振法測量電容交流信號源、交流電壓表、標準電感L和被測電27（3-3）式中Cx

—被測電容的容量；L—標準電感C0—標準電感的分布電容。被測電容值

CX為（3284．交流電橋法測量電容量和損耗因數(shù)

①串聯(lián)電橋

圖4.8(a)交流串聯(lián)電橋測量電容和損耗因數(shù)GRXR4R3RnCnCX4．交流電橋法測量電容量和損耗因數(shù)

①串聯(lián)電橋圖4.8(a29由電橋的平衡條件可得:（3-4）式中Cx—被測電容的容量；Cn—可調(diào)標準電容；R3,R4—固定電阻。由電橋的平衡條件可得:（3-4）式中Cx—被測電容的容量；30（3-5）式中

—被測電容的等效串聯(lián)損耗電阻；

—可調(diào)標準電阻；

（3-6）這種電橋適用于測量損耗小的電容器。對于損耗較大的電容器，可采用并聯(lián)電橋測量。（3-5）式中（3-6）這種電橋適用于測量損耗小31②并聯(lián)電橋的測量R4R3RnGCnCXRX圖4.8(b)交流并聯(lián)電橋測量電容、電阻和損耗因數(shù)②并聯(lián)電橋的測量R4R3RnGCnCXRX圖4.8(b)交流32圖4.8(b)所示并聯(lián)電橋，調(diào)節(jié)和使電橋平衡，此時根據(jù)下式可求出電容的容量、等效串聯(lián)損耗電阻和損耗因數(shù)。

(3-7）圖4.8(b)所示并聯(lián)電橋，調(diào)節(jié)和使電橋平衡，此(3-7）335.電容的數(shù)字化測量方法

一般采用電容—電壓轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)電容的數(shù)字化測量，轉(zhuǎn)換器如圖4.9所示。圖4.9電容-電壓的轉(zhuǎn)換電路虛部實部分離電路

R1A+-RxCxUxUrUS5.電容的數(shù)字化測量方法一般采用電容—電壓轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)電34式中Rx—被測電容的等效并聯(lián)損耗電阻；

US—轉(zhuǎn)換器輸入的直流電壓值；

Ur—轉(zhuǎn)換器輸出電壓的實部值；UX—轉(zhuǎn)換器輸出電壓的虛部值。(3-8)式中Rx—被測電容的等效并聯(lián)損耗電阻；(3-8)354.2.3電感的測量

電感線圈在電路中多與電容一起組成濾波電路、諧振電路等。一、主要參數(shù)1．電感量L

線圈的電感量L也叫自感系數(shù)或自感，是表示線圈產(chǎn)生自感應(yīng)能力的一個物理量。4.2.3電感的測量電感線圈在電路中多與電容一起組成濾36

（3-9）2.品質(zhì)因數(shù)Q

線圈的品質(zhì)因數(shù)Q也叫Q值，是表示線圈品質(zhì)質(zhì)量的一個物理量。它是指線圈在某一頻率的交流電壓下工作時，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。即:

（3-9）2.品質(zhì)因數(shù)Q373.分布電容

線圈的匝與匝間、線圈與屏蔽罩間、線圈與磁芯、底板間存在的電容，均稱為分布電容。分布電容的存在使線圈的Q值減小，穩(wěn)定性變差，因此線圈的分布電容越小越好。

3.分布電容線圈的匝與匝間、線圈與屏蔽罩間、線圈與磁芯、底38二、測量原理和常規(guī)測試方法

1．電感的等效電路

等效電路如圖4.10(a)所示。當(dāng)C較小，工作頻率較低時，分布電容可忽略不計。等效電路簡化為圖4.10(b)所示。圖4.10電感的等效電路CRL0(a)電感的實際等效電路(b)電感的簡化等效電路RL0二、測量原理和常規(guī)測試方法1．電感的等效電路圖4.10電感392.諧振法測量電感將交流信號源、交流電壓表、標準電容C和被測電感連成如圖4.11所示的并聯(lián)電路。圖4.11諧振法測電感的原理圖VRC0信號源CLX2.諧振法測量電感將交流信號源、交流電壓表、標準電容C和被40則被測電感值Lx為:式中Lx—被測電感的電感量；C—標準電容；C0—標準電感的分布電容f1—第一次諧振的頻率。（3-10）式中Lx—被測電感的電感量；（3-10）41調(diào)節(jié)信號源的頻率，使電路自然諧振，測出f2的值。VRC0信號源LX調(diào)節(jié)信號源的頻率，使電路自然諧振，測出f2的值。VRC042.由上述兩式可得:

式中f2—第二次諧振的頻率。（3-11）將C0代入式（3-11）即可得到被測電感的電感量。

.由上述兩式可得:式中f2—第二次諧振的頻率。（3-433．交流電橋法測量電感

（1）馬氏電橋RXR3RnCnLXR2G4.12(a)馬氏電橋3．交流電橋法測量電感RXR3RnCnLXR2G4.12(44由電橋平衡條件可得式中Lx——被測電感；Cx——標準電容；Rx——被測電感的損耗電阻。

（3-12）由電橋平衡條件可得（3-12）45.（2）海氏電橋R2GR3LXRXCnRn4.12(b)海氏電橋.R2GR3LXRXCnRn4.12(b)海氏電橋46.

（3-13）

電橋法測量電感一般適用于低頻運用的電感，尤其適用于有鐵芯的大電感。如圖4.12(b)所示，同樣由電橋平衡條件可得.