常用元器件測量.ppt

1、第7章 常用元器件測量,5.1 常用元器件簡介,5.2 萬用電橋,5.3 Q表,5.4 晶體管特性圖示儀,5.5 集成電路的測試,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,本章要點(diǎn) 半導(dǎo)體元器件和集總參數(shù)元器件檢測 萬用電橋的實(shí)際測量電路及電橋平衡條件 的測量原理和使用方法 集成電路測試儀的原理和使用方法 Q表的工作原理和使用方法 本章難點(diǎn) Q表、晶體管特性圖示儀和萬用電橋的工作原理,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.1 常用元器件簡介,7.1.1集總參數(shù)元器件簡介以及檢測方法,7.1.2半導(dǎo)體元器件簡介以及檢測方法,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.1.1集總參數(shù)元器件簡介 以及檢測方法,7.1.1.1 阻抗的概念

2、 如圖7-1所示，在一個二端元件或一個無源網(wǎng)絡(luò)的一對輸入端施加一激勵電壓信號（直流或交流），將產(chǎn)生一個電流，這時我們將電壓與電流之比稱為阻抗。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-1 阻抗的示意圖,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,當(dāng)激勵電壓為直流電壓E時，產(chǎn)生直流I，電壓與電流之比為一個常數(shù)，稱為直流電阻，即RDC=E/I。當(dāng)激勵電壓為正弦波u(t)時，響應(yīng)電流i(t)通常與u(t)有一個相位差,這時由電路分析可知,若以電壓與電流之比代表阻抗,則有Z=RDC+jX。這是一個復(fù)數(shù)，其實(shí)數(shù)部分RDC稱為直流電阻或交流電阻，是交流電路中的耗能元件；虛數(shù)部分X稱為電抗，是交流電路中存儲能量的元件。對于純電阻性器

3、件，阻抗表達(dá)式中電抗部分為零。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,對于純電感器件，阻抗中電阻部分為零，電抗部分為正值。對于純電容器件，阻抗中電阻部分為零，電抗部分為負(fù)值。 7.1.1.2 電阻的特性與測量 （1）電阻的參數(shù) 標(biāo)稱阻值及其偏差 標(biāo)稱阻值是直接標(biāo)志在電阻體上的阻值，偏差是實(shí)際阻值與標(biāo)稱阻值的誤差。為了便于生產(chǎn)和使用，電阻的生產(chǎn)是根據(jù)阻值系列進(jìn)行的。各系列的規(guī)格見表7.1。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,a、直標(biāo)法 指在產(chǎn)品的表面直接標(biāo)志出產(chǎn)品的主要參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)的方法。 b、文字符號法 是將要標(biāo)志的主要參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)用文字、數(shù)字符號有規(guī)律的組合標(biāo)志在產(chǎn)品表面上的方法。

4、 c、色標(biāo)法 用不同的顏色表示元件不同參數(shù)的方法。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,、四道色環(huán)標(biāo)志 規(guī)定如下：第一道色環(huán)代表的數(shù)是阻值的第一位有效數(shù)字，第二道色環(huán)代表的數(shù)是阻值的第二個有效數(shù)字，第三道色環(huán)代表的數(shù)是表示阻值的乘數(shù)為10n（n為顏色表示的數(shù)字），第四道色環(huán)代表的數(shù)是表示阻值的偏差。阻值的單位是歐姆。顏色所代表的數(shù)字見表7.2。 、五道色環(huán)標(biāo)志 精密電阻常常采用五道色環(huán)標(biāo)志。與四道色環(huán)標(biāo)志相似，只是它有三位有效數(shù)字。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,規(guī)定如下：第一道色環(huán)代表的數(shù)是阻值的第一位有效數(shù)字，第二道色環(huán)代表的數(shù)是阻值的第二個有效數(shù)字，第三道色環(huán)代表的數(shù)是阻值的

5、第三個有效數(shù)字，第四道色環(huán)代表的數(shù)是表示阻值的乘數(shù)為10n（n為顏色表示的數(shù)字），第五道色環(huán)代表的數(shù)是表示阻值的偏差。 d、數(shù)碼表示法 該方法是在產(chǎn)品上用三位數(shù)碼表示元件的標(biāo)稱值。數(shù)碼是從左向右的。第一、二位數(shù)字為有效數(shù)字，第三位數(shù)字為零的個數(shù)。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,電阻的額定功率 （3）電阻的測量 間接測量法 圖7-9 測量電阻的基本電路 萬用表測量法,圖7-9 測量電阻的基本電路,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.1.1.2 電容的特性與測量 （1）電容器的主要參數(shù) 標(biāo)稱容量及其偏差 額定工作電壓 電容器的標(biāo)稱容量、誤差及耐壓標(biāo)注方法 a、直標(biāo)法 b、文字符號法 c、色標(biāo)法,貴州電子信息

6、職業(yè)技術(shù)學(xué)院,d、數(shù)碼表示法 電容數(shù)碼表示法的規(guī)定基本上與電阻的數(shù)碼表示法的規(guī)定相同。即在產(chǎn)品上用三位數(shù)碼表示電容的標(biāo)稱容量，第一、二位數(shù)字為有效數(shù)，但三位數(shù)字為零的個數(shù)。但當(dāng)?shù)谌齻€數(shù)字為9時表示10-1而不是109。單位為皮法。在微法容量中，小數(shù)點(diǎn)用R表示。如339K表示：容量為3310-110% pF，4R7K表示：容量為4.710% F。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,（3）電容器的測量 電容器的識別與質(zhì)量判別 固定電容器的好壞及質(zhì)量高低可以用萬用表電阻擋加以判斷。容量大（1F以上）的固定電容器可用萬用表的歐姆擋（R100）測量電容器兩端，表針應(yīng)向小電阻值擺動，然后慢回擺至“”附近。迅速交替

7、表筆再測一次，看表針擺動情況，擺幅越大，表明電容器的電容量越大。若表筆一直接在電容器引腳時，表針最終應(yīng)指在“”附近。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,如果表針最大指示值不為“”，表明電容器有漏電現(xiàn)象；其電阻值越小，漏電越大，該電容器的質(zhì)量就越差。如果測量時指針一下子就指到“0”歐姆不向回擺，就表示該電容已短路（擊穿）。如果測量時表針根本不動，就表示電容器已失去容量。如果表針擺動不回到起始點(diǎn)，則表示電容器漏電很大，質(zhì)量不佳。 用諧振法測量 測量電路如圖7-13所示,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-13 諧振法測電容,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.1.1.4 電感的特性與測量 （1）電感器的主要參數(shù) 描

8、述電感的參數(shù)常見的有：標(biāo)稱電感量及其偏差、品質(zhì)因數(shù)、分布電容、額定電流、穩(wěn)定性等等。 （2）電感器的測量 電感器的識別及質(zhì)量判斷 電感器故障一般有開路和短路兩種。開路的檢查用萬用表歐姆擋很容易進(jìn)行。線圈短路不易用直流電阻法判別，一般要用專門測量儀器才能判斷。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,用諧振電路測量 測量電路如圖7-15所示。,圖7-15 諧振法測電感,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.1.2 半導(dǎo)體元器件簡介 以及檢測方法,7.1.2.1 二極管的特性與測量 （1）二極管的特性與參數(shù) 最大整流電流IOM 最大反向工作電壓URM 反向電流IR 導(dǎo)通電阻,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,（3）二極管的測量

9、 用模擬式萬用表進(jìn)行測量 用模擬式萬用表測量二極管的等效電路如圖7-16所示。,圖7-16 用萬用表測量二極管等效電路,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,a、質(zhì)量鑒別 用萬用表測二極管正、反向電阻。 測量二極管正、反向電阻其正向電阻阻值小，良好的管子一般在幾百歐至幾千歐；反向電阻的阻值大，一般在幾千歐以上。正、反向電阻值相差越大越好，若兩次測得阻值一樣大或一樣小，說明二極管已損壞。 b、極性判斷,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,測量二極管時，如測得兩極間電阻為小阻值時，此時萬用表的黑表筆接的便是二極管正極，紅表筆接的則是二極管負(fù)極。 用數(shù)字萬用表來測量 當(dāng)二極管的正、負(fù)極與數(shù)字萬用表紅、黑表筆相接時，二極管

10、正向?qū)?，萬用表指示出二極管的正向?qū)妷?。若將?shù)字萬用表的表筆對調(diào)一下，二極管不導(dǎo)通，萬用表上顯示2.8V的電壓。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,用通用儀表與適配電路測量 圖7-17（a）可用于測量穩(wěn)壓管的特性。當(dāng)可變電源的電壓增加時，穩(wěn)壓二極管上的電壓也同步增加，當(dāng)該電壓增加到一個確定值時，就不會增加，這個值即為該二極管的穩(wěn)壓值。圖7-17（b）可用于測量發(fā)光二極管的性能。當(dāng)改變電位器Rw的值時，即改變流過發(fā)光二極管的電流，該電流越大，則發(fā)光二極管越亮。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-17（c）可用于測量變?nèi)荻O管的壓控特性。改變變?nèi)荻O管上的電壓，電容測試儀即可測出對應(yīng)電壓時二極管的結(jié)電容

11、。圖7-17（d）可用于觀察在較高頻率的開關(guān)信號作用下時二極管的開關(guān)特性。好的二極管有較短的反向恢復(fù)時間，其輸出波形與輸入方波相似。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-17 用通用儀表測二極管 (a) 穩(wěn)壓管測試電路； (b) 發(fā)光二極管測試電路； (c) 變?nèi)荻O管測試電路； (d) 示波器觀測開關(guān)二極管,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.1.2.2 晶體三極管的特性與測量 （1）三極管的特征、類型與參數(shù) 三極管的參數(shù)主要有直流放大系數(shù)和交流放大系數(shù) ，ICBO集電極與基極間的反向飽和電流、ICEO集電極與發(fā)射極間的反向飽和電流。特征頻率fT ，反向擊穿電壓U(BR)CEO，集電極最大允許電流IC

12、M、集電極最大允許耗散功率PCM。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,（2）三極管的測量 用模擬萬用表測量管型與管腳的識別 判斷基極 若以萬用表黑表筆接觸某一管腳，紅表筆分別接觸另外兩個管腳，如表頭讀數(shù)都很?。s幾千歐）時，則與黑表筆接觸的那一管腳是基極，可知此管的管型為NPN型。若用紅表筆接觸某一管腳，而用黑表筆分別接觸另外兩個管腳，表頭讀數(shù)同樣都很?。ㄦN管約為幾百歐、硅管約為幾千歐）時，則與紅表筆接觸的那一管腳是基極，同時可知此管的管型為PNP型。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,、判斷發(fā)射極與集電極 現(xiàn)以NPN型為例。確定基極b后，假設(shè)剩下的兩只腳其中一只是集電極c，并將黑表筆接在此腳上，紅表筆接到另

13、一腳發(fā)射極上，然后用手指將假設(shè)的c極和測出的b極捏起來（但不要相碰），并記下c、e腳之間的讀數(shù)。如圖7-18所示。然后再做相反的假設(shè)，即將原假設(shè)為c的腳設(shè)為e，原假設(shè)為e的腳設(shè)為c，做同樣的上述測試并記下c、e之間的阻值。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,最后比較這兩次讀數(shù)的大小，阻值小的那次假設(shè)是對的，也就是說那次測試中黑表筆接的一只腳就是集電極c，剩下的另一只腳便是發(fā)射極e了。 圖7-18 用萬用表判定三極管c、e極 若需要判別的是PNP型管，仍用上述方法，但必須把萬用表的表筆的極性對調(diào)一下，即將紅表筆接在假設(shè)的c極上。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-18 用萬用表判定三極管c、e極,貴州電子

14、信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.1.2.3 結(jié)型場效應(yīng)管的測量 用萬用表判斷場效應(yīng)管的極性及好壞 用萬用表R1K擋，將黑表筆接觸管子的一極，用紅表筆分別接觸另外兩個電極，若兩次測得的阻值都很小，則黑表筆所接的就是柵極，而且是N型溝道場效應(yīng)管。如果用紅表筆接觸一個電極，用黑表筆分別接觸另外兩個電極，如測得阻值兩次都很小，則紅表筆所接觸的就是柵極G，而且是P型溝道場效應(yīng)管。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一般源極S、漏極D可互換， S D間電阻一般為幾十至幾十K ，故只需判斷出柵極G即可。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,本節(jié)小結(jié),1、電阻器：參數(shù)：標(biāo)稱阻值、額定功率等 測量：間接測量、萬用表測量等 2、電容器 參數(shù)

15、：標(biāo)稱容量、額定工作電壓等 測量：萬用表、諧振法等 3、電感器：參數(shù)：標(biāo)稱電感量、品質(zhì)因數(shù)等 測量：萬用表、諧振法Q表等 4、二極管：數(shù)：IOM、URM等 測量：萬用表、晶體管特性圖示儀等 5、三極管：參數(shù)：極限、特征等參數(shù) 測量：萬用表、晶體管特性圖示儀等 6、場效應(yīng)管 測量：萬用表等,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.2.1電橋的平衡條件,7.2.2實(shí)際測量電路及電橋平衡條件,7.2 萬用電橋,7.2.3 電橋法測量集總參數(shù)元件的誤差,7.2.4 ZL-6型LCR自動測量儀,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,5.2萬用電橋,7.2.1 電橋的平衡條件,四臂電橋如圖7-20所示。 Z1、 Z2 、 Z3

16、 、 Z4 為復(fù)阻抗，使用交流信號源。指示器也是交流響應(yīng)的。電橋的平衡條件為,或,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,即,可見交流電橋的平衡條件有兩個，一個是振幅平衡條件，一個是相位平衡條件。要使電橋完全平衡，兩個條件必須同時滿足。實(shí)際電路中必須有電阻和電抗兩個可調(diào)元件。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,作為測量用的電橋，除一個臂接入被測阻抗外，其余三個臂均接入標(biāo)準(zhǔn)元件。 假設(shè)為被測元件，則有,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.2.2 實(shí)際測量電路及電橋平衡條件 可同時測量R、L、C的電橋，通稱為萬用電橋。它的基本組成如圖7-21所示。電路由橋體、信號源和指零儀三個部分組成。橋體是電橋的核心部分，由標(biāo)準(zhǔn)電阻、標(biāo)準(zhǔn)

17、電容和轉(zhuǎn)換開關(guān)組成。通過轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，電橋構(gòu)成不同形式的電路對R、L、C進(jìn)行測量。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.2.2.1 測量電阻 一種叫惠斯登電橋的測量方法原理如圖7-22所示, 圖中R1、R2是固定電阻，R2 / R1 =K，RN為標(biāo)準(zhǔn)電阻，Rx為被測電阻，G為檢流計。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-22 惠斯登電橋測電阻,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.2.2.2 測量電感 （1）測量低Q電感,圖7-23 麥克斯韋電橋 （測量低Q電感用）,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,（2）測量高Q電感,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-24 海氏電橋 （測量高Q電感用）,7.2.2.3 測量電容 （1

18、）測量損耗小的電容,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-25 串聯(lián)電阻式比較電橋,（2）測量損耗大的電容,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.2.3 電橋法測量集總參數(shù)元件的誤差 （1）標(biāo)準(zhǔn)元件值的誤差 （2）電橋指示器的誤差 7.2.4 ZL-6型LCR自動測量儀 ZL-6型LCR自動測量儀是一種高性能的全 自動阻抗測量電橋。適用于測量電感L、 電容C、電阻R及相關(guān)的D、Q、Z值。,ZL-6型LCR自動測量儀的原理框圖如圖7-27所示。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.3.1 Q表的組成和測量原理,7.3.2 Q表的應(yīng)用,7.3 Q表,7.3.3 GQ-70型高頻Q表簡介,貴州

19、電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,5.3 Q表,7.3.1 Q表的組成和測量原理,在如圖7-28所示的串聯(lián)諧振電路中，當(dāng)信號源頻率與回路的諧振頻率相同時，電路發(fā)生串聯(lián)諧振。這時電路中電流、電壓及元件參數(shù)間滿足下列關(guān)系：,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,或,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,由于諧振時電感和電容兩端電壓達(dá)到最大值，且該電壓是信號源電壓的Q倍，如果信號源Us使用恒壓源，則元件上的電壓可用來指示電路的諧振狀態(tài)，且能以Q值標(biāo)度。 應(yīng)該指出的是：圖7-28只適用于對高Q元件進(jìn)行直接測量。用于測量低Q元件則會產(chǎn)生較大的誤差。 7.3.1.2 Q表的組成 圖7-29是Q表電路原理方框圖，其電路組成包括信號源、耦合電路

20、、Q值電壓表及測量用的諧振回路。內(nèi)部裝有空氣可變電容器Cs作為標(biāo)準(zhǔn)元件。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.3.2 Q表的應(yīng)用 7.3.2.1 直接測量法 （1）測量電容 這種測量方法一般采用如圖7-30所示的諧振電路，其中Cx為被測電容。測量時調(diào)節(jié)信號源頻率f，使電壓表的指示值最大。記下此時的信號源頻率fo（即為諧振頻率），則,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,式中，Ls為標(biāo)準(zhǔn)電感，單位為H；fo的單位為MHz。,圖7-30 直接測量法測電容,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,（2）測量電感,直接測量法亦可用于電感元件的測量，接法和圖7-30相似，只是圖中的標(biāo)準(zhǔn)電感Ls的位置接待測電感

21、，被測電容的位置接可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電容Cs。選擇適當(dāng)?shù)男盘栐搭l率，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)電容Cs，使電路諧振。當(dāng)測試用頻率固定時，標(biāo)準(zhǔn)電容刻度盤可用電感定度，從刻度盤上直接讀出被測電感量；由Q表直接讀出電感器的Q值。亦可按下面的公式計算。設(shè)諧振時頻率為fo，則,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.3.2.2 并聯(lián)替代法,所謂并聯(lián)替代法就是指被測元件與標(biāo)準(zhǔn)元件相并聯(lián)。這種方法適宜于測量高阻抗元件，例如大電阻、小電容、大電感等。 （1）測量電容 測量電路如圖7-31所示。圖中Cs為標(biāo)準(zhǔn)電容，其容量可調(diào)，并可直接讀出。本測量方法適用于被測電容Cx的容量小于Cs變化范圍的情況。 測量時，先不接被測電容Cx，使標(biāo)準(zhǔn)電容Cs處于最

22、大值CS1，調(diào)節(jié)信號源頻率使回路進(jìn)入諧振狀態(tài)；再將Cx并聯(lián)接入回路，保持信號源頻率不變，調(diào)節(jié)Cs至CS2，使回路仍處于諧振狀態(tài)。由于Cx與CS2并聯(lián)的效果等于CS1，所以有,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-32 并聯(lián)替代法測量電感,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,（2）測量電感,測量電路如圖7-32所示。測量時，在Lx接入回路之前，調(diào)節(jié)Cs至較小值CS1并調(diào)節(jié)信號源頻率使回路進(jìn)入諧振狀態(tài)，則有 或 然后接入Lx，在信號源頻率不變的情況下調(diào)節(jié)Cs至CS2，使回路重新諧振，則有,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.3.2.3 串聯(lián)替代法,（1）測量電容 當(dāng)被測電容Cx的值大于標(biāo)準(zhǔn)電容Cs的調(diào)節(jié)范圍，就應(yīng)采用如

23、圖7-33所示的大電容測量電路。先將A端和B端短路，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電容Cs使之處于較小值CS1，再調(diào)整信號源頻率使回路產(chǎn)生諧振；然后斷開A端和B端，接入被測電容Cx，保持信號源頻率不變，調(diào)節(jié)Cs至CS2，使電路再次諧振。由于Cx與CS2串聯(lián)的效果等于CS1。因此 即,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,（2）測量電感,對小電感進(jìn)行測量應(yīng)采用如圖7-34所示的串聯(lián)替代法。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.3.2.4 線圈分布電容的測量,測量電路如圖7-35所示，圖中Co為被測線圈L的分布電容。Cs為標(biāo)準(zhǔn)電容。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.3.3 GQ-70型高頻Q表簡介,GQ-70型高頻Q表的原理方框圖如圖7-

24、36所示。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,本節(jié)小結(jié),Q表的測量原理：串聯(lián)諧振電路及其特點(diǎn) Q表的組成：信號源、耦合電路、Q值電壓表、測量用諧振電路等四個部分組成 Q表的應(yīng)用：直接測量法、并聯(lián)替代法、串聯(lián)替代法測量電容與電感 GQ-70型高頻Q表簡介：組成、原理方框圖及工作原理、應(yīng)用等,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.4.1晶體管特性圖示儀的基本工作原理,7.4.2晶體管特性圖示儀的基本組成,7.4 晶體管特性圖示儀,7.4.3 QT1晶體管特性圖示儀的測試原 和使用方法 GQ-70型高頻Q表簡介,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.4 晶體管特性圖示儀,7.4.1晶體管特性圖示儀的基本工作原理,測繪晶體管

25、特性曲線有兩種方法：點(diǎn)測法和圖示法。用點(diǎn)測法測繪晶體管特性曲線的基本步驟。其測試電路如圖7-37所示。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,晶體管的輸出特性是指當(dāng)基極電流IB為某一定值時，集電極和發(fā)射極之間的電壓UCE與集電極電流IC之間的關(guān)系，即。其測試的步驟如下。 （1）先固定一個IB，然后改變電源電壓從0到UCC，分別測得在不同的UCE下所對應(yīng)IC值。 （2）再將IB固定到另一個值，重復(fù)上述步驟，再次測得在不同的UCE下所對應(yīng)IC值。 （3）余此類推，便可得出不同IB時的多組在不同的UCE下所對應(yīng)IC值。 （4）最后，以UCE為橫坐標(biāo)，IC為縱坐標(biāo)，IB為參變量作圖，便可得出不同IB時的一組共發(fā)射

26、極晶體管的輸出特性曲線。 從上述測試步驟可以看出，如果要將晶體管的輸出特性曲線自動顯示在示波管的熒光屏上，至少應(yīng)解決以下三個問題。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,（1）對應(yīng)于每一個測試步驟需要提供不同的基極注入電流IB，也就需要有一個如圖7-38（a）所示的基極階梯電流。 （2）對于每一個固定的IB值，需要改變一次集電極的電源電壓UCC，一般用如圖7-38（b）所示的正弦半波電壓來實(shí)現(xiàn)。由于這種正弦半波電壓可直接從市電經(jīng)全波整流取得，所以目前大部分圖示儀都是利用這種方法，并把此電壓稱為集電極掃描電壓。 （3）要能把IC和UCE的數(shù)據(jù)及時取出，送到示波管的熒光屏上去顯示出特性曲線。解決的方法是直接從

27、晶體管的集電極和發(fā)射極之間取出UCE經(jīng)過放大后送到示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上。因?yàn)槭静ü艽怪逼D(zhuǎn)板需要的也是電壓，所以在IC回路中接入一個小電阻RS（稱為取樣電阻），利用歐姆定律，就可取得正比于IC的電壓US，它直接反映了IC的變化。只要RS取得較小，就不會影響測試結(jié)果。然后把US通過放大器加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上，便可在示波管的熒光屏上顯示出晶體管的輸出特性曲線。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,根據(jù)上述原理，可以得出圖示儀的基本原理圖，如圖7-39所示。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,以上討論了晶體管共發(fā)射極的輸出特性。如果要測量和顯示輸入特性曲線（IBUBE），如圖7-40所示

28、。從圖7-40中的（3）和（4）點(diǎn)處取出UBE和IB，IB的取出如同取出IC一樣，也是經(jīng)過取樣電阻RS取出的。把UBE通過放大器接到示波管的X偏轉(zhuǎn)板上，把IB經(jīng)RS的壓降經(jīng)過放大器接到示波管的Y偏轉(zhuǎn)板上，這樣就可以在示波管的熒光上顯示出晶體管的輸入特性曲線。 通常，測繪晶體管的輸出特性與輸入特性共用一個電路，兩者之間通過轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖7-40就是這樣的電路。這樣就可以在示波管的熒光屏上顯示出不同接法的輸入、輸出特性曲線以及有關(guān)的主要參數(shù)。如從圖7-40中的（3）、（4）點(diǎn)處取出的電壓送到示波管便可測得晶體管的輸入特性曲線，而從（1）、（2）點(diǎn)處取出的電壓送到示波管便可測得晶體管的輸出特性

29、曲線。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.4.2 晶體管特性圖示儀的基本組成,由上述原理可以看出，晶體管特性圖示儀應(yīng)包括下面幾個部分，其基本方框圖如圖7-41所示。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,（1）基極階梯波信號發(fā)生器：提供必要的基極注入電流。 （2）集電極掃描電壓發(fā)生器：提供從零開始可變的集電極電源電壓。 （3）同步脈沖發(fā)生器：用來使基極階梯信號和集電極掃描電壓保持同步，使其正確穩(wěn)定地顯示圖形（特性曲線）。 （4）測試轉(zhuǎn)換開關(guān)：當(dāng)測試不同接法和不同類型的晶體管特性曲線和參數(shù)時，用此開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 （5）放大器和顯示電路：用以顯示被測晶體管的特性曲線，其作用原理和電路形式

30、與普通示波器基本相同，所以也可用普通示波器代替。 （6）電源：為各部分電路提供電源電壓。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.4.3 QT1晶體管特性圖示儀的測試原理和使用方法,7.4.3.1 QT1晶體管特性圖示儀的整機(jī)方框圖 QT1型晶體管特性圖示儀的框圖如圖7-42所示。由圖可知，它主要由集電極掃描發(fā)生器、基極階梯波發(fā)生器、X軸和Y軸放大器、測試轉(zhuǎn)換開關(guān)、電源及顯示電路等部分組成。其工作原理簡要敘述如下。 當(dāng)選擇被測晶體管連接成共發(fā)射極（共E極）或共基極（共B極）后，通過測試轉(zhuǎn)換開關(guān)，從集電極電壓、集電極電流、基極（或發(fā)射極）電壓和基極（或發(fā)射極）電流四者中任選兩者，分別送到X軸放大器和Y軸放

31、大器，使相應(yīng)的特性曲線顯示在示波管的屏幕上。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.4.3.3 QT1晶體管特性圖示儀的使用,（1）晶體管特性和主要參數(shù)的測試 現(xiàn)以3DG6三極管為例，說明用QT1測量晶體管特性和主要參數(shù)的方法。 輸出特性的測試UCE (X軸)IC(Y軸)圖7-43 共發(fā)射極輸出特性測試簡圖 a、共發(fā)射極的輸出特性 測試原理簡圖如圖7-43所示。開關(guān)和旋鈕位置如下。 測試選擇：ICUCE。 極性轉(zhuǎn)換：NPN共E。 掃描量程：020V。 集電極電壓：2V/度。 集電極電流：2mA/度。 階梯電流：20A/級。 功耗電阻：1k。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,X倍率、

32、Y倍率均為11，順時針方向旋轉(zhuǎn)“掃描電壓調(diào)節(jié)”旋鈕至一定位置時，屏幕上即顯示出輸出特性曲線，如圖7-44所示。 根據(jù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)和共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)的定義，在輸出特性曲線上可求出 和 。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-44 3DG6的c-e極輸出特性曲線,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,b、共基極的輸出特性圖7-44 3DG6的c-e極輸出特性曲線 測試原理簡圖如圖7-45所示。開關(guān)和旋鈕位置如下。 測試選擇：ICUCE。 極性轉(zhuǎn)換：NPN共B。 掃描量程：020V。 集電極電壓：2V/度。 集電極電流：2mA/度。 階梯電流：1 mA/級。 功耗電阻：100。 調(diào)節(jié)“掃描電壓調(diào)

33、節(jié)”旋鈕，在熒光屏上將顯示出特性曲線，根據(jù)共基極直流電流放大系數(shù)和共基極交流電流放大系數(shù)的定義，在輸出特性曲線上可求出和。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,輸入特性的測試UCB(X軸)IC(Y軸)圖7-45 共基極輸出特性測試簡圖 a、共發(fā)射極的輸入特性 測試原理簡圖如圖7-46所示。開關(guān)和旋鈕位置如下。 測試選擇：IBUBE 極性轉(zhuǎn)換：NPN共E X倍率：0.2擋 Y倍率：5擋 階梯電流：20A/級。 其余均與上述相同。然后再沿順時針方向旋轉(zhuǎn)“掃描電壓調(diào)節(jié)”旋鈕，屏幕上出現(xiàn)曲線，如圖7-47所示。由圖7-47可以求出晶體管的輸入電阻。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信

34、息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,b、共基極的輸入特性 開關(guān)和旋鈕位置如下。 測試選擇：IBUBE（實(shí)為IEUBE） 極性轉(zhuǎn)換：NPN共B 階梯電流：200A/級。 其余均同共發(fā)射極輸入特性的情況。 電流放大特性的測試 共發(fā)射極電流放大特性IB(X軸)IC(Y軸)圖7-48 共發(fā)射極電流放大特性測試簡圖 測試原理簡圖如圖7-48所示。測試時開關(guān)和旋鈕位置如下。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,測試選擇：ICIB。 極性轉(zhuǎn)換：NPN共E。 集電極電流：2mA/度。 X倍率：5擋。 Y倍率：1擋。 階梯電流：2A/級。 其他與上述相同。曲線如圖7-49所示。由此曲線可以

35、確定直流電流放大系數(shù) 和交流電流放大系數(shù)。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,晶體管常見的幾種不良特性 a、特性曲線傾斜。 如圖7-52（a）所示，曲線發(fā)生整個曲線族傾斜，而且IC隨UCE的增大而增大，這說明晶體管反向漏電流大，不能使用。 b、特性曲線分散。 如圖7-52（b）所示，零注入線（IB1=0）平坦，而其他曲線傾斜，這說明晶體管的輸出電阻小，并且由于放大系數(shù)的不均勻，會引起信號的失真。 c、小電流注入時特性曲線密集。 如圖7-52（c）所示，IC較小時曲線密集，這說明小，晶體管在小電流工作時，放大作用小，容易引起信號的非線性失真。使用時應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)和輸入信

36、號幅度。 與上述情況正好相反，有時也出現(xiàn)大信號注入時特性曲線密集。使用時同樣要注意靜態(tài)工作點(diǎn)和輸入信號幅度的選擇。 d、曲線上升緩慢。 如圖7-52（d）所示，特性曲線的上升部分不陡，說明飽和壓降大，不適合作為開關(guān)管用；如作放大管時，也存在工作范圍小，噪聲大等問題。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,（2）二極管特性的測試,正向特性的測試。 測試原理簡圖如圖7-53中把二極管接成如實(shí)線部分所示。測試時開關(guān)和旋鈕的位置如下。 測試選擇：二極管特性。 掃描量程：020V。 極性轉(zhuǎn)換：PNP共E。 X倍率：1擋。 集電極電壓：0.1V/度。 Y倍率：1擋。 將二極管的正極插入“E”

37、，負(fù)極插入“C”。順時針方向調(diào)節(jié)“掃描電壓調(diào)節(jié)”旋鈕至一定位置，在熒光屏上就會顯示出正向特性曲線，如圖7-54中實(shí)線所示。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,反向特性的測試 測試原理簡圖如圖7-53中把二極管接成如虛線部分所示。測試時開關(guān)和旋鈕的位置如下。 測試選擇：二極管特性。 集電極電流：0.1mA度。 極性轉(zhuǎn)換：PNP共E。 掃描量程：020V。 集電極電壓：2V/度。 X倍率、Y倍率均置于：1擋。 將二極管的正極插入“C”，負(fù)極插入“E”。順時針方向調(diào)節(jié)“掃描電壓調(diào)節(jié)”旋鈕至一定位置，在熒光屏上就會顯示出反向特性曲線，如圖7-54中虛線所示。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

38、,說明 a、測試二極管正向特性時，應(yīng)特別注意掃描電壓的極性。極性選擇開關(guān)置于PNP時插座上的C為負(fù)，NPN時插座上的C為正。 b、測試二極管反向特性時，“集電極電壓（V/度）”應(yīng)置于較大擋級，“集電極電流（mA/度）”置于較小擋級。與測正向特性時，剛好相反。 c、調(diào)節(jié)“掃描電壓調(diào)節(jié)”旋鈕時，應(yīng)當(dāng)較為緩慢，特別是測試正向特性時更要小心，否則會使二極管損壞。當(dāng)“掃描量程”置于高電壓擋時，測試反向特性也要特別小心，否則易使二極管擊穿和損壞。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,本節(jié)小結(jié),基本工作原理：晶體三極管的特性與示波管的波形顯示原理相結(jié)合 基本組成：由基極階梯波信號發(fā)生器、集電極掃描電壓發(fā)生器、同步脈沖

39、發(fā)生器、測試轉(zhuǎn)換開關(guān)、放大和顯示電路、電源等六個部分組成 QT1晶體管特性圖示儀：功能、整機(jī)方框圖、使用以及使用注意事項(xiàng),貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.5.1集成電路的分類與萬用表檢測,7.5.2中小規(guī)模集成電路的一般測試,7.5.3集成電路測試儀,7.5集成電路的測試,7.5.4大規(guī)模數(shù)字集成電路的JTAG測試,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.5.1 集成電路的分類與萬用表檢測,7.5.1.1 集成電路的分類 （1）根據(jù)集成度分 小規(guī)模集成電路。 中規(guī)模集成電路。 大規(guī)模集成電路。 超大規(guī)模集成電路。 （2）根據(jù)處理信號的特點(diǎn)分 數(shù)字集成電路。 模擬集成電路。,（3）根據(jù)結(jié)構(gòu)分 半導(dǎo)體集成電路

40、。 厚膜集成電路。 混合集成電路。 （4）根據(jù)智能程度與操作特性分 可編程集成電路。 不可編程集成電路。 7.5.1.2 集成電路好壞的估測 （1）在路測試,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,在路測試時應(yīng)用萬用表的電壓擋測量集成電路各腳的對地電壓。在集成電路供電電壓符合規(guī)定的情況下，如有不符合標(biāo)準(zhǔn)電壓值的引線腳，再檢查其外圍元器件，若無失效和損壞，則可認(rèn)為是集成電路的問題。 （2）非在路測試 非在路測試是用萬用表的歐姆擋測量集成電路各引腳對其接地腳的電阻，然后與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，從中發(fā)現(xiàn)問題。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.5.2 中小規(guī)模集成電路的一般測試,7.5.2.1 模擬集成電路的測試 （1）線

41、性芯片測試 線性集成電路在其工作范圍內(nèi)，僅對輸入信號作一定比例的放大，不丟失原來的頻率分量或產(chǎn)生新的頻率分量。運(yùn)算放大器是最常用的一種線性集成電路芯片。掌握了對運(yùn)算放大器的特性的測量原理與方法，也即掌握了對一般線性集成電路的測試方法。理想的運(yùn)算放大器如圖7-55所示，具有如下特性： 輸入阻抗Rin=； 輸出阻抗Ro=0； 電壓增益Av=； 帶寬為； 當(dāng)Uin-Uin+=0時，Uo=0。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-56 測量運(yùn)算放大器開環(huán)輸入阻抗,運(yùn)算放大器開環(huán)輸入阻抗的測量。 運(yùn)算放大器的輸入阻抗由兩輸入端之間和每個輸入端與地之間的阻抗組成，如圖7-56所示。Rin稱為差分輸入阻抗，Rc

42、稱為共模輸入阻抗。當(dāng)作為反相放大器使用時，同相輸入端接地，RcRin，可以近似認(rèn)為差分輸入阻抗即為其輸入阻抗。 測量運(yùn)算放大器開環(huán)輸入阻抗的電路如圖7-57所示。為了避免運(yùn)算放大器在開環(huán)狀態(tài)下由于輸入失調(diào)電壓的影響而處于飽和狀態(tài)，首先調(diào)節(jié)電位器Rw，使得運(yùn)算放大器輸出直流電壓為01.0V，然后調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出電壓Us，使得運(yùn)算放大器輸出交流電壓Uo的值在1V附近，記為Uo1。第二步，將圖中兩個1k電阻換成2個Rx，測得運(yùn)算放大器的輸出交流電壓為Uo2，從而有,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-57 運(yùn)算放大器基本測試電路,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,運(yùn)算放大器開環(huán)增益Av的測量。 Av的測量方

43、法仍采用如圖7-57所示測量運(yùn)算放大器的輸入阻抗的方法。因?yàn)锳v=Uo/Ui，且,運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換速率（ Sr ）的測量。 具體測量電路如圖7-58所示。U(t)為低頻（100Hz）方波，Sr=U/t。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-58 運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換速率的測量 （a） 測量運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換速率電路；（b） 圖(a)所示電路的輸入和輸出電壓,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,（2）一般模擬集成電路芯片的測試 性能指標(biāo)測量。 圖7-59是單片集成鎖相環(huán)CD4046的測試電路。 測試板上有一個16腳管座，各引腳已按技術(shù)要求接好。電源電壓Vcc=+5V，振蕩電容C1=100pF，振蕩電阻R1=3.3k，環(huán)路

44、濾波電阻R2=100k，R3=5.1k，C3=2.2F。外接分頻器為128分頻，方波信號源的頻率為100Hz20kHz。測量時，第一步，在環(huán)路開路的情況下改變R1、C1的值，測出CD4046的振蕩頻率范圍。第二步，將環(huán)路閉合，將方波信號源的頻率從100Hz至10kHz變化，測定CD4046輸出頻率的跟蹤范圍。第三步，改變環(huán)路濾波電路的R2、R3、C3的值，測定鎖相環(huán)的環(huán)路同步的建立時間和保持時間。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-59 CD4046性能測試電路,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,集成電路芯片的在線測試。 a、電阻測量法：在不加電的情況下，測量功能引腳對地電阻和一些引腳之間的電阻。 b、

45、電壓測量法：測量各引腳的對地直流電壓。 c、信號注入法：從某個引腳注入外部信號，觀察芯片的輸出狀態(tài)。 以調(diào)頻信號解調(diào)芯片PC1353為例，在圖7-60所示的電路中，正常時各引腳對地電壓如表7.4所示。 引腳4是音頻放大輸入端，從此端加入1kHz的正弦波，如功放有輸出，則可確定該芯片的供電部分與功放部分是正常的。,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,圖7-60 PC1353應(yīng)用電路,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,7.5.2.2 數(shù)字集成電路的測試 數(shù)字集成電路處理的都是以0、1為特征的數(shù)字信號。數(shù)字集成電路的電特性主要是數(shù)字電路的電特性，最主要的有輸入電平、輸出電平、輸入電流、輸出電流、轉(zhuǎn)換時間、延遲時間、功率消耗等等