电子测量与仪器元器件测量与仪器PPT学习教案

1、会计学1电子测量与仪器电子测量与仪器 元器件测量与仪器元器件测量与仪器2n6.4.1 Q表的组成及工作原理表的组成及工作原理n谐振法构成的测量仪器称为谐振法构成的测量仪器称为Q表，适合表，适合在高频状态下测量电容量、电感量、电容损耗在高频状态下测量电容量、电感量、电容损耗因数、谐振回路或电感品质的因数。它由测量因数、谐振回路或电感品质的因数。它由测量回路、信号源、耦合回路及回路、信号源、耦合回路及Q值电压表等部分值电压表等部分组成，图组成，图6.16为为Q表工作原理图，设测量回路表工作原理图，设测量回路电流有效值、总电感、总电容为电流有效值、总电感、总电容为I、L、C。第1页/共41页3信号源

2、信号源耦合回路耦合回路Q值值电压电压表表LxR+Us测量回路测量回路图图6.16 Q表工作原理图表工作原理图CxuAR2R11234CsIoI第2页/共41页4nnI=Us/R=UL/XL=UC/XCn Q=XL/R=XC/Rn Q=UC/Us=UL/UsLCff210s 120CLLC201第3页/共41页5将严重影响测量回路的谐振特性将严重影响测量回路的谐振特性而产生谐振点误判。其测量步骤而产生谐振点误判。其测量步骤如下：如下：n将将1、2端短接，调节端短接，调节Cs到较到较大电容大电容C1位置，调节信号位置，调节信号Lx图图6.17 串联替代法测量电感原理图串联替代法测量电感原理图M12

3、34CsL信号源V第4页/共41页6n求解式（求解式（6-10）和式（）和式（6-11）组成的方程组，得：组成的方程组，得：n2. 并联替代法并联替代法n并联替代法适合测量大电感，并联替代法适合测量大电感，始终将图始终将图6.17中中1、2两端两端120241CfLLx图6.17 串联替代法测量电感原理图M1234CsL信号源V2202x41CfLL2120221x4CCfCCL第5页/共41页7n（6-13）n求解式（求解式（6-12）和式（）和式（6-13）组成的方程组，得：组成的方程组，得：n6.4.3 测量电容测量电容n谐振法测量电容，一般采用谐振法测量电容，一般采用串联替代法和并联替

4、代法。串联替代法和并联替代法。120241CfL2202x411CfLL)(4112202xCCfL第6页/共41页8n去掉短路线，将被测电容去掉短路线，将被测电容Cx接至接至1、2端，保持信号源频率端，保持信号源频率f0不变，调节不变，调节Cs至至C2使测使测量回路重新谐振。量回路重新谐振。n上述两步，测量回路中的电感以及前上述两步，测量回路中的电感以及前后两次的谐振频率未变，因此，前后两次测后两次的谐振频率未变，因此，前后两次测量回路的等效电容值是相等的，即量回路的等效电容值是相等的，即2x2x1CCCCC第7页/共41页90。n2）将被测电容接至）将被测电容接至3、4端，端，保持信号源频

5、率保持信号源频率f0不变，调节不变，调节Cs至至C2使测量回路重新谐振。使测量回路重新谐振。n3）上述两步，测量回路中的）上述两步，测量回路中的电感以及前后两次的谐振频率未电感以及前后两次的谐振频率未变，因此，前后两次测量回路的变，因此，前后两次测量回路的等效电容值是相等的，即等效电容值是相等的，即nC1=C2+Cxn Cx=C1C2第8页/共41页10图6.18 QBG-3型Q表面板图主调电容度盘Cx接线柱Lx接线柱开定位零位校直Q值范围Q值零位校直Q1定位表Q值定位细调定位粗调波段开关频率旋钮pFL. f对照表微调CL第9页/共41页11n2)调整主调电容度盘远离谐振调整主调电容度盘远离谐

6、振点，再调节点，再调节“Q值零位校直值零位校直”使使Q值表指针指在零点上，最后调解值表指针指在零点上，最后调解主调电容度盘和微调旋钮使回路主调电容度盘和微调旋钮使回路谐振（谐振（Q值表指示最大），则值表指示最大），则Q值值表的示值即为被测线圈的表的示值即为被测线圈的Q值。值。第10页/共41页12对照表中的倍率。对照表中的倍率。表表6-2 L、f、倍率对照表、倍率对照表电感倍率频率0.11H0.125.2MHz1.010H17.95MHz10100H102.52MHz0.11.0mH0.1795kHz1.010mH1252kHz10100mH1079.5kHz第11页/共41页131然后调节主

7、调电容度盘使然后调节主调电容度盘使Q值表指值表指示最大，记为示最大，记为C2。则分布电容量。则分布电容量C0可由下式计算：可由下式计算：nC0=(C14C2)/3第12页/共41页141；然后调节然后调节“定为零位校直定为零位校直”和和“Q值零位校直值零位校直”旋钮使定位表及旋钮使定位表及Q值值表指示为零，再调节定位粗调及表指示为零，再调节定位粗调及定位细调旋钮使定位表指针指在定位细调旋钮使定位表指针指在“Q1”处；最后调节频率旋钮及处；最后调节频率旋钮及波段开关，使波段开关，使Q值表指示最大。将值表指示最大。将被测电容接至被测电容接至Cx接线柱，重调主接线柱，重调主调电容度盘使调电容度盘使Q

8、值表指示最大，此值表指示最大，此时度盘读数为时度盘读数为C2，则被测电容，则被测电容Cx等于：等于：nCx=C1-C2第13页/共41页156. 电容损耗因数的测量电容损耗因数的测量 首先将主调电容度盘调至首先将主调电容度盘调至500pF，记为，记为C1，将大于，将大于1mH的的标准电感接至标准电感接至Lx接线柱，调节波段开关及频率旋钮使接线柱，调节波段开关及频率旋钮使Q值表指值表指示最大，设它的读数为示最大，设它的读数为Q1；然后将被测电容并接于；然后将被测电容并接于Cx接线柱接线柱上，调小主调电容度盘至某值，设为上，调小主调电容度盘至某值，设为C2，重调信号源频率使，重调信号源频率使Q值表

9、再次指示最大，设读数为值表再次指示最大，设读数为Q2，则损耗因数，则损耗因数Dx为：为：7.注意事项注意事项使用使用Q表测量过程中应注意，被测元件不能直接放在仪器顶板上，要加一块高频损耗小的如聚乙烯之类的衬垫板；被测元件接线要短且接触良好；被测元件的屏蔽罩要接到低电位接线柱上。表测量过程中应注意，被测元件不能直接放在仪器顶板上，要加一块高频损耗小的如聚乙烯之类的衬垫板；被测元件接线要短且接触良好；被测元件的屏蔽罩要接到低电位接线柱上。2121x121CCCQQQQD第14页/共41页16击穿电压，各类晶体二极管的正反击穿电压，各类晶体二极管的正反向特性等向特性等晶体管特性图示仪特晶体管特性图示

10、仪特点：点：n1、具有用途广泛、直接显示、具有用途广泛、直接显示、使用方便、操作简单等优点。使用方便、操作简单等优点。n2、尤其在晶体管各种极限参数、尤其在晶体管各种极限参数和击穿特性的观测时，采用瞬时电和击穿特性的观测时，采用瞬时电压和瞬时电流能使被测晶体管只承压和瞬时电流能使被测晶体管只承受瞬时过载而不会造成损坏。受瞬时过载而不会造成损坏。n3、不能用于测量晶体管的高频、不能用于测量晶体管的高频参数参数。第15页/共41页17VAVARBRCECEBIB0=0IB1IB2IB3IB4uCE(t)iC(t)0(b)(a)图图6.19 晶体三极管输出特性曲线及逐点测量法示意图晶体三极管输出特性

11、曲线及逐点测量法示意图第16页/共41页18n晶体管特性图示仪主要由阶梯晶体管特性图示仪主要由阶梯波发生器、集电极扫描信号源、波发生器、集电极扫描信号源、测试变换电路、控制电路、测试变换电路、控制电路、X-Y方方式示波器等部分组成，如图式示波器等部分组成，如图6.20所所示。示。第17页/共41页19uCE(t)iC(t)uCE(t)IBtt t1t2 t3 t4 t51234 t1 t2(a)(b)(c)(d)图6.21 晶体管特性图示仪各点波形121221图6-22 脉冲阶梯波第18页/共41页20阻容移相器整流器脉冲形成级阶梯波形成级阶梯波放大器开关电路图图6.24 阶梯波信号源组成框图

12、阶梯波信号源组成框图 + 运放SC2+UC2C1+VD1VD2UoUi+图图6.25 密勒积分型阶梯波形成电路密勒积分型阶梯波形成电路UA+第19页/共41页21第20页/共41页22XJ4810型半导体管特性图示仪+10V 50V 100V 500V AC集电极电源峰值电压%功耗限制电阻电容平衡辅助电容平衡增益拉出0.1YXmAICuAIRuAA外接UCE外接UBE电流/度电压/度显示变换校准阶梯信号级/簇调零010k1M串联电阻VuAmA电压电流/级+重复关单簇按101增益U图图6.26 XJ4810型半导体图示仪面板图型半导体图示仪面板图拉电源开第21页/共41页23于选择集电极电源最大

13、值。其中于选择集电极电源最大值。其中AC挡能使集电极电源变为双向扫挡能使集电极电源变为双向扫描，使屏幕同时显示出被测二极描，使屏幕同时显示出被测二极管的正、反方向特性曲线。当电管的正、反方向特性曲线。当电压由低挡换向高挡时，应先将压由低挡换向高挡时，应先将“峰值电压峰值电压%”旋钮旋至旋钮旋至0。n2）“峰值电压峰值电压%”旋钮旋钮n调节调节“峰值电压峰值电压%”旋钮使集电旋钮使集电极电源在确定的峰值电压范围内极电源在确定的峰值电压范围内连续变化。连续变化。第22页/共41页24性电流最小，使荧光屏上的水平性电流最小，使荧光屏上的水平线基本重叠为一条。一般情况下线基本重叠为一条。一般情况下无需

14、调节。无需调节。n5）“功耗限制电阻功耗限制电阻”旋钮旋钮n“功耗限制电阻功耗限制电阻”旋钮用于改旋钮用于改变集电极回路电阻的大小。测量变集电极回路电阻的大小。测量被测管的正向特性时应置于低电被测管的正向特性时应置于低电阻挡，测量反向特性时应置于高阻挡，测量反向特性时应置于高阻挡。阻挡。n（3）Y轴部分轴部分第23页/共41页25左侧面。左侧面。n2）“移位移位”旋钮旋钮n“移位移位”旋钮可进行垂直移位旋钮可进行垂直移位外，还兼作倍率开关，当旋钮拉外，还兼作倍率开关，当旋钮拉出时，指示灯亮，出时，指示灯亮，Y轴偏转因数缩轴偏转因数缩小为原来的小为原来的1/10。n3）“增益增益”电位器电位器n

15、“增益增益”电位器用于调整电位器用于调整Y轴轴放大器的总增益，即放大器的总增益，即Y轴偏转因数。轴偏转因数。一般情况下无需经常调整。一般情况下无需经常调整。第24页/共41页26n2）“增益增益”电位器电位器n“增益增益”电位器用于调整电位器用于调整X轴轴放大器的总增益，即放大器的总增益，即X轴偏转因数。轴偏转因数。一般情况下无需经常调整。一般情况下无需经常调整。n（5）显示部分）显示部分n1）“变换变换”选择开关选择开关第25页/共41页27n“校准校准”按键开关用于校准按键开关用于校准X轴及轴及Y轴放大器增益。开关按下时，轴放大器增益。开关按下时，在荧光屏有刻度的范围内，亮点在荧光屏有刻度

16、的范围内，亮点应自左下角准确地跳至右上角，应自左下角准确地跳至右上角，否则应调节否则应调节X轴或轴或Y轴的增益电位轴的增益电位器来校准。器来校准。n（6）阶梯信号）阶梯信号n1）“电压电压电流电流/级级”旋钮旋钮n“电压电流/级”旋钮用于确定每级阶梯的电压值或电流第26页/共41页28n“/”梯信号一个周期的级数，可在110级之间连续调节。n4）“调零”旋钮n“调零”旋钮用于调节阶梯信号起始级电平，正常时该级为零电平。第27页/共41页29n7）“”n“单簇按”开关与“重复关”按键开关配合使用。当阶梯信号处于调节好的待触发状态时，按下该按钮，指示灯亮，阶梯信号出现一次，然后又回至待触发状态。n

17、（7）测试台部分n图6.27为XJ4810型晶体管特性图示仪测试台面板图，各第28页/共41页30两管的特性曲线，以便对它们进行比较。n3）“零电压”、“零电流”按钮n“零电压”、“零电流”按钮按下时，分别将被测管的基极接地、基极开路，后者用于测量ICEO、BUCEO等参量。CBEIRCBEGCBEGCBECBECBE零电压零电流左 二簇 右测试选择图6.27 XJ4810型晶体管特性图示仪测试台面板图第29页/共41页31nX、Y压%旋钮选为0，屏幕上的亮点移至左下角，按下显示部分中的校准按键开关，此时亮点应准确地跳至右上角。否则，应调节X轴或Y轴的增益电位器来校准。n阶梯调零。当测试中要用

18、到阶梯信号时，必须先进行阶梯调零，其过程如下：将阶梯信号及集电极电源均置于“+”极性，“电压/度”置于“1V/度”，“电流/度”置于“”，“电压电第30页/共41页32零电平即被校准。n（2）注意事项n应特别注意阶梯信号选择、功耗限制电阻、峰值电阻范围旋钮的使用，如果使用不当会损坏被测晶体管。n测试大功率晶体管和极限参数、过载参数时，应采用单簇阶梯信号，以防过载损坏被测器件。n测试MOS型场效应管时，应特别注意不要使栅极悬空，以免感应电压过高击穿被测管。第31页/共41页33n晶体管特性图示仪可直接测试晶体管各种组态的输出、输入特性以及各种参数的测量。这里仅介绍部分特性曲线的测试方法。n1. 二极管特性曲线的测试二极管特性曲线的测试n二极管特性曲线的测试原理如图6.28所示。n测试二极管时只需观察流过二极管的电流与二极管两端电压之间的关系，不必使用阶梯信号源。将二极管的正极和第32页/共41页34描时的亮点调至显示屏的中心位置，扳动扫描电压极性开关则可分别显示出正反向特性曲线。新型的晶体管图示仪，集电极扫描电压有双向扫描功能，可使正反向特性曲线同时显示在荧光屏上。根据显示出Y放大器X放大器RCRFX偏转板