第3章電路元件參數測量方法和儀器內容提要：

對常用電路元件電阻、電容、電感、半導體二極管、半導體三極管和集成門電路的作用和主要參數進行介紹；描述電路元件參數的測量方法；對常用晶體管圖示儀的工作原理和應用進行簡要介紹。

要求：

掌握電阻、電容、電感、半導體二極管、半導體三極管的主要參數和常規測試方法；了解集成門電路的主要參數和常規測試方法；了解晶體管圖示儀的工作原理和使用方法。本章使用的主要儀器模擬萬用表數字萬用表直流電橋交流電橋手持式數字LCR測試儀

電阻、電感及電容參數測試儀臺式雙顯示數字LCR測試儀

晶體管圖示儀數字集成電路參數測試儀3.1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定的標準工作條件相符合。3.2

電路元件參數的測量

3．2．1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，是電路中應用最多的元件之一。

一、電阻和電位器的參數

電阻的參數包括標稱阻值、額定功率、精度、最高工作溫度、最高工作電壓、噪聲系數及高頻特性等，主要參數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工作所允許承受的最大功率。1．

電阻規格的直標法

直標法是將電阻的類別和主要技術參數的數值直接標注在電阻的表面上，如圖3.1(a)所示為碳膜電阻，阻值為10kΩ，精度為1%。圖3.1(c)所示為電阻額定功率的直接標識方法。2．電阻規格的色環法

色環法是是將電阻的類別和主要技術參數的數值用顏色（色環）標注在電阻的表面上，如圖3.1(b)所示。其中，第一、第二色環表示電阻被乘數量值；第三環為倍乘的量值；它們分別用X、Y、Z表示，則電阻值為

:表3.1各種顏色表示的數值顏色黑棕紅橙黃綠藍紫灰白金銀無色表示數值012345678910-1

10-2表示誤差（%）±1±2±3±4±5±10±20例如：電阻色環：棕綠紅金

第一位：1；

第二位：5；

10的冪為2（即100）；

誤差為5%

即阻值為：15X100=1500歐=1.5千歐=1.5K有電阻：黃紫紅橙棕

前三位數字是：472

第四位表示10的3次方，即1000

阻值為：472X1000歐=472千歐（即472K）

一般將電位器的阻值和功耗直接標注在器件的表面上，如圖3.1(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；右邊為旋轉式對數可變電阻器，阻值為100kΩ。

3．電位器的標識法圖3.1電阻和電位器參數標注方法二、測量原理和常規測試方法

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3.2所示。圖3.2電阻的等效電路CRL

2．固定電阻的測量①萬用表測量②電橋法測量當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。惠斯登電橋的原理如圖3.3所示。圖3.3直流電橋測電阻RXR1R2RnGE其中R1,R2是固定電阻，稱為比率臂，比例系數k=R1/R2可通過量程開關進行調節；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，通過調節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：③伏安法測量

伏安法測量原理如圖3.4(a)、(b)所示，有電流表內接和電流表外接兩種測量電路。圖3.4伏安法測電阻原理圖mARXRA+-+V-RXmARA+-+V-(a)電流表內接(b)電流表外接（1）電流表內接電流表內接時，電流表的讀數I等于被測電阻中流過的電流，電壓表的讀數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

——電流表內阻。

（2）電流表外接

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

式中

RX

—被測電阻的實際值；

RU—電壓表內阻。

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。為了盡可能減少系統誤差，一是采用加修正值的方法；二是根據被測電阻的阻值范圍合理選用電路。一般的，當，可采用電流表內接電路；當

，可采用電流表外接電路。

3．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。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3.5所示。RW圖3.5電位器噪聲測量接線圖

示波器E輸入輸入4．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，然后測量相應的電流，最后作出伏安特性曲線。3．2．2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成振蕩電路等，是電路中應用最多的元件之一。

一、電容的參數和標注方法

1．電容的參數

電容器的參數主要有以下幾項。（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定的溫度范圍內，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。（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。當漏電流較大時，電容器會發熱，發熱嚴重時，電容器因過熱而損壞。常用電解電容的允許漏電流和相應的漏電阻值見表3.2。（4）損耗因數電容器的損耗因數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，電容的質量越好。2．電容規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。二、測量原理和常規測試方法1．電容的等效電路電容的實際等效電路如圖3.6(a)所示。在工作頻率較低時，等效電路可簡化為如圖3.6(b)所示。圖3.6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C0R0L0C0R02．性能測量（1）估測電容的漏電流（2）判斷電容的極性（3）估測電容量容量范圍擺動（μF）范圍

測量檔

<10

20~2530~50

>100

R×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以下常用電解電容器的允許漏電流和相應的漏電電阻值耐壓（V）容量（μF）允許漏電電流（mA）相應的漏電電阻（kΩ）萬用表所采用的測量檔661515200500100200

0.2~0.40.4~0.60.2~0.50.4~0.615~3010~1530~7525~40

R×100

或R×1k252525505050150150305010020301003050

0.2~0.60.2~0.80.3~0.80.2~0.50.2~0.60.5~1.00.5~0.90.6~1.040~12030~12040~80100~25080~25050~100170~300150~250R×1k或R×10k3．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3.7所示的并聯電路。圖3.7諧振法測電容的原理圖VLRC0信號源CX（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4．交流電橋法測量電容量和損耗因數

①串聯電橋

圖3.8(a)交流串聯電橋測量電容和損耗因素GRXR4R3RnCnCX由電橋的平衡條件可得:（3-4）式中Cx—被測電容的容量；

Cn—可調標準電容；

R3,R4—固定電阻。（3-5）式中

—被測電容的等效串聯損耗電阻；

—可調標準電阻；

（3-6）②并聯電橋的測量R4R3RnGCnCXRX圖3.8(b)交流并聯電橋測量電容、電阻和損耗因素.圖3.8(b)所示并聯電橋，調節和使電橋平衡，此時根據下式可求出電容的容量、等效串聯損耗電阻和損耗參數。

（3-7）5．電容的數字化測量方法

一般采用電容—電壓轉換器實現電容的數字化測量，轉換器如圖3.9所示。圖3.9電容-電壓的轉換電路虛部實部分離電路

R1A+-RxCxUxUrUS式中Rx—被測電容的等效并聯損耗電阻；

US—轉換器輸入的直流電壓值；

Ur—轉換器輸出電壓的實部值；

RX—轉換器輸出電壓的虛部值。（3-8）3．2．3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1．電感量L

線圈的電感量L也叫自感系數或自感，是表示線圈產生自感應能力的一個物理量。

（3-9）2.品質因數Q

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

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，穩定性變差，因此線圈的分布電容越小越好。

二、測量原理和常規測試方法

1．電感的等效電路等效電路如圖3.10(a)所示。當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3.10(b)所示。圖3.10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RL02．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3.11所示的并聯電路。圖3.11諧振法測電感的原理圖VRC0信號源CLX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）.由上述兩式可得:

式中

f2

—第二次諧振的頻率。（3-11）3．交流電橋法測量電感

①馬氏電