第5章电子元件参数的测量技术

第5章电子元件参数的测量技术5.1电子元件参数测量的基本要求和方法5.2使用万用电桥测量电阻、电容和电感的操作方法5.3使用Q表测量电容和电感的操作方法5.4使用数字万用表测量电容和二极管的操作方法5.5使用晶体管特性图示仪测量二极管和三极管的操作方法第一页，共八十五页。

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及损耗因数D的测量。本章重点介绍常见的电子元件在不同工作频率时的测量原理和方法。测试仪器主要有电桥和Q表等仪器。一般对低频元件用电桥法测量，高频元件用谐振法测量。引言第二页，共八十五页。5.1电子元件参数测量的基本要求和方法5.1.1电阻器的测量方法和要求1.电阻器的等效电路实际电阻器可以等效为纯电阻R与引线电感L0的串联，再与分布电容C0的并联。引线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。低频状态下，感抗很小，容抗很大，故可将电容看成开路，电感看成短路，但在高频状态下，由于感抗很大，容抗很小，就必须考虑电感和电容的因素。第三页，共八十五页。2.测量方法根据阻值的大小分为三类：电阻小电阻（1Ω以下），测量使用专用的仪器，如直流双臂电桥中值电阻（1Ω~0.1MΩ），万用表法，伏安法，直流单臂电桥大电阻（0.1MΩ），兆欧表法第四页，共八十五页。万用表测电阻注意：待测电阻需在不带电情况下测量；万用表选择开关置于任一欧姆档时，应先进行调零；为测量准确，应选择合适的量程，使指针在标尺中心附近。第五页，共八十五页。（a）前接法（b）后接法伏安法测电阻伏安法，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。

第六页，共八十五页。注意：电压表前接法，又称电流表内接法和伏安法，此时测量值包含被测电阻和电流表内阻，因此适合测量阻值较大的电阻。电压表后接法，又称电流表外接法和安伏法，此时测量值包含被测电阻和电压表内阻并联，因此适合测量阻值较小的电阻。第七页，共八十五页。电桥法测电阻当工作频率较宽，测量精度较高，低频阻抗的测量可用直流电桥进行。电桥法又称为指零法，是利用示零电路作为指示器，根据电桥平衡时，各桥臂之间的关系来确定被测量。按电桥中使用电源的不同可分为直流电桥和交流电桥。测量电阻主要用直流电桥，通常又分为直流单臂电桥和直流双臂电桥。直流单臂电桥又叫惠斯登电桥，适用于中值电阻的测量。直流双臂电桥用于测量小电阻，大电阻可用超高阻电桥。原理如下图所示,图中R1、R2是固定电阻，构成比率臂，比例系数R1/R2=K，RN为标准电阻，Rx为被测电阻，G为检流计。电桥平衡的条件：R2RN=R1Rx所以有第八页，共八十五页。1.电感的种类与参数理想电感器是储能元件，存储的磁场能量为E=LI2/2。它是用长导线绕制而成。电感的主要参数有三个，即电感量、品质因数和分布电容 (1)电感量。 (2)品质因数。电感损耗电阻为R，在一定频率的交流电压下工作时，电感所呈现的感抗与损耗电阻R之比，称为电感的品质因数，即

(3)分布电容。当工作频率较低时，分布电容作用可忽略。5.1.2电感器的测量方法和要求第九页，共八十五页。2.电感器的等效电路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RLS与纯电感串联或者并联损耗电阻RLP与纯电感并联，如下图所示。（a）（b）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下图所示。第十页，共八十五页。测量电感主要是测量电感值和品质因数。品质因数是存储的功率与损耗功率之比。Q值越大损耗越小，电感的品质越好。串联等效电路：Q=XL/RLS=ωL/RLS

并联等效电路：Q=RLP/XL=RLP/ωL

第十一页，共八十五页。（1）谐振法测电感测量时，首先调节信号源的频率，使电压表的读数为最大值，记下此时频率为f1，这时有由于式中C0还未可知，需进行第二次测量，此时不接入电容C，对应的谐振频率为f2，因此有3.测量方法第十二页，共八十五页。所以有（2）交流电桥法测量1.工作原理交流电桥原理图如下，主要由桥体、电源G及平衡指示器P等组成。桥体由Z1、Z2、Z3、Zx四个桥臂组成，桥臂由电阻和电抗元件组成。电源为纯正弦交流电源。第十三页，共八十五页。当IP=0时，电桥处于平衡状态，电桥平衡条件如下：或即：φx+φ2=φ1+φ3

由此可见，要使交流电桥完全平衡，必须同时满足后两个等式，即振幅平衡条件和相位平衡条件。振幅平衡条件相位平衡条件第十四页，共八十五页。当相邻两桥臂为纯电阻时，另外两个桥臂应呈现同性电抗；当某一对角桥臂为纯电阻时，另外一对角桥臂应呈现异性电抗；当两个桥臂由纯电阻构成时，呈现电抗特性的桥臂必须由标准可调电阻和电抗件构成，该电抗件一般选用标准可调电容。于是，当Z1、Z2为纯电阻R1、R2时，满足关系：当Z1、Z3为纯电阻R1、R3时，满足关系：第十五页，共八十五页。由上式得，当两个邻臂为纯电阻时的电桥称为臂比电桥，它比较适于测量电容；当两个相对桥臂为纯电阻时的电桥称为臂乘电桥，它比较适于测量电感。

交流电桥的电源必须为纯正弦波交流电源，否则，由于电源中频率成分复杂，会使电桥产生假平衡，从而产生很大的误差。为了提高测量精确度，IP要经过选频放大器放大、检波器检波后送入检流计。为了减小杂散耦合的影响，电桥各部分之间要良好屏蔽，但即使如此，交流电桥也只适合在音频或低射频段使用，高频段的测量适合选用谐振法。

第十六页，共八十五页。 根据平衡方程有

式中

ZL=Rx+jωLx

进一步推算可得2.麦克斯韦电桥（测量低Q电感）Q=ωRnCn

第十七页，共八十五页。3.海氏电桥（测量高Q电感）该交流电桥平衡条件为：经推导，得：Rx=R1R2/RSLx=R1R2CS

Qx=1/ωRsCs

第十八页，共八十五页。（3）利用通用仪器测量其方法是在交流电压工作条件下，利用电压表和电流表测出加于电感两端的电压U和流过电感的电流I，则有ωL=U/I，如下图所示。由复数的欧姆定律可知所以第十九页，共八十五页。（4）电感的数字化测量常用的LCR测试仪器测量电感采用了电感—电压转换法。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。第二十页，共八十五页。图中Us、R1为固定量，运算放大器输出为Uo，在复数领域后续虚部、实部分离电路可以从Uo中分离出实部Ur和虚部Ux，则第二十一页，共八十五页。5.1.3电容器的测量方法和要求1.电容的参数、种类与标识方法1）电容的参数电容是由两片金属相对，中间夹着介质构成的，是储能元件，存储的电场能量为E=CU2/2。实际电容器则存在损耗电阻和引线电感。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。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，如下图所示。第二十二页，共八十五页。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下图所示。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值越小损耗越小。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。第二十三页，共八十五页。2.测量方法1)谐振法测量测量电路如下图所示，图中Us为激励信号源，L为标准电感，Cs为标准电感分布电容，R为信号源内阻，Cx为被测电容。第二十四页，共八十五页。测量时可反复调节信号源频率，使电压表读数最大，这时信号源的频率为f0，由电路谐振条件可知

即 所以第二十五页，共八十五页。2)交流电桥法测量电容测量低损耗因数D电容的串联电阻式维恩电桥。该交流电桥平衡条件为：经推导，得：Rx=R1RS/R2Cx=R2CS/R1Dx=ωRxCx=ωRsCs第二十六页，共八十五页。测量高损耗因数D电容的并联电阻式电桥。该交流电桥平衡条件为：经推导，得：Rx=R1RS/R2Cx=R2CS/R1Dx=1/ωRsCs第二十七页，共八十五页。4）电容的数字化测量方法下图为电容-电压变换器的阻抗—交流变换部分，其他部分与电感—电压变换器的结构相似。利用上述方法，可得：由此可见，也可以利用数字多用表来实现Cx、Rx及D的测量。第二十八页，共八十五页。5.1.1万用电桥的电路结构万用电桥包含三个部分：测量桥体、1KHz交流电源和配有晶体管放大器的磁电系指零仪。测量桥体由测量电阻用的惠斯登电桥、测量电容用的维恩电桥和测量电感的麦克斯维电桥。（a）测量电阻的电路（b）测量电感的电路（c）测量电容的电路5.2使用万用电桥测量电阻、电容和电感的操作方法第二十九页，共八十五页。（1）测量电阻的电路测量电阻时，电桥接成惠斯登电桥。当电桥平衡时（2）测量电感的电路测量电感时，电桥接成麦克斯威电桥。当电桥平衡时（3）测量电容的电路测量电容时，电桥接成维恩电桥电桥。当电桥平衡时第三十页，共八十五页。5.1.2QS18A型万用电桥的操作方法1．QS18A型万用电桥主要性能指标当仪器工作在+10℃～+30℃，相对湿度在30～80%情况下时，测量结果应不超过下表中所示的规定。被测量测量范围基本误差（按量程最大值计算）损耗范围使用电源电阻10mΩ～1.1Ω1Ω～1.1MΩ1MΩ～11MΩ±(5%±5mΩ)±(1%±Δ)±(5%±Δ)10mΩ～10Ω用内部1KHz电源大于10Ω用内部9V电源电容1.0pF～110pF100pF～110µF100µF～1100µF±(2%±0.5pF)±(2%±Δ)D值0～0.010～10内部1KHz电源电感1.0µH～11µH10µH～110µH100µH～1.1H1H～11H10H～110H±(2%±0.5µH)±(2%±Δ)±(2%±Δ)±(2%±Δ)Q值0～10内部1KHz电源第三十一页，共八十五页。2.QS18A型万用电桥的面板第三十二页，共八十五页。面板上各开关旋钮的作用如下：1.被测元件接线柱—用于连接被测元件。2.外接插孔—用于外接音频电源。3.外-内1kHz选择开关—用于选择电桥工作电源。凡使用机内1kHz振荡器时，应把此开关拨向“内1kHz”位置。4.量程开关—确定测量范围，各示值是指电桥读数在满刻度时的最大值。第三十三页，共八十五页。5.损耗倍率选择开关—分为三挡：Q×1，D×0.01，D×1。根据不同情况，按照下表选择合适挡位。测量电阻时，该开关不起作用。表倍率开关位置

第三十四页，共八十五页。6.指示电表，用于指示电桥的平衡状态。当电桥平衡时，电表指示为零。7.接地端，与机壳相连，接地。8.灵敏度调节旋钮，用于控制电桥放大器的放大倍数。开始测量时，应降低灵敏度，使电表指示小于满刻度，在使用时应逐步增大灵敏度，进行电桥平衡调节。9.读数调节旋钮（读数盘），用于调节电桥的平衡状态，由粗调和细调组成。调节此二只读数盘使电桥平衡时，第一位读数盘的步级是0.1，也就是量程旋钮指示值的1/10，第二第三位读数是由连续可变电位器指示。第三十五页，共八十五页。11.损耗平衡调节旋钮—用于指示被测元件（电容或电感）的损耗因数或品质因数。被测元件的损耗读数（指电容、电感）由此旋钮指示，此读数盘上的指示值乘以倍率形状指示值，即为正确的损耗示值。12.测量选择开关—用于确定电桥的测量内容。用来转换电桥线路，测电容放在“C”处，测电感放在“L”处，测10以内的电阻放在R<10处，测100以上的电阻放在R>10处。测量完毕，此开关应置于“关”位置，以降低机内干电池的损耗。10.损耗微调旋钮—用于细调平衡时的损耗，一般情况下置于“0”位置。第三十六页，共八十五页。使用方法如下：①将被测元件接到“被测元件接线柱”，拨动电源选择开关至“内1kHz”位置，如果用外部电源，则将外部电源接到“外接”插孔上，拨动电源选择开关至“外”的位置。②根据被测量，将测量选择开关旋至“C”、“L”、“R≤10”或“R＞10”处。③估计被测量的大小，选择量程开关的位置。④根据被测元件的情况，按照表选择合适的损耗倍率开关挡位。第三十七页，共八十五页。⑤根据电桥平衡情况，调整灵敏度调节旋钮使指示电表读数由小逐步增大。⑥反复调节电桥的读数盘和损耗平衡旋钮，并在调整过程中逐步提高指示电表的灵敏度直至电桥平衡。此时存在如下关系：Lx（或Cx或Rx）=量程开关指示值×电桥读数盘示值Qx（或Dx）=损耗倍率指示值×损耗平衡盘指示值第三十八页，共八十五页。3.QS18A型万用电桥的操作（1）电阻的测量电阻的测量可按照以下步骤进行：①估计被测电阻的大小，旋动量程开关到适当的量程位置。②旋动测量选择开关到合适的位置。例如：被测电阻小于10Ω时，选择开关旋到“R≤10”处，量程应置于“1Ω”或“10Ω”处；同理可知“R﹥10”时的情况。③将被测量电阻接在接线柱上。调节灵敏度旋钮，使电表指针略小于满刻度。④调节读数旋钮的第一位步进开关和第二位滑线盘，使电表指针往“0”的方向偏转。⑤再将灵敏度置到足够大的位置，调节滑线盘，使电桥达到最后平衡，电桥的读数即为被测电阻值。即；被测量Rx﹦量程开关指示值×读数指示值第三十九页，共八十五页。【例】用QS18A型万用电桥测量标称值为470pF的电容，试问：(1)怎样设置量程选择和损耗倍率开关？(2)当电桥平衡时，左边读数盘（粗调）示值为0.4，右边读数盘（细调）示值为0.056，损耗平衡盘读数为1.4，其电容量和损耗因数值各为多少？【解】：（1）量程选择开关应置于1000pF处，损耗倍率开关应置于D×0.01处。Cx=(0.4+0.056)×1000pF=456pFDx=0.01×1.4=0.014答：（略）（2）由QS18A型万用电桥的使用方法介绍，可知：第四十页，共八十五页。【练】用QS18A型万用电桥测量线圈的电感量Lx及Qx值，当电桥平衡时，左边读数盘（粗调）示值为0.6，右边读数盘（细调）示值为0.028，量程开关在100mH挡上，损耗倍率开关在Q×1挡上，损耗平衡盘读数为3.5，求被测电感Lx和品质因数Qx。【解】：由QS18A型万用电桥的使用方法介绍，可知：Lx=(0.6+0.028)×100mH=62.8mHQx=1×3.5=3.5答：（略）第四十一页，共八十五页。

谐振法又称Q表法，是以LC谐振回路谐振特性为基础而进行测量的方法。在高频段，谐振法受杂散耦合等的影响较小，且比较符合电感、电容的实际工作情况，测量结果比较可靠，是测量高频元件的常用方法。5.3使用Q表测量电容和电感的操作方法第四十二页，共八十五页。5.3.1Q表的组成及工作原理

谐振法构成的测量仪器称为Q表，适合在高频状态下测量电容量、电感量、电容损耗因数、电感品质因数。它由测量回路、信号源、耦合回路及Q值电压表等部分组成，下图为Q表工作原理图，设测量回路电流有效值、总电感、总电容为I、L、C。

Q表工作原理图第四十三页，共八十五页。

Q表各组成部分的作用如下：（1）信号源

信号源为正弦信号源，其振荡频率范围即为Q表工作频率范围。（2）耦合回路

它将信号源输出的信号馈入到测量回路，其耦合方式通常为电阻耦合方式，称之为插入电阻，为减小信号源对测量回路的影响，要求耦合电阻R2要很小（如0.04Ω）。高频段、超高频段Q表则分别选用电容、电感作为Q表耦合元件。第四十四页，共八十五页。

（3）Q值电压表即Q值刻度的电压表，用于指示Q值大小。当Q值电压表指示电压最大时，测量回路处于谐振状态。

（4）测量回路即LC谐振回路，它由电感、电容及回路等效损耗电阻R组成。Q表就是根据该回路的谐振特性来测量的。第四十五页，共八十五页。如果测量回路处于谐振状态，则存在如下关系：I=Us/R=UL/XL=UC/XC

Q=XL/R=XC/RQ=UC/Us=UL/Us

可见，在Us一定时，电压表可以刻度成为Q值指示器；改变Io值可以扩大品质因数的测量范围，电流表则变成了Q值倍乘指示器。Z0=R第四十六页，共八十五页。谐振法测量电感，除了依据式L=1/（ω02C）直接测量（直接法）外，还包括串联替代法和并联替代法。5.3.2测量电感1.串联替代法串联替代法适合测量小电感，如下图所示，图中信号源与测量回路之间采用的互感耦合方式为松耦合，否则，信号源内阻将严重影响测量回路的谐振特性而产生谐振点误判。串联替代法测量电感原理图第四十七页，共八十五页。其测量步骤如下：①将1、2端短接，调节Cs到较大电容C1位置，调节信号源频率，使回路谐振，设谐振频率为f0，此时满足：——式1②去掉1、2之间的短路线，将Lx接入回路，保持信号源频率f0不变，调节Cs至C2使回路重新谐振，此时满足：——式2③求解式1和式2组成的方程组，得：第四十八页，共八十五页。2.并联替代法并联替代法适合测量大电感，始终将图中1、2两端短接。其测量步骤如下：

①不接入Lx，调小可变电容Cs为C1，调节信号源频率使回路谐振，设谐振频率为f0，此时满足：——式3第四十九页，共八十五页。

②将Lx接至3、4端，保持信号源频率f0不变，调节Cs至C2使回路重新谐振，此时满足：

——式4

③求解式3和式4组成的方程组，得：——式5第五十页，共八十五页。5.3.3测量电容谐振法测量电容，一般采用串联替代法和并联替代法。替代法可以有效地消除分布电容或引线电感所造成的影响。串联替代法适合测量大电容，如上图所示。

1.串联替代法其测量步骤如下：

①将1、2端短接，调小可变电容Cs为C1，调节信号源频率使测量回路谐振，设谐振频率为f0。

第五十一页，共八十五页。

②去掉短路线，将被测电容Cx接至1、2端，保持信号源频率f0不变，调节Cs至C2使测量回路重新谐振。③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，前后两次测量回路的等效电容值是相等的，即：第五十二页，共八十五页。

2.并联替代法其测量步骤如下：并联替代法适合测量小电容，如图所示，图中1、2端始终短接或接入一标准电感。（1）不接入被测电容Cx，调大可变电容Cs为C1，调节信号源频率使测量回路谐振，设谐振频率为f0。

（2）将被测电容接至3、4端，保持信号源频率f0不变，调节Cs至C2使测量回路重新谐振。（3）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，前后两次测量回路的等效电容值是相等的，即：C1=C2+Cx

Cx=C1－C2第五十三页，共八十五页。5.3.4Q表实例及使用方法下图为QBG-3型Q表面板结构图，它的使用方法如下：QBG-3型Q表面板图第五十四页，共八十五页。1.测量准备测量前先对定位表和Q值表进行机械调零，然后将定位粗调逆时针调到底，将“定位零位校直”和“Q值零位校直”置于中间，“微调（电容）”调到零，开机预热10min。2.电感线圈Q值的测量将被测线圈接到Lx接线柱上；调节频率旋钮及波段开关至测量所需的频率点；选择合适的Q值挡级；调节“定位零位校直”旋钮使定位表指示为零，调节定位粗调及定位细调旋钮使定位表指针指到“Q×1”处；调整主调电容度盘远离谐振点，再调节“Q值零位校直”使Q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谐振（Q值表指示最大），则Q值表的示值即为被测线圈的Q值。第五十五页，共八十五页。3.电感量的测量首先估计一下被测线圈的电感量，按照下表选出对应频率，再调节波段开关及频率旋钮使信号源频率达到所需频率值；将“微调”置于零点，调节主调电容度盘使Q值表指示最大。此时，被测线圈的电感量等于主调电容度盘上读出的电感值乘以L、f、倍率对照表中的倍率。

L、f、倍率对照表第五十六页，共八十五页。4.线圈分布电容的测量将主调电容度盘调至某一适当电容值上（一般为200pF），记为C1；再调节波段开关及频率旋钮使Q值表指示最大，即找到谐振点f1；重新调节波段开关、频率旋钮使信号源频率为f1的两倍，然后调节主调电容度盘使Q值表指示最大，记为C2，则分布电容量C0可由下式计算：C0=(C1－4C2)/3第五十七页，共八十五页。5.电容量的测量被测电容量大小不同，其测量方法也不同。主要有以下两种情况：（1）小于460pF电容的测量可以采用并联替代法来测量。从Q表附件中选取一只电感量大于1mH的标准电感接至Lx接线柱，将“微调”调到零，主调电容度盘调至最大（500pF），记为C1；然后调节“定为零位校直”和“Q值零位校直”旋钮使定位表及Q值表指示为零，再调节定位粗调及定位细调旋钮使定位表指针指在“Q×1”处；最后调节频率旋钮及波段开关，使Q值表指示最大。将被测电容接至Cx接线柱，重调主调电容度盘使Q值表指示最大，此时度盘读数为C2，则被测电容Cx等于：Cx=C1-C2。第五十八页，共八十五页。（2）大于460pF电容的测量可以采用串联替代法来测量。将标准电感接至Lx接线柱，调节主调电容度盘，使Q值表指示最大，读盘读数记为C1；取下标准电感，将其与被测电容串联后再接于Lx接线柱上，重调主调电容度盘使Q值表指示再次达到最大，此时度盘读数记为C2。被测电容Cx为：

第五十九页，共八十五页。6.电容损耗因数的测量首先将主调电容度盘调至500pF，记为C1，将大于1mH的标准电感接至Lx接线柱，调节波段开关及频率旋钮使Q值表指示最大，设它的读数为Q1；然后将被测电容并接于Cx接线柱上，调小主调电容度盘至某值，设为C2，重调信号源频率使Q值表再次指示最大，设读数为Q2，则损耗因数Dx为：第六十页，共八十五页。7.注意事项使用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。第六十一页，共八十五页。5.5使用晶体管特性图示仪测量二极管和三极管的操作方法晶体管特性图示仪简称为图示仪，是一种采用图示法在荧光屏上直接显示各种晶体管、场效应管等的特性曲线，并据此测算出元器件各项参数的元器件测试仪器，例如测量PNP和NPN型三极管的输入特性、输出特性、电流放大特性；各种反向饱和电流、击穿电压，各类晶体二极管的正反向特性；场效应管漏极特性、转移特性、夹断电压和跨导等参数。与示波器的区别是晶体管特性图示仪能够给自身提供测试时所需要的信号源，并将测试结果以曲线形式显示在荧光屏上。第六十二页，共八十五页。5.5.1晶体管特性图示仪的组成下图是共发射极NPN型三极管输出特性曲线及其逐点测量法示意图。图(a)中，先固定基极电流IB，改变EC值，可测得一组uCE和iC值；再改变基极电流IB，重复上述过程，可测得多组数值。适当选取坐标，即可得到三极管输出特性曲线，如图(b)所示。晶体三极管输出特性曲线及逐点测量法示意图第六十三页，共八十五页。晶体管特性仪的测量为动态测量法，逐点测量法是晶体管特性图示仪的测量原理基础。晶体管特性图示仪应具备以下功能：①能够提供测试过程所需的各种基极电流IB。②每一个固定IB期间，集电极电压EC应作相应改变。③能够及时取出各组uCE及iC值送显示电路。第六十四页，共八十五页。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、测试变换电路、控制电路、X-Y方式示波器、主电源及高压电源部分等部分组成。

（1）集电极扫描电压发生器。产生如图（a）所示的正弦半波扫描电压波。通常是由50Hz市电经全波整流得到的100Hz正弦半波电压。正弦半波扫描电压波形和阶梯信号波形及对应关系第六十五页，共八十五页。（2）阶梯信号发生器产生如图（b）所示的阶梯电压或电流信号波。为避免被测管功耗过大而损坏，一般选用占空比可调的脉冲阶梯波，这样既可使晶体管导通时间减小，避免损坏被测管，又可提高图示仪的性能。（3）测试变换电路。根据NPN、PNP晶体管基极阶梯信号、集电极扫描电压信号的极性而变换，并选择合适的显示信号送至示波电路。通过测试变换电路可使晶体管基极电压、电流和阶梯波、集电极扫描电压的极性按不同要求而改变，并选择合适的显示信号送至X、Y偏转板，以显示各种不同的曲线。第六十六页，共八十五页。（4）X轴放大器及Y轴放大器。放大测试变换电路输出的电压信号，然后送至示波管X、Y偏转板形成扫描曲线。（5）波形显示及控制电路。完成集电极扫描信号源与阶梯波信号源的同步，并显示测试元件的特性曲线。（6）主电源及高压电源部分。为仪器电路提供所需的电源电路。第六十七页，共八十五页。5.5.2晶体管特性图示仪特性曲线测试原理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。

1.二极管特性曲线的测试

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。将二极管的正极和负极分别插入C、E两个接线端即可。测正向特性时加正极性扫描电压，测反向特性时加负极性扫描电压。集电极扫描电压接至X轴，RF上的取样电压接至Y轴，则可显示出相应的特性。为了能显示出二极管的正反向特性，把未扫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。第六十八页，共八十五页。第六十九页，共八十五页。2.三极管输出特性曲线的测试第七十页，共八十五页。3.三极管输入特性曲线的测试基极电压加在示波器的X轴输入端，基极电流经取样电阻后，接入示波器的Y轴输入端。当uCE=0时，此时示波器的屏幕上就出现了一条输入特性，若加上集电极扫描电压，得到的是一簇平行的曲线。第七十一页，共八十五页。5.5.3晶体管特性图示仪的使用1.XJ4810型晶体管特性图示仪的面板结构第七十二页，共八十五页。各开关旋钮的作用如下：

（1）电源及示波管控制部分电源及示波管控制部分开关旋钮包括：聚焦、辅助聚焦、辉度及电源开关，各自的使用方法与示波器相似。

（2）集电极电源

1）“峰值电压范围”选择开关

“峰值电压范围”选择开关用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。当电压由低挡换向高挡时，应先将“峰值电压%”旋钮旋至0。第七十三页，共八十五页。

2）“峰值电压%”旋钮调节“峰值电压%”旋钮使集电极电源在确定的峰值电压范围内连续变化。3）“+、—”极性按键开关按下“+、—”极性按键开关时集电极电源极性为负，弹起时为正。

4）“电容平衡”、“辅助电容平衡”旋钮当Y轴为较高电流灵敏度时，调节“电容平衡”、“辅助电容平衡”旋钮使仪器内部容性电流最小，使荧光屏上的水平线基本重叠为一条。一般情况下无需调节。第七十四页，共八十五页。

5）“功耗限制电阻”旋钮

“功耗限制电阻”旋钮用于改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阻挡，测量反向特性时应置于高阻挡。

（3）Y轴部分1）“电流/度”旋钮

“电流/度”旋钮是测量二极管反向漏电流IR及三极管集电极电流IC的量程开关。当开关置于“”（该挡称为基极电流或基极源电压）位置时，可使屏幕Y轴代表基极电流或电压；当开关置于“外接”时，Y轴系统处于外接收状态，外输入端位于仪器左侧面。第七十五页，共八十五页。

2）“移位”旋钮

“移位”旋钮可进行垂直移位外，还兼作倍率开关，当旋钮拉出时，指示灯亮，Y轴偏转因数缩小为原来的1/10。3）“增益”电位器

“增益”电位器用于调整Y轴放大器的总增益，即Y轴偏转因数。一般情况下无需经常调整。第七十六页，共八十五页。（4）X轴部分

1）“电压/度”旋钮

“电压/度”旋钮是集电极电压UCE及基极电压UBE的量程开关。当开关置于“”位置时，可使屏幕X轴代表基极电流或电压；当开关置于“外接”时，X轴系统处于外接收状态，外输入端位于仪器左侧面。

2）“增益”电位器“增益”电位器用于调整X轴放大器的总增益，即X轴偏转因数。一般情况下无需经常调整。

第七十七页，共八十五页。（5）显示部分1）“变换”选择开关

“变换”选择开关用于同时变换集电极电源及阶梯信号的极性，以简化NPN型管与PNP管转测时的操作。2）“⊥”按键开关

“⊥”按键开关按下时，可使X、Y放大器的输入端同时接地，以确定零基准点。3）“校准”按键开关

“校准”按键开关用于校准X轴及Y轴放大器增益。开关按下时，在荧光屏有刻度的范围内，亮点应自左下角准确地跳至右上角，否则应调节X轴或Y轴的增益电位器来校准。第七十八页，共八十五页。（6）阶梯信号1）“电压—电流/级”旋钮“电压—电流/级”旋钮用于确定每级阶梯的电压值或电流值。2）“串联电阻”开关“串联电阻”开关用于改变阶梯信号与被测管输入端之间所串接的电阻大小，但只有当电压—电流/级开关置于电压挡时，本开关才起作用。3）“级/簇”旋钮

“级/簇”旋钮用于调节阶梯信