电子测量仪器与应用 教学课件 作者 李福军 第6章 电子元件测量及仪器.ppt

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1、第6章电子元件的测量及仪器（一）学习目标基本了解：万用电桥组成及基本原理；Q表的结构及基本原理。重点掌握：平衡电桥法测量原理与使用，晶体管特性图示仪组成原理与使用。（二）技能目标熟练使用相关仪器进行电子元件的测量操作。6.1电子元件参数测量的要求6.2电桥法和万用电桥的使用6.3谐振法及Q表的使用6.4晶体管特性图示仪的使用方法本章小结自测题解答返回主目录仪器示例1直流双臂电桥仪器示例2万用电桥仪器示例3晶体管图示仪仪器示例4手持数字LRC测试仪6.1电子元件参数测量的基本要求6.1.1电阻器测量的基本要求实际的电阻器则存在寄生电感L和分布电容C。

2、在高频状态下测量电阻的参数时，由于感抗很大，容抗很小，就必须要考虑L和C的因素。对基本电路元件，测量仪器主要用各式电桥和Q表，其测量方法有电桥法和谐振法；半导体器件的测量仪器有晶体管特性图示仪、各类参数测试仪等；集成电路器件则采用专用集成电路测试仪进行测量。质量和性能的好坏直接影响电路的性能。电路元件的测量必须保证测试条件与规定的标准工作条件相符合。6.1.2电容器测量的基本要求实际电容器则存在损耗电阻和引线电感。由于电容器损耗电阻的存在，会使电容器在使用过程中消耗一定的能量，这种能量损耗称为电容器的介质损耗，用RCS或RCP来表示。电容器的损耗大

3、小通常用损耗因数D来表示，D值越大损耗越大。并联等效电路:串联损耗电阻RCS并联损耗电阻RCP串联等效电路:6.1.3电感器测量的基本要求实际电感器由于线圈的因素也要考虑损耗电阻，它的等效电路为损耗电阻RLS与纯电感L串联或者并联损耗电阻RLP与纯电感L并联。在实际运用中对电感器元件需要测量的也是两个参数，即电感量和损耗大小。电感器的损耗大小通常用品质因数Q来表示。Q值越大损耗越小，电感的品质越好。串联等效电路：并联等效电路：6.2电桥法和万用电桥的使用6.2.1电桥法1.电桥法的使用特点电桥法又叫指零法，是以电桥电路平衡原理为基础，将被测量与同类

4、的已知标准量相比较来确定被测量的大小，是一种比较测量法。电桥的种类主要有直流电桥、交流电桥和万用电桥等。2.电桥的工作原理及平衡条件+—Z1Z2Z4Z3电桥平衡条件：Z1•Z3=Z2•Z4，表现特征为：指示仪指示为零实际测量时，可将其中三臂接入已知标准元件，一臂接入被测元件，利用振幅及相位平衡条件即可得被测阻抗元件值。在实际应用时在电路中必须有两个可调节的元件，一般在某个桥臂上（如Z2）同时接入两个可调标准元件，即一个电阻和一个电抗，其它两个桥臂（如Z3、Z4）接入固定值的标准元件，Z1桥臂接被测元件，由此可测出被测元件的基本参数。为简化电路，固定

5、元件以纯电阻为标准元件，可调元件用标准电阻器和电容器（电感器）串联或并联实现。3.万用电桥的工作原理万用电桥主要由测电阻的惠斯登电桥、测电容的串联电容比较电桥和并联电容比较电桥、测电感的麦克斯韦电桥和海氏电桥组成。（1）测量电阻时将万用电桥切换为惠斯登电桥电桥的平衡条件为：式中R2、R3为固定电阻，R4为可调标准电阻。可见，利用惠斯通电桥可方便地测得被测电阻Rx的值。Rxu(t)R3R4PR2推导？适于测量损耗较大的电容。（2）测量电容时RARBCsRsCxu(t)RxP(a)串联电容比较电桥u(t)RxCxR2R4CsRsP(b)并联电容比较电桥

6、经推导，各参数的测量值为适于测量损耗较小的电容。电桥平衡式：（3）测量电感时将万用电桥切换为麦克斯韦和海氏电桥LxRARsCsRBu(t)PRx(a)麦克斯韦电桥RxLxR2R3CsRsu(t)P(b)海氏电桥适于测量Q值较低的电感。适于测量Q值较高的电感。电桥平衡式：经推导，各参数的测量值为6.2.2QS18A型万用电桥的基本组成及操作方法1.QS18A型万用电桥基本组成电路由桥体、测量用信号源（振荡器）、选频放大器、检波器和指零仪组成。测量桥体是仪器的核心，使用时通过切换可组成惠氏、海氏、麦氏等桥路。音频振荡器电桥主体交流放大器指示检流计2.主

7、要技术性能指标（1）电容测量范围：1.0pF～1100μF共八组，D值：0～0.1、0～10；（2）电感测量范围：1.0μH～110H共八组，Q值：0～10；（3）电阻测量范围：10mΩ～11MΩ共八组；（4）内部振荡器：1kHz；内部9V直流电压；（5）准确度等级：1％；（6）工作环境：温度0～+40℃，相对湿度不大于80％；3.面板结构及功能损耗倍率开关：有Q×1、D×0.01、D×1三档位置。损耗倍率适于测量Q×1空心线圈D×0.01小损耗电容器或高Q值电感D×1大损耗电容器（电解电容）或带铁芯线圈1234567891011124.使用方法（

8、1）测量电容的操作方法将“量程”开关置于合适的位置上（例如被测电容约为30pF,开关应放在100pF处）。转动“测量选择开