1、電子元器件參數(shù)測量與儀器應用第1頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四教學導航教知識重點1.集總參數(shù)元件特性和等效電路；2.交流電橋的平衡條件；萬用電橋的基本組成及工作原理；2.Q表的基本組成及工作原理。4.晶體管特性圖示儀的基本組成、工作原理和應用；知識難點1.晶體管特性圖示儀的基本組成和工作原理；2.晶體管特性圖示儀的應用；3.萬用電橋的工作原理及應用；4.Q表的工作原理及應用推薦教學方式1.通過對一個實際的案例介紹，導出電子元器件參數(shù)測量系統(tǒng)的理論知識，激發(fā)學生學習的興趣。2.采用實驗演示法、多媒體演示法、任務設計法、小組討論法、案例教學法、項目訓練法等教學方法，加深

2、學生對理論的認識和鞏固。3.通過實驗鞏固示波器正確操作與維護。建議學時8學時學推薦學習方法1.本章要重點掌握集總參數(shù)元件的特性和等效電路、電橋和Q表的組成框圖、基本原理、應用和維護的技能。2.理論的學習要結合實際儀器的使用過程以及實驗來理解，注意理論聯(lián)系實際。3.查有關資料，加深理解，拓展知識面必須掌握的理論知識1. 集總參數(shù)元件特性和等效電路；2. 交流電橋的平衡條件；萬用電橋的基本組成及工作原理；3. Q表的基本組成及工作原理。必須掌握的技能1.能規(guī)范的使用萬用表初步片段元器件。2.能規(guī)范地使用電橋、Q表和晶體管圖示儀進行元器件的測試。第2頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分

3、，星期四案例 4 電子元件參數(shù)的測量 在科研和生產中，經常要測量電子元件的參數(shù)，即電阻的阻值、電容器的電容、電感器的電感以及品質因數(shù)Q等。電子元件是最基本的電子產品，是構成電子整機、系統(tǒng)的基礎，它們的性能優(yōu)劣直接影響電子設備的質量。測試儀器主要有電橋和Q表等儀器。一般對低頻元件用電橋法測量，高頻元件用諧振法測量。 第3頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四案例 4 電子元件參數(shù)的測量 電橋主要用來測量電阻器的阻值、電感器的電感量及品質因數(shù)Q、電容器的電容量及損耗因數(shù)D等。 電橋主要用于： （1） 精確評價元件的性能，保證元件在使用條件下滿足要求。 （2） 元件生產線快速檢測

4、或進貨檢驗。 （3） 大致估計元件的性能。第4頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四5.1集總參數(shù)阻抗的測量知識分布網絡集總參數(shù)元件阻抗測量電橋法測量集總參數(shù)元件參數(shù)交流電橋萬用電橋典型儀器QS18A型萬用電橋概 述面板功能介紹使用操作方法 電阻器 電容器 電感器集總參數(shù)元件簡介 組成 測量原理 結構 測量原理 結 構測量電阻的原理測量電容原理 串聯(lián)法 并聯(lián)法 文氏電橋法 海氏電橋法電路結構諧振法集總參數(shù)元件參數(shù)諧振發(fā)法原理測量方法典型儀器QBG-3型Q表概述面板功能介紹使用操作方法直接測量法替代測量法串聯(lián)替代法并聯(lián)替代法直流電橋測量電感原理第5頁，共71頁，2022年，5

5、月20日，19點32分，星期四1）電阻器 1、集總參數(shù)元件簡介 理想的電阻器是純電阻元件，即不含電抗分量，流過它的電流與其兩端的電壓同相。實際電阻器總存在一定的寄生電感和分布電容，其等效電路如圖5-1所示。 圖5-1 實際電阻器的等效電路 第6頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四2）電容器 1、集總參數(shù)元件簡介 實際電容器也不可能是理想的純電容，還存在引線電感和損耗電阻（包括漏電阻及介質損耗等）。實際電容器的等效電路如圖5-2所示。 第7頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四2）電容器 1、集總參數(shù)元件簡介圖 5-2 實際電容器的等效電路 第8頁，共7

6、1頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3）電感器 1、集總參數(shù)元件簡介實際電感器除電感量外，同樣存在損耗電阻，還存在分布電容。在頻率不太高的情況下，分布電容的影響可以忽略不計。故實際電感器的等效電路如圖5-3所示。 第9頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3）電感器 1、集總參數(shù)元件簡介圖5-3 實際電感器的等效電路第10頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四1）直流電橋 直流電橋又稱為惠斯通電橋，主要用來測量電阻。其原理和電路結構如圖5-4所示。 2、電橋法測集總參數(shù)元件第11頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四2）

7、交流電橋 交流電橋主要用于測量電容、電感等元件的參數(shù)，其原理如圖5-5所示。 2、電橋法測集總參數(shù)元件第12頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四2）萬用電橋的原理 萬用電橋可以測量電阻器、電容器和電感器，其基本組成如圖5-6所示。電路由橋體、測量用信號源（振蕩器）、選頻放大器、檢波器和指零儀組成。橋體是電橋的核心部分，由標準電阻、標準電容和轉換開關組成。 2、電橋法測集總參數(shù)元件第13頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四2）萬用電橋的組成 2、電橋法測集總參數(shù)元件第14頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四 QS18A型萬用電橋是

8、目前應用較廣泛的一種萬用電橋，它主要由橋體、交流電源（晶體管振蕩器）、晶體管檢流計三部分組成，如圖5-10所示。其中橋體是儀器的核心，使用時通過轉換開關切換，分別組成惠斯登電橋、并聯(lián)電容比較電橋和麥克斯韋+文氏電橋，用以測量電阻、電容和電感。 3、典型儀器介紹QS18A型萬用電橋的使用第15頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、典型儀器介紹QS18A型萬用電橋的使用第16頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、典型儀器介紹QS18A型萬用電橋的使用1）、面板說明 QS18A型萬用電橋的面板如圖5-11所示。第17頁，共71頁，2022年，5月20日

9、，19點32分，星期四第18頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、典型儀器介紹QS18A型萬用電橋的使用2）、使用方法 （1）電容的測量：估計被測電容的大小，旋動“量程”開關置于適當位置，使量程值大于被測電容容量；將“測量選擇”開關置于“C”，損耗倍率置于“D0.01”（測一般電容）或“D1”（測電解電容），反復調節(jié)“讀數(shù)”及“損耗平衡”旋鈕，使電表指零。當電橋平衡時，被測量 、 分別為： =“量程”開關指示值“讀數(shù)”指示值 =損耗倍率指示值“損耗平衡”指示值第19頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、典型儀器介紹QS18A型萬用電橋的使用2）、

10、使用方法 （2）電感的測量：估計被測電感量的大小，將“量程”開關置于合適位置，“測量選擇”開關置于“L”，損耗倍率開關置于合適位置（測不帶鐵心線圈放在“Q1”，測較高Q的值濾波線圈放在“D0.01”，此時Q=1/D，測鐵心電感線圈放于“D1”）；反復調節(jié)“讀數(shù)”及“損耗平衡”，使電橋平衡。 第20頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、典型儀器介紹QS18A型萬用電橋的使用2）、使用方法 （3）電阻的測量：估計被測電阻值的大小，將“量程”開關、“測量選擇”開關置于合適的位置。如被測電阻在10以內，“量程”開關應置于“1”或“10”位置，“測量選擇”開關應置于“R10”，否

11、則，上述開關應分別置于1001M之間和R10位置。 第21頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四4、諧振法測量集總參數(shù)元件 采用諧振法，即利用回路的諧振特性來測量高頻阻抗元件，方法簡單，且可以在接近實際工作頻率下測量，從而測量結果可靠。依據諧振法制成的Q表特別適合于高Q值、低損耗阻抗元件的測量。第22頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四4、諧振法測量集總參數(shù)元件諧振法測量原理 如圖5-12所示的R、L、C串聯(lián)電路，當信號源頻率與回路諧振頻率相同時，電路產生串聯(lián)諧振，滿足下列關系式圖5-12 串聯(lián)諧振電路諧振頻率:第23頁，共71頁，2022年，5月20

12、日，19點32分，星期四4、諧振法測量集總參數(shù)元件第24頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四4、諧振法測量集總參數(shù)元件2) 測量方法 (1）直接測量法(2) 并聯(lián)替代法(3) 串聯(lián)替代法 第25頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四5、典型儀器介紹 QBG-3型Q表的使用 QBG-3型Q表是根據諧振法測量原理的一種典型儀器。它能在高頻狀態(tài)下測量電容量、電感量、損耗因數(shù)及品質因數(shù)等參數(shù)。Q表又稱品質因數(shù)測量儀。 1）工作原理QBG-3型Q表工作原理如圖5-19所示。它由高頻振蕩器、LCR測量回路及輸入、輸出指示器三部分組成。 第26頁，共71頁，2022

13、年，5月20日，19點32分，星期四5、典型儀器介紹 QBG-3型Q表的使用第27頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四5、典型儀器介紹 QBG-3型Q表的使用1）使用方法 QBG-3型Q表的面板如圖5-20所示。連接被測元件的接線柱位于機箱的頂部。第28頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四5、典型儀器介紹 QBG-3型Q表的使用第29頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四5、典型儀器介紹 QBG-3型Q表的使用 (1) 測量前的準備： 使用前必須對“定位”電壓表和“Q值”電壓表進行機械調零，然后將“定位粗調”旋鈕沿逆時針方向轉到底

14、，“定位零位較直”及“Q值零位較直”旋鈕置于中間，“微調”（電容器）旋鈕旋至零。其次，被測元件與接線柱之間的連線應越粗、越短越好。 1）使用方法第30頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四5、典型儀器介紹 QBG-3型Q表的使用 (2)線圈Q值的測量： 將被測線圈接到“”接線柱上。調節(jié)“頻率旋鈕”及“波段開關”至測量所需的頻率點。將“Q值范圍”置于適當擋位。調節(jié)“定位零位校直”旋鈕使“定位電壓表”指示為零，調節(jié)“定位粗調”和“定位細調”使“定位”電壓表的指針指到“Q1”處。 1）使用方法第31頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四5、典型儀器介紹 QBG

15、-3型Q表的使用 (3)線圈電感量的測量： 首先估計被測線圈的電感值，在“、對照表”上找出對應的頻率，再調節(jié)“波段開關”及“頻率旋鈕”至這個頻率值。 1）使用方法第32頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四5、典型儀器介紹 QBG-3型Q表的使用 (4)電容量的測量： 根據被測電容容量的大小，其測量方法有以下兩種。a. 小于460pF電容的測量。從儀器附件中取一只電感量大于1mH的標準電感接于“ ” 接線柱上，將“微調”調至零，主調電容度盤調至最大（500pF），記作 ；然后調節(jié)“定位零位校直”和“Q值零位校直”，使“定位”電壓表及Q表指示為零。1）使用方法第33頁，共71

16、頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四5、典型儀器介紹 QBG-3型Q表的使用 (4)電容量的測量： 根據被測電容容量的大小，其測量方法有以下兩種。 b. 大于460pF電容的測量?？梢圆捎们笆龅拇?lián)替代法來測量。 1）使用方法第34頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四5、典型儀器介紹 QBG-3型Q表的使用 (5)電容損耗因數(shù)的測量： 首先將主調電容度盤調至500pF，記作。將大于1mH的標準電感（附件）接于“ ”接線柱上，調節(jié)“波段開關”及“頻率旋鈕”，使Q表指示最大，設此時Q表讀數(shù)為 ；然后將被測電容并接于“ ”接線柱上，調小主調電容度盤至某值，記作 1）

17、使用方法第35頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四5.2 電子器件特性及參數(shù)測量儀器 電子器件特性及參數(shù)測試晶體管特性曲線的測量晶體管圖示法典型儀器XJ4810型晶體管特性圖示儀半導體分立器件測量模擬集成電路測量數(shù)字集成電路測量 器件分類 描點法 圖示法 組 成工作原理 工作原理 面板說明 使用方法 儀器應用 測量方法主要技術指標知識分布網絡第36頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四1、電子器件參數(shù)儀器的分類1）半導體分立器件測量儀器 半導體分立器件有二極管、雙極型晶體管、場效晶體管、閘流晶體管（晶閘管）和光電子器件等種類。通常一種儀器只能測量幾類器

18、件的部分參數(shù)。根據所測參數(shù)的類型，半導體分立器件測量儀器大致可分為下列四種。第37頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四1、電子器件參數(shù)儀器的分類1）半導體分立器件測量儀器（1）直流參數(shù)測量儀器（2）交流參數(shù)測量儀器 （3）極限參數(shù)測量儀器 （4）晶體管特性圖示儀 第38頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四1、電子器件參數(shù)儀器的分類2）數(shù)字集成電路測試儀器 數(shù)字集成電路主要有TTL和CMOS集成電路等。對其測試的內容主要有直流測試、交流測試和功能測試三部分。 第39頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四1、電子器件參數(shù)儀器的分類3）

19、模擬集成電路測試儀 模擬集成電路包括運算放大器、穩(wěn)壓器、比較器及專用模擬集成電路等。模擬集成電路的測試有直流測試和交流測試。 第40頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四2、晶體管特性曲線的測量 晶體管特性曲線是指其有關電極的電壓-電流之間或者電流-電流之間的關系曲線。 測繪晶體管特性曲線主要有點測法（ 靜態(tài)法）和 圖示法（動態(tài)法）。 第41頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四2、晶體管特性曲線的測量 1）描點測法 以晶體管輸出特性曲線為例，測試電路如圖5-22所示。先調節(jié)，固定一個值，再調節(jié)使從零變到某一固定值，測出一組與的數(shù)據，描繪出一條為某一固定

20、值的的曲線；再利用調節(jié)改變一個值，重復上述過程，可得另一條曲線；最終完成被測晶體管的輸出特性曲線。 第42頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四2、晶體管特性曲線的測量 1）描點測法 圖5-22 點測法測量晶體管輸出特性曲線 第43頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四2、晶體管特性曲線的測量 2）圖示法 若用集電極掃描電壓源代替點測法中的可調直流電源，用階梯波信號代替提供基極電流的可調直流電源，就得到圖5-23所示的圖示法測量系統(tǒng)。第44頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四2、晶體管特性曲線的測量 2）圖示法 圖5-23 圖示法測

21、量晶體管輸出特性曲線第45頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、晶體管特性圖示儀 晶體管特性圖示儀，又稱半導體管特性圖示儀。它是一種專用示波器，在示波管屏幕上可直接觀察半導體分立器件的特性曲線，借助屏幕上的標尺刻度，還能直接或間接地測定其相應的參數(shù)。 第46頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、晶體管特性圖示儀 1) 基本組成 晶體管特性圖示儀的基本組成如圖5-25所示，它主要由階梯波信號源、集電極掃描電壓發(fā)生器、工作于X-Y方式的示波器、測試轉換開關及一些附屬電路組成。 第47頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、晶體管

22、特性圖示儀第48頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、晶體管特性圖示儀 2) 晶體管特性圖示儀測量原理 （1）二極管特性曲線及測試原理框圖如圖 5-26 所示。測試正向特性加正極性掃描電壓，測試反向特性時加負極性掃描電壓。不必使用階梯信號。將集電極電壓接至X軸， 上的取樣電壓接至Y軸，即可顯示相應的特性曲線。第49頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、晶體管特性圖示儀第50頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、晶體管特性圖示儀 2) 晶體管特性圖示儀測量原理 （2）晶體管輸出特性曲線= 及測試原理框圖如圖5-27所示。其測

23、試原理在前面已經介紹過，這里不再贅述。第51頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、晶體管特性圖示儀第52頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、晶體管特性圖示儀3) 晶體管輸入特性曲線= 的測試。 晶體管輸入特性曲線是一組以為參變量的曲線。按照類似于輸出特性曲線的顯示方法，按圖5-28（a）所示電路接線。在基極回路加上經全波整流后的掃描電壓，取得 的變化，e點接至示波器X輸入端，b點接示波器的“地”端（ 設示波器X放大器反相一次），使圖像仍為正向掃描 第53頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、晶體管特性圖示儀第54頁，共7

24、1頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、晶體管特性圖示儀4)場效晶體管漏極特性曲線 及測試原理框圖如圖5-31所示。類似于晶體管曲線 的測試,C、B、E對應 D、G、S。這里階梯信號用階梯電壓，階梯信號和掃描信號的極性根據被測場效晶體管類型決定。 第55頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、晶體管特性圖示儀第56頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四3、晶體管特性圖示儀5)場效晶體管轉移特性曲線 及測試原理框圖如圖5-32（a）所示。用轉移特性曲線測量場效晶體管的夾斷電壓 、飽和漏電流 與跨導 比較直觀、方便。 第57頁，共71頁，20

25、22年，5月20日，19點32分，星期四3、晶體管特性圖示儀第58頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四4、典型儀器介紹XJ4810型晶體管特性圖示儀 XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀是一種典型的晶體管特性圖示儀，它具有前述圖示儀所具備的測試功能，可滿足對各類半導體分立器件的測試要求。它還增設集電極雙向掃描電路，可在屏幕上同時觀察二極管的正、反向特性曲線；具有雙簇曲線顯示功能，易于對晶體管配對。 第59頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四4、典型儀器介紹XJ4810型晶體管特性圖示儀 主要技術性能 （1）集電極電流：10A/div0.5A/div，

26、分15擋。（2）二極管反向漏電流：0.25A/div，分5擋。（3）集電極電壓：0.0550V /div，分10擋。（4）基極電壓：0.051V /div，分5擋。第60頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四4、典型儀器介紹XJ4810型晶體管特性圖示儀 主要技術性能 （5）階梯電流：0.2A/級50mA/級，分17擋。（6）階梯電壓：0.051V /級，分5擋。（7）集電極掃描峰值電壓：10500V，分4擋。（8）功耗限制電阻：00.5M，分11擋。 第61頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四4、典型儀器介紹XJ4810型晶體管特性圖示儀 2） 工作

27、原理 XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀的工作原理與一般的晶體管圖示儀基本相同。為方便使用增設“二簇電子開關”。階梯信號每次復零時，“二簇電子開關”將階梯信號交替送至其中一只被測管的基極，實現(xiàn)了在屏幕上同時顯示兩只晶體管的特性曲線的目的。 第62頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四4、典型儀器介紹XJ4810型晶體管特性圖示儀 3）面板說明 XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀的面板如圖5-33所示。主要可劃分為七部分：（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軸部分第63頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四4、典型儀器介紹XJ4810型晶體管特性圖示儀 3）面板說明 XJ4810型半導體晶體管特性圖示儀的面板如圖5-33所示。主要可劃分為七部分：（5）顯示部分 （6）階梯信號部分 （7）測試臺部分 第64頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四第65頁，共71頁，2022年，5月20日，19點32分，星期四4、典型儀器介紹XJ4810型晶體管特性圖示儀 4）使用方法 （1）開啟電源，指示燈亮，預熱10min。（2）調節(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。第66