第6章—电子元件的测量技术及仪器.ppt

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1、第6章电子元件的测量技术及仪器本章主要内容电子元件参数测量的基本要求电桥法和万用电桥的使用谐振法及Q表的使用方法晶体管特性图示仪的使用方法1、了解万用电桥组成及基本原理教学目标2、了解Q表的结构及基本原理3、平衡电桥法测量原理4、谐振法测量原理5、晶体管特性图示仪组成原理与使用6.1电子元件参数测量的基本要求电子元器件是最基本的电子产品，是构成电气系统的基础。在电子技术中，电子元器件的测量主要包括集中参数元件的测量和晶体管、场效应管等器件的测量。集中参数元件测量是指对电阻、电容、电感、阻抗品质因数Q及

2、损耗因数D的测量。虽然理想元件中只包含大小恒定不变的纯电阻或纯电抗，但实际的集中参数元件并非如此，因此，集中参数元件的测量还包括Q、D的测量。如图6.1所示，实际电阻器可以等效为纯电阻R与寄生电感LR的串联，再与分布电容CR的并联。图6.1实际电阻器的等效电路寄生电感是由于绕制电阻的金属丝或碳膜电阻制造过程中的刻槽等原因而产生的。在低频状态下，感抗很小，容抗很大，故可以忽略不计，但在高频状态下，由于感抗很大，容抗很小，就必须考虑LR和CR的因素。6.1.1电阻器测量的基本要求理想的电容器是储能元件C，

3、也称为纯电容，在电路中可以实现能量交换。实际电容器则存在损耗电阻和引线电感。6.1.2电容器测量的基本要求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。图6.2实际电容器的等效电路在应用形式上可等效为串联损耗电阻Rcs与纯电容串联或者并联损耗电阻Rcp与纯电容并联的电路，如图6.2所示。在频率不太高的情况下，引线电感的影响由于其感抗很小可忽略不计。在高频电路中就必须考虑其影响，高频时的电容等效电路如图6.3所示。图6.3高频时

4、电容器等效电路综上所述，任何情况下，在实际运用中对电容器元件需要测量两个参数，即电容量和损耗大小，电容器的损耗大小通常用损耗因数D来表示，D值越大损耗越大。通常用损耗因数D来表示电容器的损耗大小，具体表达式为：D=RCS/XC=ωCRCSD=XC/RCP=1/(ωCRCP)串联等效电路：并联等效电路：式中，XC为电容器的容抗。理想电感器是储能元件，为纯电感，在电路中可实现能量交换。6.1.3电感器测量的基本要求实际电感器在运用中除考虑电感量参数外，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

5、RLS与纯电感串联或者并联损耗电阻RLP与纯电感并联，如图6.4所示。（a）（b）图6.4电感器等效电路实际电感器还存在分布电容C，在频率不太高的情况下，分布电容的影响由于容抗很大可忽略不计。高频时则必须考虑，高频时电感的等效电路如图6.5所示。图6.5电感器高频等效电路综上所述，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。Q值具体表达式为：串联等效电路：Q=XL/RLS=ωL/RLSQ=RLP/XL=R

6、LP/ωL并联等效电路：集中参数元件的测量包括伏安法、电桥法和谐振法三种。6.2伏安法及数字化测量6.2.1伏安法伏安法，即电压表-电流表法，是根据欧姆定律来测量集中元件参数的。该方法使用方便，但测量精确度较差，仅适用于低频测量，比较适合直流电阻的测量。图6.6(a)、图6.6(b)分别为电流表外接、内接的伏安法测量集中参数元件原理图。Z=U/I图6.6伏安法测量原理图在忽略电压表、电流表内阻影响的情况下，根据欧姆定律有：当测量直流电阻时，电源为直流电源，则当测量电容或电感时，角频率为ω的交流电压作为

7、电源，由电容、电感等效电路的分析可知，二者都可以等效为电阻与电抗的串联，即阻抗的模值Z为：R=Z=U/I在忽略损耗电阻影响的情况下，存在关系：上述分析中，均忽略了电压表、电流表内阻的影响，实际测量的准确度较低。当被测元件阻抗远大于或者可以与电压表输入阻抗相比拟时，比较适合采用电流表内接的方法；反之，比较适合采用电流表外接的方法。由上式可知，如果测量时保持两个参数不变，而只改变一个参数，就可以用一个测量仪表进行测量。例如，测量电容时，保持频率和电压不变，则流过电容器的电流I与电容C之间存在单值对应的关系

8、，电流表即可以刻度成电容的单位，该仪表称为法拉计。伏安法可以测量1Ω到数百兆欧范围内的电阻以及1pF到数百微法的电容。6.2.2阻抗的数字化测量阻抗的测量包括电感、电容、电阻等元器件的测量。阻抗的数字化测量是利用正弦信号在被测阻抗两端产生交流电压，然后对电压实部和虚部进行分离，最后利用电压的数字化测量来实现阻抗的测量。1.电感元件的测量图6.7为电感-电压（L-V）变换器原理图。图中左半部分为阻抗-电压变换部分；同步检波器实现实部、虚部分离；峰值检波器完