第七章电子元器件测量仪器(2)

《第七章电子元器件测量仪器(2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章电子元器件测量仪器(2)（41页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第7章 电子元器件测量仪器7.1 概述7.2 集总参数元件特性7.3 万用电桥原理及使用7.4 高频Q表原理及使用7.5 晶体管特性图示仪本章小结7.1 概述电子元器件中，电阻器、电容器和电感器为基本电路元件；晶体二极管、三极管、场效应管、单结管、晶闸管等为半导体器件；运算放大器、数字逻辑电路、半导体存储器、微处理器等为集成电路器件。不同类型的电子元器件，需要使用不同的仪器进行测量。基本电路元件按其在电路中的工作频率不同，采用不同的测量方法和仪器。工作在低频电路中的元件，常采用电桥法测量，通常使用直流电桥、交流电桥和万用电桥；工作在高频电路中的元件，常采用谐振法测量，通常使用Q表、高频电感电容

2、测量仪。因为半导体器件需要测量的参数很多，有直流参数、低频参数和高频参数，应根据需要测量参数的不同选择不同的测试仪进行测量。常用的仪器有晶体管特性图示仪、晶体管直流参数测试仪、h参数测试仪、Y参数测试仪和场效应管测试仪等。7.2 集总参数元件特性 电阻器、电容器、电感器这些基本电子元件，由于它们的特性可由两端的电压和电流之间的关系来确切表达，这种关系可用参数来描述，因此又称集总参数元件。1. 电阻器具有电阻性质的元件称为电阻器，简称电阻，用R表示。电阻在电路中是耗能元件，电阻值的单位是欧姆(),常用单位还有千欧(K)和兆欧(M)。电阻器的主要参数有电阻值及其误差，额定功率，温度系数等。实际应用

3、中，需要测量的主要参数是电阻值。实际电阻器并不是纯电阻，存在引线电感和分布电容，当电阻器工作在低频时，主要为电阻性质，电抗性质可忽略。但工作在高频时就必须考虑其影响，高频时电阻器的等效电路如图所示。RLC2. 电容器具有电容性质的元件称为电容器，简称电容，用C表示。电容在电路中是一个储能元件，电容量的单位法拉(F),常用单位有微法(F)和皮法(pF)。实际电容器由于极间的电介质存在漏电阻（RCP），会使电容器消耗一定的能量，这种能量损耗称为电容器的介质损耗，此时电容器的等效电路如图所示。电容器的主要参数有电容量及其误差、额定电压（击穿电压）、温度系数、损耗因数等，实际应用中需要测量的是电容量和

4、损耗因数。RcpC(a)RcpC(b)3. 电感器具有电感性质的元件称为电感器，简称电感，用L表示。电感在电路中也是一个储能元件，电感量的单位是享利(H)。常用单位有毫享(mH)和微享(H)。实际电感器由于线圈存在直流电阻，使电感器消耗一定的能量，这种能量损耗称为电感器的电阻损耗，此时电感器的等效电路如下图所示。其中R的下标P表示并联；S表示串联；L表示电感的等效电阻。RlsL(a)RlpL(b)实际电感器还存在分布电容，当电感器工作在低频时，分布电容可忽略。但工作在高频时就必须考虑其影响，高频时电感器的等效电路如下图所示。RCL(a)RCL(b)7.3 万用电桥原理及使用工作在低频电路中的元

5、件参数通常采用电桥法进行测量，电桥法实际上是一种比较测量法，它是把被测量与同类性质的标准量进行比较，从而确定被测量大小的方法。万用电桥就是一种在低频条件下测量电阻、电容和电感参数的交流阻抗电桥。1.电桥的分类及平衡条件直流电桥平衡条件RxR3R4R2XMM1324RRRRx交流电桥其工作原理与直流电桥基本相同，所不同的是桥臂由电阻和电抗元件组成，采用交流电源供电，平衡指示表为交流电表，桥臂由电阻和电抗元件组成，因此它可以用来测量交流电阻、电容和电感元件的参数。 交流电桥的平衡条件有两个：一个是幅度平衡条件，一个是相位平衡条件。为此，交流电桥至少应有两个可调节的标准元件。为了使调节方便，交流电桥

6、有两种基本形式：电阻比率电桥和电阻乘积电桥。 ZxZ3Z4Z2XMM1电桥法的优缺点和频率范围电桥法的优缺点和频率范围高精度（高精度（0.1%0.1%典型值）典型值） 使用不同电桥可得到宽频率范围使用不同电桥可得到宽频率范围 价格低价格低 需要手动平衡需要手动平衡 单台仪器的频率覆盖范围较窄单台仪器的频率覆盖范围较窄 频率范围频率范围 ：DCDC 300MHz300MHz 谐振法 改变电容改变电容C C直到电路谐振直到电路谐振谐振时谐振时XL= =XC 仅有仅有RX存在存在VRXLXEZEI CVEVRXRXQEVRIVXXCXLXCOSC谐振法的优缺点和频率范围谐振法的优缺点和频率范围可测很

7、高的可测很高的Q Q值值 需要调谐到谐振需要调谐到谐振 阻抗测量精度低阻抗测量精度低 频率范围频率范围 ：10KHz 10KHz 70MHz70MHz 电压电流法 由测量的电压值和电流值计算被测阻抗由测量的电压值和电流值计算被测阻抗ZX电流通过它所流经的电流通过它所流经的RS上的电压计算上的电压计算sxRVVIVZ211V1V2RSZXIOSC电压电流法的优缺点和频率范围电压电流法的优缺点和频率范围可测量接地器件可测量接地器件 适合于探头类测试需要适合于探头类测试需要使用简单使用简单 工作频率范围受使用探头的变压器的限制工作频率范围受使用探头的变压器的限制 频率范围频率范围 ：10KHz10K

8、Hz 100 MHz100 MHz 仪器分类另另7.4 高频Q表原理及使用7.4.1 高频Q表的组成和工作原理1. 高频Q表的组成高频Q表一般由高频振荡电路、频率指示器、测量回路、Q值指示电路和电源电路几部分组成，基本组成框图如图所示。2. 高频Q表的工作原理高频Q表是利用谐振原理来进行各种测量。用高频Q表测量电感和电容时，通常采用替代法，其中又分为并联替代法和串联替代法，适于不同情况下使用。频率指示高频振荡电路测量回路Q值指示电路7.4.2 高频Q表的使用QBG-3B型高频Q表采用了晶体管和集成电路器件，振荡频率指示采用数字式频率计，除具有一般Q表的测量功能外，还具有Q测量和Q值设定功能，便

9、于批量元件的测量。1. 主要技术指标Q值测量范围：101000分4档30；100；300；1 000，准确度10%。电感量测量范围：0.1H100mH分6档。(0.11H；110H；10100H；0.11mH；110mH；10100mH，准确度5%)电容量测量范围：(1460)pF。主调电容(40500)pF；微调电容3pF；准确度150pF以上为1%；150pF以下为1.5pF。振荡频率范围:50KHz50MHz分6档。(50150)KHz；(150500)KHz；(0.51.5)MHz；(1.55)MHz；(516)MHz；(1650)MHz）。2. 面板布置3. 使用方法（1）测试前准备

10、）测试前准备仪器水平放置：先校准Q值指示表的机械零点，并将读数微调度盘调到零。接通电源：预热30min以上，待仪器稳定后再进行测量。每次测试前：应先短接接线柱两端，进行零点校准。（2）高频线圈）高频线圈Q值的测量值的测量将被测线圈接在接线柱上：选择测量频段，并调节振荡频率到所需频率值上。估计被测线圈的Q值：将Q值范围开关放在适当的位置上。调主调电容器远离谐振点位置：使Q值指示表指示最小，再调Q值零位校准旋钮，使Q值指示为零。调主调电容器到谐振：再调微调电容器到精确谐振点，即Q值指示表指在最大值，此时读数即为被测线圈的有效Q值Qe。（3）高频线圈电感量的测量）高频线圈电感量的测量将被测线圈接在L

11、x接线柱上；估计被测线圈的电感量,在面板对照表上选择一个标准频率，将振荡频率调到这一标准频率。估计线圈的Q值：将Q值范围放在适当的位置上。调主调电容器到谐振：这时读数盘上指示的读数再乘以对照表上所指的倍数，即为线圈的有效电感量。n (4)、电容器容量的测量nA、在测量范围内的小于主调电容量的电容器的测量n a. 选一个适当的谐振电感接到“Lx”的两端：n b. 将微调电容调至零，主调电容器调到最大值附近，令这个电容是C1，如未知电容是小数值的Cl应调到较小电容值附近，以便达到尽可能高的分辨率：n c. 调讯号源的频率，使测试回路谐振令谐振器Q的读数为Q1；n nd. 将被测电容接在“Cx”两端