電子元器件測(cè)量和儀器ppt課件

1、第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 第第6 6章章 電子元器件測(cè)量與儀器電子元器件測(cè)量與儀器 6.1 概述概述 6.2 伏安法及數(shù)字化測(cè)量伏安法及數(shù)字化測(cè)量6.3 電橋法測(cè)量集中參數(shù)元件電橋法測(cè)量集中參數(shù)元件6.4 諧振法測(cè)量集中參數(shù)元件諧振法測(cè)量集中參數(shù)元件6.5 晶體管特性圖示儀及應(yīng)用晶體管特性圖示儀及應(yīng)用本章小結(jié)本章小結(jié) 第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 第第6章章 電子元器件測(cè)量與儀器電子元器件測(cè)量與儀器 學(xué)習(xí)參考：本章主要介紹電阻、電感、電容、晶體管等學(xué)習(xí)參考：本章主要介紹電阻、電感、電容、晶體管等電子元器件的測(cè)量及測(cè)試儀器的組成原理，要求通過學(xué)習(xí)理解電子元器件的測(cè)量及測(cè)試儀器的組成原理，要求

2、通過學(xué)習(xí)理解電子元器件的測(cè)試方法及原理，了解測(cè)量?jī)x器的組成及使用方電子元器件的測(cè)試方法及原理，了解測(cè)量?jī)x器的組成及使用方法。法。 本章要點(diǎn)：集中參數(shù)元件的等效，集中參數(shù)元件的測(cè)量本章要點(diǎn)：集中參數(shù)元件的等效，集中參數(shù)元件的測(cè)量方法、工作原理及電橋、方法、工作原理及電橋、Q表、晶體管特性圖示儀的組成及使表、晶體管特性圖示儀的組成及使用。用。 第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 6.1 概概 述述在電子技術(shù)中，電子元器件的測(cè)量主要包括集中參數(shù)元在電子技術(shù)中，電子元器件的測(cè)量主要包括集中參數(shù)元件的測(cè)量和晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管等器件的測(cè)量。集中參數(shù)元件件的測(cè)量和晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管等器件的測(cè)量。集中參數(shù)元件測(cè)量是指對(duì)

3、電阻、電容、電感、阻抗品質(zhì)因數(shù)測(cè)量是指對(duì)電阻、電容、電感、阻抗品質(zhì)因數(shù)Q及損耗因數(shù)及損耗因數(shù)D的測(cè)量。雖然理想元件中只包含大小恒定不變的純電阻或純的測(cè)量。雖然理想元件中只包含大小恒定不變的純電阻或純電抗，但實(shí)際的集中參數(shù)元件并非如此，因此，集中參數(shù)元電抗，但實(shí)際的集中參數(shù)元件并非如此，因此，集中參數(shù)元件的測(cè)量還包括件的測(cè)量還包括Q、D的測(cè)量。的測(cè)量。如圖如圖6.1所示，實(shí)際電阻器可以等效為純電阻所示，實(shí)際電阻器可以等效為純電阻R與寄生電與寄生電感感LR的串聯(lián)。寄生電感是由于繞制電阻的金屬絲或碳膜電阻的串聯(lián)。寄生電感是由于繞制電阻的金屬絲或碳膜電阻制造過程中的刻槽等原因而產(chǎn)生的。在低頻狀態(tài)下，制

4、造過程中的刻槽等原因而產(chǎn)生的。在低頻狀態(tài)下，LR很很小，故可以忽略繞制電阻而產(chǎn)生的寄生電感小，故可以忽略繞制電阻而產(chǎn)生的寄生電感LR的影響，但在的影響，但在高頻狀態(tài)下，應(yīng)考慮高頻狀態(tài)下，應(yīng)考慮LR的影響。的影響。 第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 如圖6.2(a)、圖6.2(b)所示，實(shí)際電容器可以等效為串聯(lián)損耗電阻RCS與純電容C的串聯(lián)或并聯(lián)損耗電阻RCP與純電容C的并聯(lián)。損耗電阻包括電容漏電阻和介質(zhì)損耗電阻。事實(shí)上實(shí)際電容器還存在引線電感，因?yàn)榈皖l狀態(tài)下引線電感的感抗很小，可以忽略。通常用損耗因數(shù)Dx或損耗角正切tan來(lái)表示電容器的損耗大小。圖6.2(a)、圖6.2(b)分別具有如下關(guān)系：RL

5、R圖6.1 實(shí)際電阻器的等效電路(a)(b)RCSCCRCP圖6.2 實(shí)際電容器的等效電路第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 Dx=tan=RCS/XC=CRCS Dx=tan= XC/RCP =1/CRCP式中，XC為電容器的容抗；為電容器的損耗角。 如圖6.3(a)、圖6.3(b)所示，實(shí)際電感器可以等效為串聯(lián)損耗電阻RLS與純電感L的串聯(lián)或并聯(lián)損耗電阻RLP與純電感L的并聯(lián)。事實(shí)上實(shí)際電感器還包含分布電容，但在頻率不高的情況下，由于分布電容的影響較小，故可以忽略。通常用品質(zhì)因數(shù)Q來(lái)表示電容器的損耗大小。圖6.3(a)、圖6.3(b)分別具有如下關(guān)系：Q=XL/RLS=L/RLSQ=RLP/XL

6、= RLP/L第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 集中參數(shù)元件的測(cè)量包括伏安法、電橋法和諧振法三種。6.2 伏安法及數(shù)字化測(cè)量6.2.1 伏安法伏安法，即電壓表-電流表法，是根據(jù)歐姆定律來(lái)測(cè)量集中元件參數(shù)的。該方法使用方便，但測(cè)量精確度較差，僅適用于低頻測(cè)量，比較適合直流電阻的測(cè)量。圖6.4(a)、圖6.4(b)分別為電流表外接、內(nèi)接的伏安法測(cè)量集中參數(shù)元件原理圖。在忽略電壓表、電流表內(nèi)阻影響的情況下，根據(jù)歐姆定律有：Z=U/I第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 當(dāng)測(cè)量直流電阻時(shí)，電源為直流電源，那么R=Z=U/I 當(dāng)測(cè)量電容或電感時(shí)，角頻率為的交流電壓作為電源，由電容、電感等效電路的分析可知，二者都可以

7、等效為電阻與電抗的串聯(lián)，即阻抗的模值Z為 在忽略損耗電阻影響的情況下，存在關(guān)系：圖6.4 伏安法測(cè)量原理圖A電源Z(a)V(b)A電源ZV22XRZ第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 XL=L (6-1) 上述分析中，均忽略了電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，實(shí)際測(cè)量的準(zhǔn)確度較低。當(dāng)被測(cè)元件阻抗遠(yuǎn)大于或者可以與電壓表輸入阻抗相比擬時(shí)，比較適合采用電流表內(nèi)接的方法；反之，比較適合采用電流表外接的方法。 由式6-1可知，如果測(cè)量時(shí)保持兩個(gè)參數(shù)不變，而只改變一個(gè)參數(shù)，就可以用一個(gè)測(cè)量?jī)x表進(jìn)行測(cè)量。例如，測(cè)量電容時(shí)，保持頻率和電壓不變，則流過電容器的電流I與電容C之間存在單值對(duì)應(yīng)的關(guān)系，電流表即可以刻度成電容的單X

8、XRZIU22CX1CIULUIC第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 位，該儀表稱為法拉計(jì)。 伏安法可以測(cè)量1到數(shù)百兆歐范圍內(nèi)的電阻以及1pF到數(shù)百微法的電容。 6.2.2 阻抗的數(shù)字化測(cè)量 阻抗的測(cè)量包括電感、電容、電阻等元器件的測(cè)量。阻抗的數(shù)字化測(cè)量是利用正弦信號(hào)在被測(cè)阻抗兩端產(chǎn)生交流電壓，然后對(duì)電壓實(shí)部和虛部進(jìn)行分離，最后利用電壓的數(shù)字化測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗的測(cè)量。 1. 電感元件的測(cè)量 圖6.5為電感-電壓L-V變換器原理圖。圖中左半部分為阻抗-電壓變換部分；同步檢波器實(shí)現(xiàn)實(shí)部、虛部分離；峰值檢波器完成交-直流電壓變換，并提供基準(zhǔn)電壓。U1、U2、第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 Ur都要送到電壓表雙

9、積分式A/D變換器。經(jīng)過分析得到： （6-2） （6-3） 分析式6-2）、（6-3可見，因?yàn)閁r、R1均為常數(shù)，只要利用雙積分式數(shù)字多用表測(cè)出U1、U2來(lái)，即可換算出Rx、Lx及Qx的大小來(lái)。 x1r1RRUUx1r2LRUUur + 運(yùn)放同步檢波器ur峰值檢波器R1RxLxUoU1U2Ur圖6.5 電感電壓變換器同步檢波器jur Urcost第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 2. 電容元件的測(cè)量電容元件的測(cè)量 圖圖6.6為電容為電容-電壓電壓變換器的阻抗變換器的阻抗交流變交流變換部分，其他部分與電換部分，其他部分與電感感電壓變換器的結(jié)構(gòu)電壓變換器的結(jié)構(gòu)類似。利用上述方法，類似。利用上述方法，可

10、得：可得：U2=R1UrCx 由此可見，也可以利用數(shù)字多用表來(lái)實(shí)現(xiàn)由此可見，也可以利用數(shù)字多用表來(lái)實(shí)現(xiàn)Cx、Rx及及Dx的的測(cè)量。測(cè)量。 圖6.6 電容-電壓變換器 + + AurR1RxCxUorX11URRU 第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 3. LCR參數(shù)測(cè)試儀參數(shù)測(cè)試儀 圖圖6.7為為L(zhǎng)CR參數(shù)測(cè)試儀參數(shù)測(cè)試儀原理圖。經(jīng)分析得知：原理圖。經(jīng)分析得知： （） （S） 式中，式中，R為等效串聯(lián)電阻；為等效串聯(lián)電阻；X為等效串聯(lián)電抗；為等效串聯(lián)電抗；G為等效并聯(lián)為等效并聯(lián)電導(dǎo)；電導(dǎo)；B為等效并聯(lián)電納。為等效并聯(lián)電納。 + 運(yùn)放f正弦交流 +Rs圖6.7 LCR參數(shù)測(cè)試儀原理圖iUYZ 或oUs

11、sioRYZRUU)(soijXGRUUjXRIUZjBGUIY第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 由上述分析可見，只要先測(cè)出 和 ，再把 和 同步整流并分解出實(shí)部和虛部，進(jìn)而計(jì)算出上式中R，X，G，B，最后以數(shù)字形式顯示出被測(cè)元件R，L，C，D，Q等參數(shù)。測(cè)量線圈或電容時(shí)，可以選擇它們的串聯(lián)等效電路或并聯(lián)等效電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)小容量電容和高阻抗線圈，采用并聯(lián)等效電路測(cè)量，而對(duì)電解電容等大容量電容或小阻抗線圈采用串聯(lián)等效電路進(jìn)行測(cè)量。6.3 電橋法測(cè)量集中參數(shù)元件電橋法又稱為指零法，是利用零指示器作為電橋平衡指示器，根據(jù)電橋平衡時(shí)，各橋臂之間的關(guān)系來(lái)確定被測(cè)量。該方法的工作頻率較寬，測(cè)量精

12、度較高，可達(dá)10-4，比較適合低頻阻抗元件的測(cè)量。該方法構(gòu)成的測(cè)量?jī)x器稱為平衡電橋或電iUoUiUoU第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 橋。電橋分為直流電橋和交流電橋兩大類，前者用于測(cè)量直流電組，后者用于測(cè)量電容、電感等參數(shù)，在此主要討論交流電橋。 6.3.1 交流電橋 1. 工作原理 圖6.8為交流電橋原理圖，主要由橋體、電源G及平衡指示器P等組成。橋體由Z1、 Z2、 Z3 、Zx四個(gè)橋臂組成，橋臂由電阻和電抗元件組成。電源為純正弦交流電源。當(dāng)IP=0時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，電橋平衡條件如下：或312xZZZZ)(31)(2x312xjjeZZeZZ第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 即(6-4)x+

13、2=1+3 (6-5) 由此可見，要使交流電橋完全平衡，必須同時(shí)滿足式6-4和式6-5），即振幅平衡條件和相位平衡條件。所以當(dāng)相鄰兩橋臂為純電阻時(shí)，另外兩個(gè)橋臂應(yīng)呈現(xiàn)同性電抗；當(dāng)某一對(duì)角橋臂為純電阻時(shí)，另外一對(duì)角橋臂應(yīng)呈現(xiàn)異性電抗；當(dāng)兩個(gè)橋臂由純電阻構(gòu)成時(shí)，呈現(xiàn)電抗特性的橋臂必須由標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)電阻和電抗件構(gòu)成，該電抗件一般選用標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)電容。于是，當(dāng)Z1、Z2為純電阻R1、R2時(shí)，滿足關(guān)系： （6-6） 312xZZZZ圖6.8 交流電橋PZ1Z2Z3ZxIPG321xZRRZ第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 當(dāng)Z1、Z3為純電阻R1、R3時(shí)，滿足關(guān)系：（6-7）由式6-6和式6-7得，當(dāng)兩個(gè)鄰臂為純電

14、阻時(shí)的電橋稱為臂比電橋，它比較適于測(cè)量電容；當(dāng)兩個(gè)相對(duì)橋臂為純電阻時(shí)的電橋稱為臂乘電橋，它比較適于測(cè)量電感。交流電橋的電源必須為純正弦波交流電源，否則，由于電源中頻率成分的復(fù)雜，會(huì)使電橋產(chǎn)生假平衡，從而產(chǎn)生很大的誤差。為了提高測(cè)量精確度，IP要經(jīng)過選頻放大器放大、檢波器檢波后送入檢流計(jì)。為了減小雜散耦合的影響，電橋各部分之間要良好屏蔽，但即使如此，交流電橋也只適合在音頻或低射頻段使用，高頻段的測(cè)量適合選用諧振法。例6-1 圖6.9(a)為測(cè)量低Q電感的麥克斯韋電橋橋體，試231xZRRZ第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 求Rx、Lx、Qx各是多少？ 解： 該交流電橋平衡條件為： 經(jīng)推導(dǎo)，得：Rx=

15、R1R2/RsLx=R1R2Cs Qx=Lx/Rx=RsCs 例6-2 圖6.9(b)為測(cè)量高Q電感的海氏電橋橋體，試求Rx、Lx、Qx各是多少？ 解： 該交流電橋平衡條件為： SSxx2111)(CjRLjRRR圖6.9 例6-1、例6-2圖RxLxR1R2RS(a)CSCSR1RxLxRSR2(b)第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 經(jīng)推導(dǎo)，得：Rx=R1R2/RSLx=R1R2CS 例6-3 圖6.10(a)為測(cè)量低損耗電容的串聯(lián)電阻式比較電橋橋體，試求Rx、Cx、Dx各是多少？ 解： 該交流電橋平衡條件為：xxxxSS21)1(LjRRLjCjRRRSSx1CRQ2xxS1)1()1(RCj

16、RCjRRS第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 經(jīng)推導(dǎo)，得： Dx=CxRx=RsCs 例6-4 圖6.10(b)所示為測(cè)量高損耗電容的并聯(lián)電阻式比較電橋橋體，試求Rx、Cx、Dx各是多少？ 解： 該交流電橋平衡條件為： 經(jīng)推導(dǎo)，得：RxCxRSCSR1R2(a)RxCxRSCSR1R2(b)圖6.10 例6-3、例6-4圖S21xRRRR S12xCRRC xx2SS111CjRRCjRRS21xRRRR 第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 2. QS18A型萬(wàn)用電橋型萬(wàn)用電橋（1組成組成QS18A型萬(wàn)用電橋是一種便攜式交流電橋，主要用于測(cè)型萬(wàn)用電橋是一種便攜式交流電橋，主要用于測(cè)量電阻、電感、電容等參

17、數(shù)。其組成如圖量電阻、電感、電容等參數(shù)。其組成如圖6.11所示，主要由所示，主要由橋體、信號(hào)源橋體、信號(hào)源1kHz和晶體管檢流計(jì)三部分組成。橋體是和晶體管檢流計(jì)三部分組成。橋體是電橋的核心部分，實(shí)際上是由直流電橋、交流電容電橋及電電橋的核心部分，實(shí)際上是由直流電橋、交流電容電橋及電感電橋組合而成。使用時(shí)，通過變換開關(guān)進(jìn)行切換，以實(shí)現(xiàn)感電橋組合而成。使用時(shí)，通過變換開關(guān)進(jìn)行切換，以實(shí)現(xiàn)不同參數(shù)或量程的測(cè)量。不同參數(shù)或量程的測(cè)量。（2測(cè)量電容測(cè)量電容S12xCRRC SSx1CRD選頻放大與整流1kHz振蕩器或9V直流電源橋體P圖6.11 QS18A型萬(wàn)用電橋組成框圖第6章 電子元器件測(cè)量與儀器

18、測(cè)量電容時(shí)，橋體連接成如圖6.12所示的形式。Cx、Rx分別為被測(cè)電容的容量、串聯(lián)等效電阻阻值，R2由標(biāo)準(zhǔn)粗調(diào)、細(xì)調(diào)電阻器組成。調(diào)節(jié)橋體中可調(diào)電阻器使電橋平衡，根據(jù)電橋平衡條件，可導(dǎo)出： 由此可知，在量程確定的情況下，只要C2保持不變，可以通過調(diào)節(jié)R3使電橋平衡。其中，Cx、Rx、Dx可由有關(guān)度盤讀出數(shù)值。231xRRRR 213xCRRC 22xCRDRxCxR1R3R2C2圖6.12 測(cè)量電容原理圖第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 （3測(cè)量電感測(cè)量電感時(shí)，橋體連接如圖6.13所示。Lx、Rx分別是被測(cè)電感的電感量、串聯(lián)等效損耗電阻。當(dāng)電橋平衡時(shí)有： Lx=R1R2C3 Qx=C3R3（4使用方

19、法圖6.14為QS18A型萬(wàn)用電橋面板結(jié)構(gòu)圖。面板上各開關(guān)旋鈕的作用如下：被測(cè)元件接線柱 用于連接被測(cè)元件。外接插孔 用于外接音頻電源。231xRRRR RxLxR1R3R2C3圖6.13 測(cè)量電感原理圖第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 外-內(nèi)1kHz選擇開關(guān)，用于選擇電橋工作電源。量程開關(guān)，確定測(cè)量范圍，各示值是指電橋讀數(shù)在滿刻度時(shí)的最大值。uA讀數(shù)內(nèi)1kHz外圖6.14 QS18A型萬(wàn)用電橋面板結(jié)構(gòu)圖121110第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 損耗微調(diào)旋鈕，用于細(xì)調(diào)平衡時(shí)的損耗，一般情況下置于“0位置。 損耗倍率選擇開關(guān)，分為三擋：Q1，D0.1，D1。根據(jù)不同情況，按照表6-1選擇合適擋位。測(cè)

20、量電阻時(shí)，該開關(guān)不起作用。 指示電表，用于指示電橋的平衡狀態(tài)。當(dāng)電橋平衡時(shí)，電表指示為零。 接地。 靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕，用于控制電橋放大器的放大倍數(shù)。表表6-1倍率開關(guān)位置倍率開關(guān)位置測(cè)量元件位置空心電感線圈Q1高Q值線圈和小損耗電容D0.1（Q=1/D）帶鐵心線圈和大電解電容D1（Q=1/D）第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 開始測(cè)量時(shí)，應(yīng)降低靈敏度，隨后再逐漸增大。讀數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕讀數(shù)盤） 用于調(diào)節(jié)電橋的平衡狀態(tài)，由粗調(diào)和細(xì)調(diào)組成。 損耗平衡調(diào)節(jié)旋鈕 用于指示被測(cè)元件電容或電感的損耗因數(shù)或品質(zhì)因數(shù)。 測(cè)量選擇開關(guān) 用于確定電橋的測(cè)量?jī)?nèi)容。測(cè)量完畢，此開關(guān)應(yīng)置于“關(guān)位置，以降低機(jī)內(nèi)干電池的損耗。 使用方

21、法如下：將被測(cè)元件接到“被測(cè)元件接線柱”，撥動(dòng)電源選擇開關(guān)至“內(nèi)1kHz位置，如果用外部電源，則將外部電源接到“外接插孔上，撥動(dòng)電源選擇開關(guān)至“外的位置。根據(jù)被測(cè)量，將測(cè)量選擇開關(guān)旋至“C”、“L”、“R10”1211第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 或“R10處。估計(jì)被測(cè)量的大小，選擇量程開關(guān)的位置。根據(jù)被測(cè)元件的情況，按照表6-1選擇合適的損耗倍率開關(guān)擋位。根據(jù)電橋平衡情況，調(diào)整靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕使指示電表讀數(shù)由小逐步增大。反復(fù)調(diào)節(jié)電橋的讀數(shù)盤和損耗平衡旋鈕，并在調(diào)整過程中逐步提高指示電表的靈敏度直至電橋平衡。此時(shí)存在如下關(guān)系：Lx或Cx）=量程開關(guān)指示值電橋讀數(shù)盤示值Qx或Dx）=損耗倍率指示值

22、損耗平衡盤指示值 第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 例例6-5 用用QS18A型萬(wàn)用電橋測(cè)量線圈的電感量型萬(wàn)用電橋測(cè)量線圈的電感量Lx及及Qx值，值，當(dāng)電橋平衡時(shí)，左邊讀數(shù)盤粗調(diào)示值為當(dāng)電橋平衡時(shí)，左邊讀數(shù)盤粗調(diào)示值為0.6，右邊讀，右邊讀數(shù)盤細(xì)調(diào)示值為數(shù)盤細(xì)調(diào)示值為0.028，量程開關(guān)在，量程開關(guān)在100mH擋上，損耗倍擋上，損耗倍率開關(guān)在率開關(guān)在Q1擋上，損耗平衡盤讀數(shù)為擋上，損耗平衡盤讀數(shù)為3.5，求被測(cè)電感，求被測(cè)電感Lx和和品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)Qx。解：解： 由由QS18A型萬(wàn)用電橋的使用方法介紹，可知：型萬(wàn)用電橋的使用方法介紹，可知： Lx= (0.6+0.028)100mH=62.8mH

23、 Qx=13.5=3.5 答：（略）答：（略） 6.3.2 不平衡電橋不平衡電橋 依據(jù)電橋平衡條件進(jìn)行測(cè)量的電橋稱為平衡電橋，它的操依據(jù)電橋平衡條件進(jìn)行測(cè)量的電橋稱為平衡電橋，它的操第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 作繁瑣、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，平時(shí)所說(shuō)的電橋通常是指平衡電橋。不平衡電橋是通過直接測(cè)量電橋非平衡狀態(tài)下流經(jīng)指示器的電流或兩端電壓大小來(lái)測(cè)量集中參數(shù)元件的，它的操作簡(jiǎn)便、測(cè)量時(shí)間短、易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測(cè)量。 1. 測(cè)量電阻 圖6.15為新型不平衡電橋測(cè)量電阻的電路圖，圖中 。 經(jīng)推導(dǎo)，得知： BDABoUUU2)2(1)2(xxABERRRRU2)2(11xBDERRU2)2(1)2(xx12AB12A

24、BERRRRRRURRU第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 R2RRRRRXABCDUABUBDR1R1R3R3R2R4R4Uo除法電路N1N2DVM圖6.15 新型不平衡電橋測(cè)量電阻電路EUAB UBD第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 （6-8）分析式6-8可見，不平衡電橋可以快速方便地測(cè)量電阻量；新型不平衡電橋電壓Uo與其電源電壓無(wú)關(guān)，電源電壓的波動(dòng)對(duì)測(cè)量不產(chǎn)生影響；電壓Uo與被測(cè)電阻Rx成正比，使測(cè)量示值線性化，測(cè)量準(zhǔn)確度較高。老式不平衡電橋示值非線性，受電源電壓等的影響大，測(cè)量準(zhǔn)確度較低。2. 測(cè)量電感、電容不平衡電橋測(cè)量電感電路與圖6.15相似，分別用標(biāo)準(zhǔn)電感L、被測(cè)電感Lx代替標(biāo)準(zhǔn)電阻R和被

25、測(cè)電阻Rx。測(cè)量電容時(shí)，分別用標(biāo)準(zhǔn)電容C、被測(cè)電容Cx代替R和Rx。測(cè)量電感、2)2(11x34BD34BDERRRRURRURRRRRRUUU2x4132BDABo第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 電容時(shí)，用交流電源代替直流電源。 經(jīng)進(jìn)一步推導(dǎo)得知，測(cè)量電感、電容時(shí)存在下列關(guān)系： 因此，不平衡電橋可以快速方便地測(cè)量電感量、電容量，其不足之處是不能測(cè)量品質(zhì)因數(shù)、損耗因數(shù)等參數(shù)。 6.4 諧振法測(cè)量集中參數(shù)元件 諧振法又稱Q表法，是以LC諧振回路諧振特性為基礎(chǔ)而進(jìn)行測(cè)量的方法。在高頻段，諧振法受雜散耦合等的影響較小，且比較符合電感、電容的實(shí)際工作情況，因此，諧振法高頻段LLRRRRUUU2x4132

26、BDABoCCRRRRUUUx3241BDABo2第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 測(cè)量結(jié)果比較可靠，是測(cè)量高頻元件的常用方法。 6.4.1 Q表的組成及工作原理 諧振法構(gòu)成的測(cè)量?jī)x器稱為Q表，適合在高頻狀態(tài)下測(cè)量電容量、電感量、電容損耗因數(shù)、諧振回路或電感品質(zhì)的因數(shù)。它由測(cè)量回路、信號(hào)源、耦合回路及Q值電壓表等部分組成，圖6.16為Q表工作原理圖，設(shè)測(cè)量回路電流有效值、總電感、總電容為I、L、C。 Q表各組成部分的作用如下：信號(hào)源耦合回路Q值電壓表LxR+Us測(cè)量回路圖6.16 Q表工作原理圖CxuAR2R11234CsIoI第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 （1信號(hào)源信號(hào)源為正弦信號(hào)源，其振蕩頻率

27、范圍即為Q表工作頻率范圍。（2耦合回路它將信號(hào)源輸出的信號(hào)饋入到測(cè)量回路，其耦合方式通常為電阻耦合方式，稱之為插入電阻，為減小信號(hào)源對(duì)測(cè)量回路的影響，要求耦合電阻R2要很小如0.04）。高頻段、超高頻段Q表則分別選用電容、電感作為Q表耦合元件。（3Q值電壓表即Q值刻度的電壓表，用于指示Q值大小。當(dāng)Q值電壓表指示電壓最大時(shí)，測(cè)量回路處于諧振狀態(tài)。第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 （4測(cè)量回路即LC諧振回路，它由電感、電容及回路等效損耗電阻R組成。Q表就是根據(jù)該回路的諧振特性來(lái)測(cè)量的。如果測(cè)量回路處于諧振狀態(tài)，則存在如下關(guān)系： （6-9） I=Us/R=UL/XL=UC/XC Q=XL/R=XC/R

28、Q=UC/Us=UL/UsLCff210s 120CLLC201第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 可見，在Us一定時(shí)，電壓表可以刻度成為Q值指示器；改變Io值可以擴(kuò)大品質(zhì)因數(shù)的測(cè)量范圍，電流表則變成了Q值倍乘指示器。 6.4.2 測(cè)量電感諧振法測(cè)量電感，除了依據(jù)式6-9直接測(cè)量直接法外，還包括串聯(lián)替代法和并聯(lián)替代法。1. 串聯(lián)替代法串聯(lián)替代法適合測(cè)量小電感，如圖6.17所示，圖中信號(hào)源與測(cè)量回路之間采用的互感耦合方式為松耦合，否則，信號(hào)源內(nèi)阻將嚴(yán)重影響測(cè)量回路的諧振特性而產(chǎn)生諧振點(diǎn)誤判。其測(cè)量步驟如下：將1、2端短接，調(diào)節(jié)Cs到較大電容C1位置，調(diào)節(jié)信號(hào)第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 源頻率，使回路

29、諧振，設(shè)諧振頻率為f0，此時(shí)滿足： （6-10） 去掉1、2之間的短路線，將Lx接入回路，保持信號(hào)源頻率f0不變，調(diào)節(jié)Cs至C2使回路重新諧振，此時(shí)滿足：（6-11） 求解式6-10和式6-11組成的方程組，得： 2. 并聯(lián)替代法 并聯(lián)替代法適合測(cè)量大電感，始終將圖6.17中1、2兩端120241CfLLx圖6.17 串聯(lián)替代法測(cè)量電感原理圖M1234CsL信號(hào)源V2202x41CfLL2120221x4CCfCCL第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 短接。其測(cè)量步驟如下： 不接入Lx，調(diào)小可變電容Cs為C1，調(diào)節(jié)信號(hào)源頻率使回路諧振，設(shè)諧振頻率為f0，此時(shí)滿足： （6-12） 將Lx接至3、4端，

30、保持信號(hào)源頻率f0不變，調(diào)節(jié)Cs至C2使回路重新諧振，此時(shí)滿足：（6-13） 求解式6-12和式6-13組成的方程組，得： 6.4.3 測(cè)量電容 諧振法測(cè)量電容，一般采用串聯(lián)替代法和并聯(lián)替代法。120241CfL2202x411CfLL)(4112202xCCfL第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 替代法可以有效地消除分布電容或引線電感所造成的影響。 1. 串聯(lián)替代法 串聯(lián)替代法適合測(cè)量大電容，如圖6.17所示。其測(cè)量步驟如下： 將1、2端短接，調(diào)小可變電容Cs為C1，調(diào)節(jié)信號(hào)源頻率使測(cè)量回路諧振，設(shè)諧振頻率為f0。 去掉短路線，將被測(cè)電容Cx接至1、2端，保持信號(hào)源頻率f0不變，調(diào)節(jié)Cs至C2使測(cè)

31、量回路重新諧振。 上述兩步，測(cè)量回路中的電感以及前后兩次的諧振頻率未變，因此，前后兩次測(cè)量回路的等效電容值是相等的，即2x2x1CCCCC第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 2. 并聯(lián)替代法并聯(lián)替代法并聯(lián)替代法適合測(cè)量小電容，如圖并聯(lián)替代法適合測(cè)量小電容，如圖6.17所示，圖中所示，圖中1、2端始終短接或接入一標(biāo)準(zhǔn)電感，其測(cè)量步驟如下：端始終短接或接入一標(biāo)準(zhǔn)電感，其測(cè)量步驟如下：1不接入被測(cè)電容不接入被測(cè)電容Cx，調(diào)大可變電容，調(diào)大可變電容Cs為為C1，調(diào)節(jié)信，調(diào)節(jié)信號(hào)源頻率使測(cè)量回路諧振，設(shè)諧振頻率為號(hào)源頻率使測(cè)量回路諧振，設(shè)諧振頻率為f0。2將被測(cè)電容接至將被測(cè)電容接至3、4端，保持信號(hào)源頻率端

32、，保持信號(hào)源頻率f0不變，調(diào)不變，調(diào)節(jié)節(jié)Cs至至C2使測(cè)量回路重新諧振。使測(cè)量回路重新諧振。3上述兩步，測(cè)量回路中的電感以及前后兩次的諧振頻上述兩步，測(cè)量回路中的電感以及前后兩次的諧振頻率未變，因此，前后兩次測(cè)量回路的等效電容值是相等的，率未變，因此，前后兩次測(cè)量回路的等效電容值是相等的，即即 C1=C2+Cx Cx=C1C2第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 6.4.4 Q表實(shí)例及使用方法表實(shí)例及使用方法圖圖6.18為為QBG-3型型Q表面板結(jié)構(gòu)圖，它的使用方法如下：表面板結(jié)構(gòu)圖，它的使用方法如下：圖6.18 QBG-3型Q表面板圖主調(diào)電容度盤Cx接線柱Lx接線柱開定位零位校直Q值范圍Q值零位校直

33、Q1定位表Q值定位細(xì)調(diào)定位粗調(diào)波段開關(guān)頻率旋鈕pFL. f對(duì)照表微調(diào)CL第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 1. 測(cè)量準(zhǔn)備測(cè)量準(zhǔn)備測(cè)量前先對(duì)定位表和測(cè)量前先對(duì)定位表和Q值表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，然后將定位值表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，然后將定位粗調(diào)逆時(shí)針調(diào)到底，將粗調(diào)逆時(shí)針調(diào)到底，將“定位零位校直和定位零位校直和“Q值零位校直值零位校直置于中間，置于中間，“微調(diào)電容）微調(diào)電容）”調(diào)到零，開機(jī)預(yù)熱調(diào)到零，開機(jī)預(yù)熱10min。2. 電感線圈電感線圈Q值的測(cè)量值的測(cè)量將被測(cè)線圈接到將被測(cè)線圈接到Lx接線柱上；調(diào)節(jié)頻率旋鈕及波段開關(guān)接線柱上；調(diào)節(jié)頻率旋鈕及波段開關(guān)至測(cè)量所需的頻率點(diǎn)；選擇合適的至測(cè)量所需的頻率點(diǎn)；選擇合適的Q值

34、擋級(jí)；調(diào)理值擋級(jí)；調(diào)理“定位零定位零位校直旋鈕使定位表指示為零，調(diào)節(jié)定位粗調(diào)及定位細(xì)調(diào)位校直旋鈕使定位表指示為零，調(diào)節(jié)定位粗調(diào)及定位細(xì)調(diào)旋鈕使定位表指針指到旋鈕使定位表指針指到“Q1處；調(diào)整主調(diào)電容度盤遠(yuǎn)離處；調(diào)整主調(diào)電容度盤遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)，再調(diào)節(jié)諧振點(diǎn)，再調(diào)節(jié)“Q值零位校直使值零位校直使Q值表指針指在零點(diǎn)上，值表指針指在零點(diǎn)上，最后調(diào)解主調(diào)電容度盤和微調(diào)旋鈕使回路諧振最后調(diào)解主調(diào)電容度盤和微調(diào)旋鈕使回路諧振Q值表指示值表指示最大），則最大），則Q值表的示值即為被測(cè)線圈的值表的示值即為被測(cè)線圈的Q值。值。第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 3. 電感量的測(cè)量電感量的測(cè)量首先估計(jì)一下被測(cè)線圈的電感量，按照

35、表首先估計(jì)一下被測(cè)線圈的電感量，按照表6-2選出對(duì)應(yīng)頻選出對(duì)應(yīng)頻率，再調(diào)節(jié)波段開關(guān)及頻率旋鈕使信號(hào)源頻率達(dá)到所需頻率率，再調(diào)節(jié)波段開關(guān)及頻率旋鈕使信號(hào)源頻率達(dá)到所需頻率值；將值；將“微調(diào)置于零點(diǎn)，調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤使微調(diào)置于零點(diǎn)，調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤使Q值表指示值表指示最大。此時(shí)，被測(cè)線圈的電感量等于主調(diào)電容度盤上讀出的最大。此時(shí)，被測(cè)線圈的電感量等于主調(diào)電容度盤上讀出的電感值乘以電感值乘以L、f、倍率對(duì)照表中的倍率。、倍率對(duì)照表中的倍率。表表6-2 L、f、倍率對(duì)照表、倍率對(duì)照表電感倍率頻率0.11H0.125.2MHz1.010H17.95MHz10100H102.52MHz0.11.0mH0.

36、1795kHz1.010mH1252kHz10100mH1079.5kHz第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 4. 線圈分布電容的測(cè)量線圈分布電容的測(cè)量將主調(diào)電容度盤調(diào)至某一適當(dāng)電容值上一般為將主調(diào)電容度盤調(diào)至某一適當(dāng)電容值上一般為200pF），記為），記為C1；再調(diào)節(jié)波段開關(guān)及頻率旋鈕使；再調(diào)節(jié)波段開關(guān)及頻率旋鈕使Q值表指示值表指示最大，即找到諧振點(diǎn)最大，即找到諧振點(diǎn)f1；重新調(diào)節(jié)波段開關(guān)、頻率旋鈕使信；重新調(diào)節(jié)波段開關(guān)、頻率旋鈕使信號(hào)源頻率為號(hào)源頻率為f1的兩倍，然后調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤使的兩倍，然后調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤使Q值表指示最值表指示最大，記為大，記為C2。則分布電容量。則分布電容量C0可由下式

37、計(jì)算：可由下式計(jì)算：C0=(C14C2)/35. 電容量的測(cè)量電容量的測(cè)量被測(cè)電容量大小不同，其測(cè)量方法也不同。主要有以下被測(cè)電容量大小不同，其測(cè)量方法也不同。主要有以下兩種情況：兩種情況：（1小于小于460pF電容的測(cè)量電容的測(cè)量第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 可以采用并聯(lián)替代法來(lái)測(cè)量。從Q表附件中選取一只電感量大于1mH的標(biāo)準(zhǔn)電感接至Lx接線柱，將“微調(diào)調(diào)到零，主調(diào)電容度盤調(diào)至最大500pF），記為C1；然后調(diào)節(jié)“定為零位校直和“Q值零位校直旋鈕使定位表及Q值表指示為零，再調(diào)節(jié)定位粗調(diào)及定位細(xì)調(diào)旋鈕使定位表指針指在“Q1處；最后調(diào)節(jié)頻率旋鈕及波段開關(guān)，使Q值表指示最大。將被測(cè)電容接至Cx接線

38、柱，重調(diào)主調(diào)電容度盤使Q值表指示最大，此時(shí)度盤讀數(shù)為C2，則被測(cè)電容Cx等于： Cx=C1-C22大于460pF電容的測(cè)量可以采用串聯(lián)替代法來(lái)測(cè)量。將標(biāo)準(zhǔn)電感接至Lx接線第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 柱，調(diào)節(jié)主調(diào)電容度盤，使Q值表指示最大，讀盤讀數(shù)記為C1；取下標(biāo)準(zhǔn)電感，將其與被測(cè)電容串聯(lián)后再接于Lx接線柱上，重調(diào)主調(diào)電容度盤使Q值表指示再次達(dá)到最大，此時(shí)度盤讀數(shù)記為C2。被測(cè)電容Cx為： 6. 電容損耗因數(shù)的測(cè)量 首先將主調(diào)電容度盤調(diào)至500pF，記為C1，將大于1mH的標(biāo)準(zhǔn)電感接至Lx接線柱，調(diào)節(jié)波段開關(guān)及頻率旋鈕使Q值表指示最大，設(shè)它的讀數(shù)為Q1；然后將被測(cè)電容并接于Cx接線柱上，調(diào)小主

39、調(diào)電容度盤至某值，設(shè)為C2，重調(diào)信號(hào)源頻率使Q值表再次指示最大，設(shè)讀數(shù)為Q2，則損耗因數(shù)Dx為：1221xCCCCC2121x121CCCQQQQD第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 7.本卷須知本卷須知使用使用Q表測(cè)量過程中應(yīng)注意，被測(cè)元件不能直接放在儀器表測(cè)量過程中應(yīng)注意，被測(cè)元件不能直接放在儀器頂板上，要加一塊高頻損耗小的如聚乙烯之類的襯墊板；被頂板上，要加一塊高頻損耗小的如聚乙烯之類的襯墊板；被測(cè)元件接線要短且接觸良好；被測(cè)元件的屏蔽罩要接到低電測(cè)元件接線要短且接觸良好；被測(cè)元件的屏蔽罩要接到低電位接線柱上。位接線柱上。6.5 晶體管特性圖示儀及應(yīng)用晶體管特性圖示儀及應(yīng)用晶體管特性圖示儀簡(jiǎn)稱

40、為圖示儀，是一種采用圖示法在晶體管特性圖示儀簡(jiǎn)稱為圖示儀，是一種采用圖示法在熒光屏上直接顯示各種晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管等的特性曲線，并熒光屏上直接顯示各種晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管等的特性曲線，并據(jù)此測(cè)算出元器件各項(xiàng)參數(shù)的元器件測(cè)試儀器，例如測(cè)量據(jù)此測(cè)算出元器件各項(xiàng)參數(shù)的元器件測(cè)試儀器，例如測(cè)量PNP和和NPN型三極管的輸入特性、輸出特性、電流放大特性；型三極管的輸入特性、輸出特性、電流放大特性；各種反向飽和電流、擊穿電壓，各類晶體二極管的正反向特各種反向飽和電流、擊穿電壓，各類晶體二極管的正反向特性；場(chǎng)效應(yīng)管漏極特性、轉(zhuǎn)移特性、夾斷電壓和跨導(dǎo)等參性；場(chǎng)效應(yīng)管漏極特性、轉(zhuǎn)移特性、夾斷電壓和跨導(dǎo)等參第6章 電子

41、元器件測(cè)量與儀器 數(shù)。與示波器的區(qū)別是晶體管特性圖示儀能夠自身提供測(cè)試時(shí)所需要的信號(hào)源，并將測(cè)試結(jié)果以曲線形式顯示在熒光屏上。 晶體管特性圖示儀具有用途廣泛、直接顯示、使用方便、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。尤其在晶體管各種極限參數(shù)和擊穿特性的觀測(cè)時(shí)，采用瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)電流能使被測(cè)晶體管只承受瞬時(shí)過載而不會(huì)造成損壞，因此對(duì)晶體管的測(cè)試和晶體管的合理應(yīng)用都帶來(lái)極大的方便，但圖示儀不能用于測(cè)量晶體管的高頻參數(shù)。 6.5.1 晶體管特性圖示儀的組成 圖6.19是共發(fā)射極NPN型三極管輸出特性曲線及其逐點(diǎn)測(cè)量法示意圖。圖6.19(a)中，先固定基極電流IB，改變EC值，第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 可測(cè)得一組uCE

42、和iC值；再改變基極電流IB，重復(fù)上述過程，可測(cè)得多組數(shù)值。適當(dāng)選取坐標(biāo)，即可得到三極管輸出特性曲線，如圖6.19(b)所示。 晶體管特性儀的測(cè)量為動(dòng)態(tài)測(cè)量法，逐點(diǎn)測(cè)量法是晶體管特性圖示儀的測(cè)量原理基礎(chǔ)。晶體管特性圖示儀應(yīng)具備以下功能：VAVARBRCECEBIB0=0IB1IB2IB3IB4uCE(t)iC(t)0(b)(a)圖6.19 晶體三極管輸出特性曲線及逐點(diǎn)測(cè)量法示意圖第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 能夠提供測(cè)試過程所需的各種基極電流IB。每一個(gè)固定IB期間，集電極電壓EC應(yīng)作相應(yīng)改變。能夠及時(shí)取出各組uCE及iC值送顯示電路。晶體管特性圖示儀主要由階梯波發(fā)生器、集電極掃描信號(hào)源、測(cè)試

43、變換電路、控制電路、X-Y方式示波器等部分組成，如圖6.20所示。因?yàn)閕RF=iEIB=iC，uY(t)=iC(t)RF，所以u(píng)Y(t)能夠反映出iC(t)的變化情況。而且集電極掃描信號(hào)源與uCEt的變化一致，因此將uY(t)與集電極掃描電壓加到示波器上即可得到三極管輸出特性曲線。階梯波信號(hào)源用來(lái)提供測(cè)試所需的各種基極階梯電壓或電流IB，圖6.21(b)為基極電流波形圖，階梯高度可以調(diào)節(jié)，用于形成多條曲線簇。為避免被測(cè)管功耗過大而損壞，第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 一般選用圖6.22所示占空比可調(diào)的脈沖階梯波，這樣既可使晶體管導(dǎo)通時(shí)間減小，避免損壞被測(cè)管，又可提高圖示儀的性能。uCE(t)iC

44、(t)uCE(t)IBtt t1t2 t3 t4 t51234 t1 t2(a)(b)(c)(d)圖6.21 晶體管特性圖示儀各點(diǎn)波形121221圖6-22 脈沖階梯波第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 集電極掃描電路使每一個(gè)固定IB期間，集電極電壓uCE(t)作相應(yīng)改變，通常是由50Hz市電經(jīng)全波整流得到的100Hz正弦半波電壓，如圖6.21(a)和圖6.21(d)所示。X放大器和Y放大器用于對(duì)取自被測(cè)器件上的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，然后送示波管偏轉(zhuǎn)板形成掃描曲線。測(cè)試變換電路是為適應(yīng)測(cè)試NPN、PNP管而設(shè)立的。通過測(cè)試變換電路可使晶體管基極電壓、電流和階梯波、集電極掃描電壓的極性按不同要求而改變，并

45、選擇合適的顯示信號(hào)送至X、Y偏轉(zhuǎn)板，以顯示各種不同的曲線。示波管與X軸放大器和Y軸放大器通一起構(gòu)成X-Y方式的示波器。控制電路用于完成集電極掃描信號(hào)源與階梯波信號(hào)源第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 的同步等功能。 集電極掃描信號(hào)源或uCE(t)）、uY(t)被放大后，分別加到X、Y偏轉(zhuǎn)板上，得到的輸出特性曲線如圖6.21(c)所示，圖中的，與圖6.21(a)圖的，對(duì)應(yīng)，箭頭表明了得到輸出特性曲線的掃描過程，特性曲線自下而上分別與圖6.21(b)圖中的14相對(duì)應(yīng)，描繪曲線的速率為每秒100條，二者的同步關(guān)系稱為上100級(jí)/秒每秒100個(gè)臺(tái)階），如圖6.23(a)所示。改變二者的時(shí)間關(guān)系可以得到不同的

46、曲線，圖6.23(b)和圖6.23(c)所示的同步關(guān)系分別稱為200級(jí)/秒每秒200個(gè)臺(tái)階）、下100級(jí)/秒。 6.5.2 階梯波信號(hào)源圖6.24為階梯波信號(hào)源組成框圖，主要由階梯波形成級(jí)、階梯波放大器等部分組成。50Hz正弦電壓經(jīng)過移相、整第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 uCE(t)0tTBTC(a)IB0tTB/2TC/2(b)IB0t(c)TBIB0t圖6.23 晶體管特性圖示儀的三種同步關(guān)系阻容移相器整流器脈沖形成級(jí)階梯波形成級(jí)階梯波放大器開關(guān)電路圖6.24 階梯波信號(hào)源組成框圖第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 流送入脈沖形成級(jí)，經(jīng)限幅放大變?yōu)檎}沖，階梯波形成級(jí)在開關(guān)電路的控制下產(chǎn)生階梯波

47、電壓輸出，再經(jīng)過階梯波放大器放大輸出所需的階梯波電壓，或者根據(jù)需要由階梯波放大器輸出放大的階梯波電流。 圖6.25為JT-1型晶體管特性圖示儀的密勒積分型階梯波形成電路。放大器為反向放大器，它的電壓增益、輸入阻抗很大、輸出阻抗很小，則UA0。S為開關(guān)電路控制開關(guān)。C1 、VD1分別為箝位電容和箝位二極管。 當(dāng)S斷開時(shí)，輸入負(fù)脈沖Ui經(jīng)電路輸出阻抗Zo、VD2對(duì)電容C2充電，UO=UC2。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖 + 運(yùn)放SC2+UC2C1+VD1VD2UoUi+圖6.25 密勒積分型階梯波形成電路UA+第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 到來(lái)時(shí)，C2的充電電源為Ui，C2上充電U1= ；第二個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，充電電

48、源為Ui+U1，由于C2上已有電壓U1，所以凈充電源仍為Ui，同理，以后各次充電均如此，輸出端得到正向均勻階梯波電壓，調(diào)節(jié)C1、C2可調(diào)節(jié)臺(tái)階大小。 當(dāng)S閉合時(shí)，電容C2迅速放電，電路無(wú)輸出，當(dāng)再次斷開S時(shí)，階梯波完成一個(gè)重復(fù)周期。開關(guān)S周期性閉合，就能輸出周期性的階梯波。 6.5.3 晶體管特性圖示儀的使用 1. XJ4810型晶體管特性圖示儀的面板結(jié)構(gòu) 圖6.26為XJ4810型晶體管特性圖示儀面板圖，各開關(guān)旋鈕的作用如下：i211UCCC第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 XJ4810型半導(dǎo)體管特性圖示儀+10V 50V 100V 500V AC集電極電源峰值電壓%功耗限制電阻電容平衡輔助電容

49、平衡增益拉出0.1YXmAICuAIRuAA外接UCE外接UBE電流/度電壓/度顯示變換校準(zhǔn)階梯信號(hào)級(jí)/簇調(diào)零010k1M串聯(lián)電阻VuAmA電壓電流/級(jí)+反復(fù)關(guān)單簇按101增益U圖6.26 XJ4810型半導(dǎo)體圖示儀面板圖拉電源開第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 （1電源及示波管控制部分電源及示波管控制部分開關(guān)旋鈕包括：聚焦、輔助聚焦、輝度及電源開關(guān)，各自的使用方法與示波器相似。（2集電極電源1）“峰值電壓范圍選擇開關(guān)“峰值電壓范圍選擇開關(guān)用于選擇集電極電源最大值。其中AC擋能使集電極電源變?yōu)殡p向掃描，使屏幕同時(shí)顯示出被測(cè)二極管的正、反方向特性曲線。當(dāng)電壓由低擋換向高擋時(shí)，應(yīng)先將“峰值電壓%”旋鈕

50、旋至0。2）“峰值電壓%”旋鈕調(diào)理“峰值電壓%”旋鈕使集電極電源在確定的峰值電壓范圍內(nèi)連續(xù)變化。第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 3）“+、”極性按鍵開關(guān)按下“+、”極性按鍵開關(guān)時(shí)集電極電源極性為負(fù)，彈起時(shí)為正。4）“電容平衡”、“輔助電容平衡旋鈕當(dāng)Y軸為較高電流靈敏度時(shí)，調(diào)理“電容平衡”、“輔助電容平衡旋鈕兩旋鈕使儀器內(nèi)部容性電流最小，使熒光屏上的水平線基本重疊為一條。一般情況下無(wú)需調(diào)節(jié)。5）“功耗限制電阻旋鈕“功耗限制電阻旋鈕用于改變集電極回路電阻的大小。測(cè)量被測(cè)管的正向特性時(shí)應(yīng)置于低電阻擋，測(cè)量反向特性時(shí)應(yīng)置于高阻擋。 （3Y軸部分第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 1）“電流/度旋鈕“電流/度旋

51、鈕是測(cè)量二極管反向漏電流IR及三極管集電極電流IC的量程開關(guān)。當(dāng)開關(guān)置于“ ”（該擋稱為基極電流或基極源電壓位置時(shí)，可使屏幕Y軸代表基極電流或電壓；當(dāng)開關(guān)置于“外接時(shí)，Y軸系統(tǒng)處于外接收狀態(tài)，外輸入端位于儀器左側(cè)面。2）“移位旋鈕“移位旋鈕可進(jìn)行垂直移位外，還兼作倍率開關(guān)，當(dāng)旋鈕拉出時(shí)，指示燈亮，Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)縮小為原來(lái)的1/10。3）“增益電位器“增益電位器用于調(diào)整Y軸放大器的總增益，即Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)。一般情況下無(wú)需經(jīng)常調(diào)整。 第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 （4X軸部分1）“電壓/度旋鈕 “電壓/度旋鈕是集電極電壓UCE及基極電壓UBE的量程開關(guān)。當(dāng)開關(guān)置于“”位置時(shí)，可使屏幕X軸代表基極電流或

52、電壓；當(dāng)開關(guān)置于“外接時(shí)，X軸系統(tǒng)處于外接收狀態(tài)，外輸入端位于儀器左側(cè)面。2）“增益電位器“增益電位器用于調(diào)整X軸放大器的總增益，即X軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)。一般情況下無(wú)需經(jīng)常調(diào)整。（5顯示部分1）“變換選擇開關(guān)第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 “變換選擇開關(guān)用于同時(shí)變換集電極電源及階梯信號(hào)的極性，以簡(jiǎn)化NPN型管與PNP管轉(zhuǎn)測(cè)時(shí)的操作。2）“”按鍵開關(guān)“”按鍵開關(guān)按下時(shí)，可使X、Y放大器的輸入端同時(shí)接地，以確定零基準(zhǔn)點(diǎn)。3）“校準(zhǔn)按鍵開關(guān)“校準(zhǔn)按鍵開關(guān)用于校準(zhǔn)X軸及Y軸放大器增益。開關(guān)按下時(shí)，在熒光屏有刻度的范圍內(nèi)，亮點(diǎn)應(yīng)自左下角準(zhǔn)確地跳至右上角，否則應(yīng)調(diào)節(jié)X軸或Y軸的增益電位器來(lái)校準(zhǔn)。（6階梯信號(hào)1）“電

53、壓電流/級(jí)旋鈕“電壓電流/級(jí)旋鈕用于確定每級(jí)階梯的電壓值或電流第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 值。 2）“串聯(lián)電阻開關(guān) “串聯(lián)電阻開關(guān)用于改變階梯信號(hào)與被測(cè)管輸入端之間所串接的電阻大小，但只有當(dāng)電壓電流/級(jí)開關(guān)置于電壓擋時(shí)，本開關(guān)才起作用。 3）“級(jí)/簇旋鈕 “級(jí)/簇旋鈕用于調(diào)節(jié)階梯信號(hào)一個(gè)周期的級(jí)數(shù)，可在110級(jí)之間連續(xù)調(diào)節(jié)。 4）“調(diào)零旋鈕 “調(diào)零旋鈕用于調(diào)節(jié)階梯信號(hào)起始級(jí)電平，正常時(shí)該級(jí)為零電平。第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 5）“+、”極性按鍵開關(guān)“+、”極性按鍵開關(guān)用于確定階梯信號(hào)的極性。6）“反復(fù)關(guān)按鍵開關(guān)“反復(fù)關(guān)按鍵開關(guān)彈起時(shí)，階梯信號(hào)重復(fù)出現(xiàn)，用作正常測(cè)試；當(dāng)開關(guān)按下時(shí)，階梯信號(hào)

54、處于待觸發(fā)狀態(tài)。 7）“單簇按開關(guān)“單簇按開關(guān)與“反復(fù)關(guān)按鍵開關(guān)配合使用。當(dāng)階梯信號(hào)處于調(diào)節(jié)好的待觸發(fā)狀態(tài)時(shí)，按下該按鈕，指示燈亮，階梯信號(hào)出現(xiàn)一次，然后又回至待觸發(fā)狀態(tài)。（7測(cè)試臺(tái)部分圖6.27為XJ4810型晶體管特性圖示儀測(cè)試臺(tái)面板圖，各第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 開關(guān)旋鈕的作用如下： 1）“左”、“右按鍵開關(guān) 開關(guān)按下時(shí)，分別接通左、右邊的被測(cè)管。 2）“二簇按鍵開關(guān) “二簇按鍵開關(guān)按下時(shí)，圖示儀自動(dòng)交替接通左、右兩只被測(cè)管，此時(shí)可同時(shí)觀測(cè)到兩管的特性曲線，以便對(duì)它們進(jìn)行比較。 3）“零電壓”、“零電流按鈕 “零電壓”、“零電流按鈕按下時(shí)，分別將被測(cè)管的基極接地、基極開路，后者用于測(cè)

55、量ICEO、BUCEO等參量。CBEIRCBEGCBEGCBECBECBE零電壓零電流左 二簇 右測(cè)試選擇圖6.27 XJ4810型晶體管特性圖示儀測(cè)試臺(tái)面板圖第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 2. XJ4810型晶體管特性圖示儀的使用方法與注意事項(xiàng)型晶體管特性圖示儀的使用方法與注意事項(xiàng)（1使用方法使用方法開啟電源，指示燈亮，預(yù)熱開啟電源，指示燈亮，預(yù)熱15min后使用。后使用。調(diào)節(jié)輝度、聚焦、輔助聚焦等旋鈕，使屏幕上的亮點(diǎn)調(diào)節(jié)輝度、聚焦、輔助聚焦等旋鈕，使屏幕上的亮點(diǎn)或線條清晰?；蚓€條清晰。X、Y靈敏度校準(zhǔn)。將峰值電壓靈敏度校準(zhǔn)。將峰值電壓%旋鈕選為旋鈕選為0，屏幕上，屏幕上的亮點(diǎn)移至左下角，按

56、下顯示部分中的校準(zhǔn)按鍵開關(guān)，此時(shí)的亮點(diǎn)移至左下角，按下顯示部分中的校準(zhǔn)按鍵開關(guān)，此時(shí)亮點(diǎn)應(yīng)準(zhǔn)確地跳至右上角。否則，應(yīng)調(diào)節(jié)亮點(diǎn)應(yīng)準(zhǔn)確地跳至右上角。否則，應(yīng)調(diào)節(jié)X軸或軸或Y軸的增益電軸的增益電位器來(lái)校準(zhǔn)。位器來(lái)校準(zhǔn)。 階梯調(diào)零。當(dāng)測(cè)試中要用到階梯信號(hào)時(shí)，必須先進(jìn)行階梯調(diào)零。當(dāng)測(cè)試中要用到階梯信號(hào)時(shí)，必須先進(jìn)行階梯調(diào)零，其過程如下：將階梯信號(hào)及集電極電源均置于階梯調(diào)零，其過程如下：將階梯信號(hào)及集電極電源均置于“+”極性，極性，“電壓電壓/度置于度置于“1V/度度”，“電流電流/度置于度置于“”“”，“電壓電壓電電第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 流/級(jí)置于“0.05V/級(jí)”，“反復(fù)開關(guān)置于重復(fù)，“級(jí)/簇

57、置于適中位置，“峰值電壓范圍置于10V擋，調(diào)理“峰值電壓%”旋鈕使屏幕上的掃描線滿度，然后按下“”按鍵，觀察此時(shí)亮點(diǎn)在屏幕上的位置，再將按鍵復(fù)位，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使階梯波起始級(jí)處于亮點(diǎn)位置，這樣，階梯信號(hào)的零電平即被校準(zhǔn)。 （2本卷須知 應(yīng)特別注意階梯信號(hào)選擇、功耗限制電阻、峰值電阻范圍旋鈕的使用，如果使用不當(dāng)會(huì)損壞被測(cè)晶體管。 測(cè)試大功率晶體管和極限參數(shù)、過載參數(shù)時(shí)，應(yīng)采用單簇階梯信號(hào)，以防過載損壞被測(cè)器件。 測(cè)試MOS型場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)，應(yīng)特別注意不要使柵極懸空，以免感應(yīng)電壓過高擊穿被測(cè)管。第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 測(cè)試完畢后，使儀器復(fù)位，以防下次使用時(shí)因疏忽而損壞被測(cè)器件。此時(shí)應(yīng)將“峰值電壓范

58、圍置于010V擋，“峰值電壓調(diào)節(jié)旋到零位，階梯信號(hào)選擇開關(guān)置于關(guān)擋，“功耗限制電阻置于10k以上位置。6.5.4 晶體管特性圖示儀特性曲線測(cè)試舉例晶體管特性圖示儀可直接測(cè)試晶體管各種組態(tài)的輸出、輸入特性以及各種參數(shù)的測(cè)量。這里僅介紹部分特性曲線的測(cè)試方法。1. 二極管特性曲線的測(cè)試二極管特性曲線的測(cè)試原理如圖6.28所示。測(cè)試二極管時(shí)只需觀察流過二極管的電流與二極管兩端電壓之間的關(guān)系，不必使用階梯信號(hào)源。將二極管的正極和第6章 電子元器件測(cè)量與儀器 負(fù)極分別插入C、E兩個(gè)接線端即可。測(cè)正向特性時(shí)加正極性掃描電壓，測(cè)反向特性時(shí)加負(fù)極性掃描電壓。集電極掃描電壓接至X軸，RF上的取樣電壓接至Y軸，則可顯示出相應(yīng)的特性。為了能顯示出二極管的正反向特性，把未掃描時(shí)的亮點(diǎn)調(diào)至顯示屏的中心位置，扳動(dòng)掃描電壓極性開關(guān)則可分別顯示出正反向特性曲線。新型的晶體管圖示儀，集電極掃描電壓有雙向掃描功能，可使