電子測量與

儀器應用模塊六電子元器件測量學習單元一常用電子元件學習單元二電橋法測量學習單元三諧振法測量目錄學習單元四晶體管特性圖示儀學習單元一常用電子元件集中參數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D、電感器的電感量和品質因數Q的測量。引言電阻器一、學習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、學習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、學習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（包括漏電阻及介質損耗等）。實際電容器的等效電路如圖6－3所示。學習單元二電橋法測量電橋法是利用檢流計作為指示器，根據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。工作在低頻狀態的集中參數元件可以使用電橋法測量。引言直流電橋一、學習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、學習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構成四個橋臂。其中，R3、R4為固定電阻，其阻值相等；R2為可調標準電阻，調節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。調節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、學習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、學習單元二常用電子元件圖6－5交流電橋原理圖6－5中，四個復阻抗Zx、Z2、Z3、Z4構成四個橋臂。us為正弦波交流電源；Ｐ為檢流計，調節橋臂上的可調電阻使檢流計指零，IP=0，則電橋平衡。電橋平衡條件為學習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。學習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電容比較電橋或并聯電容比較電橋的形式。其電橋電路如圖6－8所示。學習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。

學習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。當使用外部電源時，可由此孔接入。

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

（4)“量程”開關。“量程”開關用來選擇測量范圍，各擋的指示值指電橋讀數在滿刻度時的最大值。

（5)“損耗倍率”開關。“損耗倍率”開關分為三擋：Q×1、D×0.01、D×1。根據被測元件損耗大小選擇合適擋，參看表6-1損耗倍率開關位置。學習單元二常用電子元件三、QS18A型萬用電橋學習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”調節旋鈕。（8)“讀數”旋鈕。（9)“損耗平衡”旋鈕。（10)“損耗微調”旋鈕。（11)“測量選擇”開關。圖6－10QS18A型萬用電橋面板圖學習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1kHz”撥動開關至“內1kHz”位置（2）根據被測量，將“測量選擇”開關旋至需要的位置。（3）預估被測量的大小，選擇“量程”開關的位置。（4）按表6－1選擇“損耗倍率”開關的位置（電阻測量除外）。（5）根據電橋平衡情況，調節“靈敏度”調節旋鈕，使指示電表讀數由小逐步增大。（6）反復調節電橋的“讀數”旋鈕和“損耗平衡”旋鈕。（7）正確讀數。學習單元三諧振法測量電橋法測量元件參數雖然測量準確度較高，但是在高頻范圍內，由于分布參數和雜散耦合的影響，精確測量在技術實現上有較大困難。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，從而測量結果可靠。引言學習單元三諧振法測量一、諧振法測量原理RLC串聯電路如圖6－11所示，當信號源頻率與回路諧振頻率相同時，電路產生串聯諧振，滿足下列關系式學習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。學習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，串聯替代法適合測量小電感，并聯替代法適合測量大電感。1)串聯替代法測量小電感

測量電路如圖6－13所示。學習單元三諧振法測量二、諧振法測量電感替代法學習單元三諧振法測量二、諧振法測量電感2)并聯替代法測量大電感

－測量電路如圖6－14所示。替代法學習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，調節信號源us的頻率f至f0時，電壓表的指示值為最大，此時回路發生諧振，則學習單元三諧振法測量三、諧振法測量電容替代法1)串聯替代法測量大電容串聯替代法測量大電容電路如圖6－16所示。學習單元三諧振法測量三、諧振法測量電容替代法學習單元三諧振法測量三、諧振法測量電容替代法2)并聯替代法測量小電容并聯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。學習單元三諧振法測量四、Q表原理及應用Q表又稱品質因數測量儀，是依據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下測量電容量、電感量、損耗因數及品質因數等參數。QBG-3型Q表工作原理如圖6－18所示。學習單元三諧振法測量四、Q表原理及應用圖6－19QBG-3型Q表的實物圖學習單元三諧振法測量四、Q表原理及應用圖6－20為QBG-3型Q表的面板圖。它的使用方法如右。學習單元三諧振法測量四、Q表原理及應用3）電容的測量1）測量前的準備2）高頻電感的測量學習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、場效應管等器件的特性曲線，并據此算出元器件各項參數的特種示波器，它具有用途廣泛、使用方便、操作簡單的特性。引言學習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電極的電壓與電流之間的關系曲線。晶體三極管的共發射極輸出特性曲線是指當基極電流iB為常數的條件下，集電極電流iC與uCE之間的關系曲線。如圖6－21所示學習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、集電極掃描電壓發生器、示波器、開關及一些附屬電路組成。一、晶體管特性圖示儀的基本組成學習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。調整階梯信號源內的調零電位器，可保證階梯電壓的起始級為零電平。階梯的級數可通過“級/簇”旋鈕調節，最多可輸出10級以上。當輸出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習單元四晶體管特性圖示儀集電極掃描電壓發生器集電極掃描電壓發生器提供所需的集電極掃描電壓。該掃描電壓多數采用50Hz工頻電壓經全波整流而得到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習單元四晶體管特性圖示儀示波器為了顯示iC和uCE之間的關系曲線，如圖6－22所示，把uCE送入X軸系統，把iC經取樣電阻RF的取樣電壓送入Y軸系統，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置的開關（1)極性開關（2)X軸、Y軸選擇開關（3)零電壓、零電流開關（4)靈敏度校準電壓學習單元四晶體管特性圖示儀開關及附屬電路一、晶體管特性圖示儀的基本組成學習單元四晶體管特性圖示儀二、XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀如圖6－24所示。學習單元四晶體管特性圖示儀XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀的主要技術指標（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型半導體晶體管特性圖示儀學習單元四晶體管特性圖示儀XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀的面板二、XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀面板如圖6－25所示。學習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型半導體晶體管特性圖示儀XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀的面板學習單元四晶體管特性圖示儀XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀操作步驟

（1）開啟電源，指示燈亮，預熱15分鐘。

（2）調節“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。

（4)階梯調零。

（5)根據被測器件的性質和測試要求，調節圖示儀上各部分的開關、旋鈕到合適位置，然后插上被測器件，進行測試。

（6)儀器復位。二、XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀學習單元四晶體管特性圖示儀XJ4810型半導體晶體管特性圖示的應用二、XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀學習單元四晶體管特性圖示儀XJ4810型半導體晶體管特性圖示的應用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、旋鈕和測試一只晶體管時相似。如圖6－28所示。二、XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀學習單