电子元器件参数的测量课件.ppt

1、全全 书书 目录目录 第第1章电子测量与仪器的基础知识章电子测量与仪器的基础知识 第第2章测量用信号发生器章测量用信号发生器 第第3章电子电压表章电子电压表 第第4章章电子示波器电子示波器 第第5章扫频测量仪章扫频测量仪 第第6章电子计数器章电子计数器 第第7章电子元器件参数测量章电子元器件参数测量 第第8章智能仪器技术章智能仪器技术 第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量 学习要点：学习要点：uR、L、C的电桥测量法的电桥测量法u谐振测量法谐振测量法u阻抗的数字化测量方法阻抗的数字化测量方法 元器件参数的测量一般是指电阻、电容、电感以及元器件参数的测量一般是指电阻、电容、电感以及与

2、它们相关的与它们相关的Q值、损耗角、电导等参数的测量。电值、损耗角、电导等参数的测量。电路元器件按其在电路中的作用和使用条件的不同，路元器件按其在电路中的作用和使用条件的不同，应采取不同的测量方法和测量仪器。但不管测试方应采取不同的测量方法和测量仪器。但不管测试方法和手段如何变化，电路元器件的测量必须保证测法和手段如何变化，电路元器件的测量必须保证测试条件与规定的标准工作条件相符合，即测量时所试条件与规定的标准工作条件相符合，即测量时所加电压、电流、频率及环境条件等必须符合测量要加电压、电流、频率及环境条件等必须符合测量要求，否则测量结果不能代表实际的参数。求，否则测量结果不能代表实际的参数。

3、第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量 7.1 电桥法测量电桥法测量R R、L L、C C 7.2谐振法测元件参数的基本原理谐振法测元件参数的基本原理 7.3阻抗的数字化测量方法阻抗的数字化测量方法 返回第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量7.1.27.1.2直流电桥与交流电桥直流电桥与交流电桥1 1直流双臂电桥直流双臂电桥 直流双臂电桥又称为凯尔文电桥直流双臂电桥又称为凯尔文电桥。它是测量小电阻（一般在。它是测量小电阻（一般在110110-5-5）的常用仪器。它的测量准确度高，最突出的优点是能消）的常用仪器。它的测量准确度高，最突出的优点是能消除单臂电桥测量时无法消除的

4、由接线电阻和接触电阻造成的测量误除单臂电桥测量时无法消除的由接线电阻和接触电阻造成的测量误差，而且，这种误差往往与被测量的小电阻的数值具有同一数量级差，而且，这种误差往往与被测量的小电阻的数值具有同一数量级。图图6-26-2是直流双臂电桥的原理图。其中：是直流双臂电桥的原理图。其中：P P是检流计，是检流计，E E为直流电为直流电源，源，第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量晶体管指示器2 2交流电桥交流电桥QS18AQS18A型万能电桥就是一种交流电桥，可测量电阻、电感和型万能电桥就是一种交流电桥，可测量电阻、电感和电容、线圈的电容、线圈的Q Q值以及电容器的损耗等，是一种多用途、

5、宽量值以及电容器的损耗等，是一种多用途、宽量程便携式仪器。程便携式仪器。QS18AQS18A型万能电桥原理框图如图型万能电桥原理框图如图6-36-3所示。它由桥体、信号源所示。它由桥体、信号源（1000Hz1000Hz振荡器）和晶体管指示器三部分组成。桥体是电桥的核振荡器）和晶体管指示器三部分组成。桥体是电桥的核心部分，由标准电阻、标准电容及转换开关组成，通过转换开关心部分，由标准电阻、标准电容及转换开关组成，通过转换开关切换，可以构成不同的电桥电路，对电阻、电容、电感进行测量。切换，可以构成不同的电桥电路，对电阻、电容、电感进行测量。第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量3.QS1

6、8A3.QS18A型万能电桥的使用型万能电桥的使用QS18AQS18A型万能电桥的面板图和实物图如图型万能电桥的面板图和实物图如图6-46-4所示。所示。第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量 7.1.3电阻的参数测量电阻的参数测量 电阻在电路中多用来进行限流、分压、分流以及阻抗匹配等，是电路电阻在电路中多用来进行限流、分压、分流以及阻抗匹配等，是电路中应用最多的元件之一。中应用最多的元件之一。电阻的参数包括标称阻值、额定功率、精度、最高工作温度、最高工电阻的参数包括标称阻值、额定功率、精度、最高工作温度、最高工作电压、噪声系数及高频特性等，主要参数为标称阻值和额定功率。作电压、噪声

7、系数及高频特性等，主要参数为标称阻值和额定功率。其中，标称阻值是指电阻上标注的电阻值；额定功率是指电阻在一定其中，标称阻值是指电阻上标注的电阻值；额定功率是指电阻在一定条件下长期连续工作所允许承受的最大功率。条件下长期连续工作所允许承受的最大功率。u 1.电阻规格的直标法电阻规格的直标法n 直标法是直接将电阻的类别和主要技术参数的数值标注在电阻的表面上，如图直标法是直接将电阻的类别和主要技术参数的数值标注在电阻的表面上，如图6-5（a）所示为碳膜电阻，阻值为）所示为碳膜电阻，阻值为10k，精度为，精度为1%。图。图6-5（c）所示为电）所示为电阻额定功率的直接标使方法。阻额定功率的直接标使方法

8、。u 2.电阻规格的色环法电阻规格的色环法n 色环法是将电阻的类别和主要技术参数的数值用颜色（色环）标注在电阻的表色环法是将电阻的类别和主要技术参数的数值用颜色（色环）标注在电阻的表面上，如图面上，如图6-5（b）所示。其中，第一、第二色环表示电阻被乘量值；第三色）所示。其中，第一、第二色环表示电阻被乘量值；第三色环为倍乘的量值。将第一、第二、第三色环分别用环为倍乘的量值。将第一、第二、第三色环分别用X、Y、Z表示，则电阻阻值表示，则电阻阻值为为(10)10ZRXY第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量2(1027)1027002.7Rk 表表6-2 6-2 各种颜色表示的数值各种颜

9、色表示的数值颜色颜色黑黑棕棕红红橙橙黄黄绿绿蓝蓝紫紫灰灰白白金金银银无色无色表示数值表示数值012345678910-110-2表示误差表示误差（%）123451020第四色环表示电阻的误差，各种颜色表示的数值如表第四色环表示电阻的误差，各种颜色表示的数值如表6-26-2所示。如四环的颜所示。如四环的颜色分别为红、紫、红、金，前三环代表的数字分别为色分别为红、紫、红、金，前三环代表的数字分别为2 2、7 7、2 2，则电阻值为，则电阻值为第四环代表该电阻的误差为第四环代表该电阻的误差为5%5%。（a）直标电阻阻值（b）色环法标电阻阻值（c）电阻功率直标法第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件

10、参数测量3.3.电阻测量的原理和方法电阻测量的原理和方法（1 1）电阻的频率特性）电阻的频率特性电阻工作于低频时，电阻分量起主要作用，电抗部分可以忽略不计电阻工作于低频时，电阻分量起主要作用，电抗部分可以忽略不计，即忽略，即忽略L L0 0和和C C0 0的影响，测试只需测出的影响，测试只需测出R R值就可以了。值就可以了。工作频率升高时，电抗分量就不能忽略了，等效电路如图工作频率升高时，电抗分量就不能忽略了，等效电路如图6-66-6所示所示。此时，工作于交流电路的电阻的阻值，由于集肤效应、涡流损耗、。此时，工作于交流电路的电阻的阻值，由于集肤效应、涡流损耗、绝缘损耗等原因，其等效电阻随频率的

11、不同而不同。实验证明，当频绝缘损耗等原因，其等效电阻随频率的不同而不同。实验证明，当频率在率在1kHz1kHz以下时，电阻的交流与直流阻值相差不超过以下时，电阻的交流与直流阻值相差不超过1 11010-4-4，随着，随着频率的升高，其差值也随之增大。频率的升高，其差值也随之增大。图6-6 电阻的等效电路第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量（2 2）固定电阻的测量）固定电阻的测量 1 1）万用表测量电阻）万用表测量电阻模拟式和数字式万用表都有电阻测量档，都可以用来测量电阻模拟式和数字式万用表都有电阻测量档，都可以用来测量电阻。采用模拟万用表测量时，应先选择万用表电阻档的倍率或量程采用

12、模拟万用表测量时，应先选择万用表电阻档的倍率或量程范围，然后将两输入端表笔短接调零，然后将万用表表笔并接在范围，然后将两输入端表笔短接调零，然后将万用表表笔并接在被测电阻的两端，测量电阻值。被测电阻的两端，测量电阻值。由于模拟式万用表电阻档刻度的非线性，使得刻度误差较大，由于模拟式万用表电阻档刻度的非线性，使得刻度误差较大，测量误差也较大，因而模拟式万用表只能作一般性的粗略测量。测量误差也较大，因而模拟式万用表只能作一般性的粗略测量。数字式万用表测量电阻的误差比模拟式万用表的误差小，但用它数字式万用表测量电阻的误差比模拟式万用表的误差小，但用它测量阻值较小的电阻时，相对误差仍然比较大。测量阻值

13、较小的电阻时，相对误差仍然比较大。2 2）电桥法测量电阻）电桥法测量电阻当对电阻值的测量精度要求很高时，可用直流电桥法进行测量当对电阻值的测量精度要求很高时，可用直流电桥法进行测量。测量时，可以利用电桥，接上被测电阻。测量时，可以利用电桥，接上被测电阻R Rx x，再接通电源，通过，再接通电源，通过调节调节R Rn n，使电桥平衡，即检流计指示为，使电桥平衡，即检流计指示为0 0，此时，读出，此时，读出R Rn n的值，即的值，即可求出可求出R Rx xn21xRRRR第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量3 3）伏安法测量电阻）伏安法测量电阻 伏安法是一种间接测量方法，先直接测量被

14、测电阻两端的电压和流过它伏安法是一种间接测量方法，先直接测量被测电阻两端的电压和流过它的电流，然后根据欧姆定律算出被测电阻的阻值。的电流，然后根据欧姆定律算出被测电阻的阻值。伏安法原理简单，测量方便，尤其适用于测量非线性电阻的伏安特性。伏安法原理简单，测量方便，尤其适用于测量非线性电阻的伏安特性。伏安法测量原理如图伏安法测量原理如图6-76-7所示，有电流表内接和电流表外接两种测量电路所示，有电流表内接和电流表外接两种测量电路。由于电流表接入的方法不同，测量值与实际值有差异，此差异为系统误。由于电流表接入的方法不同，测量值与实际值有差异，此差异为系统误差。差。为了尽可能减小系统误差，为了尽可能

15、减小系统误差，u一是采用加修正值的方法，一是采用加修正值的方法，u二是根据被测电阻值的阻值范围合理选择电路。二是根据被测电阻值的阻值范围合理选择电路。u一般地，当电阻值介于千欧和兆欧之间时，可采用电流表外接电路一般地，当电阻值介于千欧和兆欧之间时，可采用电流表外接电路；当电阻值介于几欧姆到几百欧姆之间时，可采用电流表外接电路；当电阻值介于几欧姆到几百欧姆之间时，可采用电流表外接电路；若被测电阻介于这两者之间，可根据误差的大小，选用误差小的电路若被测电阻介于这两者之间，可根据误差的大小，选用误差小的电路。第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量（3）电位器的测量）电位器的测量 1）用万用

16、表测量电位器）用万用表测量电位器u 用万用表测量电位器的方法与测量固定电阻的方法相同。先测量电位用万用表测量电位器的方法与测量固定电阻的方法相同。先测量电位器两固定端之间的总固定电阻，然后测量滑动端对任意一端之间的电器两固定端之间的总固定电阻，然后测量滑动端对任意一端之间的电阻值。阻值。2 2）用示波器测量电位器的噪声）用示波器测量电位器的噪声u示波器可以用来测量电位器的噪声，如图示波器可以用来测量电位器的噪声，如图6-86-8所示，给电位器所示，给电位器两端加一适当的直流电源，电源电压的大小应不致造成电位器超两端加一适当的直流电源，电源电压的大小应不致造成电位器超功耗。最好用电池，因为电池的

17、纹波电压小，噪声也小。让一恒功耗。最好用电池，因为电池的纹波电压小，噪声也小。让一恒定电流流过电位器，缓慢调节电位器的滑动端，随着电位器滑动定电流流过电位器，缓慢调节电位器的滑动端，随着电位器滑动端的调节，水平亮线在垂直方向上移动。端的调节，水平亮线在垂直方向上移动。第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量（4）非线性电阻的测量）非线性电阻的测量u 非线性电阻如热敏电阻、二极管的内阻等，它们的阻值与工作环非线性电阻如热敏电阻、二极管的内阻等，它们的阻值与工作环境以及外加电压和电流的大小有关。可采用前面介绍的伏安法，境以及外加电压和电流的大小有关。可采用前面介绍的伏安法，即测量一定直流电

18、压下的直流电流值。逐点改变电压的大小，然即测量一定直流电压下的直流电流值。逐点改变电压的大小，然后测量相应的电流，最后做出伏安特性曲线。后测量相应的电流，最后做出伏安特性曲线。第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量7.1.47.1.4电容的参数测量电容的参数测量1.1.电容的参数和标注方法电容的参数和标注方法（1 1）电容的参数）电容的参数u电容器的参数主要有以下几项：电容器的参数主要有以下几项：n标称电容量标称电容量CRCR和允许误差和允许误差 标注在电容器上的电容量，称标注在电容器上的电容量，称作标称电容量作标称电容量CRCR；电容器的实际电容量与标称电容量的允许；电容器的实际电

19、容量与标称电容量的允许最大偏差，称为允许误差最大偏差，称为允许误差。n额定工作电压额定工作电压 这个电压是指在规定的温度范围内，电容器这个电压是指在规定的温度范围内，电容器能够长期可靠工作的最高电压，可分为直流工作电压和交流能够长期可靠工作的最高电压，可分为直流工作电压和交流工作电压。工作电压。n漏电电阻和漏电电流漏电电阻和漏电电流 电容器中的介质并不是绝对的绝缘体，电容器中的介质并不是绝对的绝缘体，或多或少总有些漏电。除电解电容以外，一般电容器的漏电或多或少总有些漏电。除电解电容以外，一般电容器的漏电电流是很小的。显然，电容器的漏电电流越大，绝缘电阻越电流是很小的。显然，电容器的漏电电流越大

20、，绝缘电阻越小。当漏电电流较大时，电容器会发热，发热严重时，会损小。当漏电电流较大时，电容器会发热，发热严重时，会损坏电容器。坏电容器。n损耗因素损耗因素D D 电容器的损耗因素定义为损耗功率与存储功率电容器的损耗因素定义为损耗功率与存储功率之比。之比。D D值越小，损耗越小，电容的质量越好。值越小，损耗越小，电容的质量越好。第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量（2）电容规格的标注方法）电容规格的标注方法u 电容器的标注方法同电阻器一样，有直标法和色标法两种。电容器的标注方法同电阻器一样，有直标法和色标法两种。n 直标法将主要参数和技术指标直接标注在电容器表面上。通常在容量直标法将

21、主要参数和技术指标直接标注在电容器表面上。通常在容量小于小于10 000pF的时候，用的时候，用pF做单位，而且用简标，如做单位，而且用简标，如1 000pF标为标为102、10 000pF标为标为103，大于，大于10 000pF的时候，用的时候，用F做单位。为做单位。为了简便起见，大于了简便起见，大于100pF而小于而小于1F的电容常常不注单位。没有小数的电容常常不注单位。没有小数点的，它的单位是点的，它的单位是pF，有小数点的，它的单位是，有小数点的，它的单位是F。例如，。例如，3300就就是是3 300pF，也可以是，也可以是332，0.1就是就是0.1F等。象刚才的简标常用于等。象刚

22、才的简标常用于以以pF为单位的电容，如为单位的电容，如1 000pF就是就是10102标为标为10和和2即即102，100000当然是当然是104了（了（0.1F），），3300则为则为332。n 色标法与电阻色标法相同。色标法与电阻色标法相同。第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量2.2.电容测量的原理和方法电容测量的原理和方法（1 1）电容的等效电路）电容的等效电路由于绝缘电阻和引线电感的存在，电容的实际等效电路如图由于绝缘电阻和引线电感的存在，电容的实际等效电路如图6-96-9（a a）所示，在工作频率较低时，可以忽略引线电感的影响，可简化为图）所示，在工作频率较低时，可以忽略

23、引线电感的影响，可简化为图6-96-9（b b）所示电路。因此，电容的测量主要是电容量与电容器损耗的）所示电路。因此，电容的测量主要是电容量与电容器损耗的测量。测量。（a）电容的实际等效电路（b）电容的简化等效电路图6-9 电容的等效电路第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量（2 2）万用表估测电容）万用表估测电容用模拟式万用表的电阻档测量电容器，不能测出其容量和漏电阻的确切数用模拟式万用表的电阻档测量电容器，不能测出其容量和漏电阻的确切数值，更不能知道电容器所能承受的耐压，但对电容器的好坏程度能进行粗略值，更不能知道电容器所能承受的耐压，但对电容器的好坏程度能进行粗略地判断，在实际

24、工作中经常使用。地判断，在实际工作中经常使用。1 1）估测电容的漏电流）估测电容的漏电流u估测电容的漏电流可按万用表电阻档测量电阻的方法来估测。黑表笔估测电容的漏电流可按万用表电阻档测量电阻的方法来估测。黑表笔接电容器的接电容器的“+”极，红表笔接电容器的极，红表笔接电容器的“”极，在电容与表笔相接的极，在电容与表笔相接的瞬间，表针会迅速向右偏转很大的角度，然后慢慢返回。待指针不动时瞬间，表针会迅速向右偏转很大的角度，然后慢慢返回。待指针不动时，指示的电阻值越大，表示漏电流越小。若指针向右偏转后不再摆回，指示的电阻值越大，表示漏电流越小。若指针向右偏转后不再摆回，说明电容器已被击穿；若指针根本

25、不向右摆动，说明电容器内部断路或说明电容器已被击穿；若指针根本不向右摆动，说明电容器内部断路或电解质已干涸失去容量。指针的偏转范围可参考表电解质已干涸失去容量。指针的偏转范围可参考表6-36-3。表表6-36-3测量各种电容器的指针摆动范围测量各种电容器的指针摆动范围指针摆指针摆 动范围动范围 容量容量 测量档测量档100（F）R100略有摆动略有摆动1/10以下以下2/10以下以下3/10以下以下R1k2/10以下以下3/10以下以下6/10以下以下7/10以下以下第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量 2）判断电容的极性）判断电容的极性u上述测量电容器漏电的方法，还可以用来鉴别电

26、容器的正、上述测量电容器漏电的方法，还可以用来鉴别电容器的正、负极。对已失掉正、负极标志的电解电容，可先假定某极为负极。对已失掉正、负极标志的电解电容，可先假定某极为“+”极，让其与万用表的黑表笔相接，另一个电极与红表极，让其与万用表的黑表笔相接，另一个电极与红表笔相接，同时观察并记录表针向右摆动的幅度；将电容放电笔相接，同时观察并记录表针向右摆动的幅度；将电容放电后，两只表笔对调，重新进行测量。哪次表针最后停留的摆后，两只表笔对调，重新进行测量。哪次表针最后停留的摆动幅度小，说明该次测量中对电容的正、负极的假设是对的。动幅度小，说明该次测量中对电容的正、负极的假设是对的。3）估测电容量）估测

27、电容量u一般来说，电解电容的实际容量与标称容量差别较大，特别一般来说，电解电容的实际容量与标称容量差别较大，特别是放置时间较久或使用时间较长的电容器。利用万用表准确是放置时间较久或使用时间较长的电容器。利用万用表准确测量出电容量是很难的，只能比较出电容量的相对大小。方测量出电容量是很难的，只能比较出电容量的相对大小。方法是测量电容器的充电电流，接线方法与测漏电流时相同，法是测量电容器的充电电流，接线方法与测漏电流时相同，表针向右摆动的幅度越大，表示电容量越大。指针的偏转范表针向右摆动的幅度越大，表示电容量越大。指针的偏转范围和容量的关系可参考表围和容量的关系可参考表6-3。第第7章章 电子元器

28、件参数测量电子元器件参数测量n34xCRRCn43xRRRRnnxCfR2tanQ1D（3）交流电桥法测量电容和损耗因素）交流电桥法测量电容和损耗因素1 1）串联电桥的测量）串联电桥的测量在图在图6-106-10（a a）所示的串联电桥中，由电桥的平衡条件可得）所示的串联电桥中，由电桥的平衡条件可得式中式中 C Cx x被测电容的容量；被测电容的容量；C Cn n可调标准电容；可调标准电容；R R3 3、R R4 4固定电阻。固定电阻。式中式中 R Rx x被测电容的等效串联损耗电阻；被测电容的等效串联损耗电阻；R Rn n可调标准电阻。可调标准电阻。测量时，先根据被测电容的范围，通过改变测量

29、时，先根据被测电容的范围，通过改变R R3 3来选取一定的量来选取一定的量程，然后反复调节程，然后反复调节R R4 4和和R Rn n使电桥平衡，即检流计读数最小，从使电桥平衡，即检流计读数最小，从R R4 4、R Rn n的刻度读出的刻度读出C Cx x和和D Dx x的值。的值。第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量nnxn43xn34xCfR21tanDRRRRCRRC2 2）并联电桥的测量）并联电桥的测量在图在图6-106-10（b b）所示的并联电桥中，调节）所示的并联电桥中，调节R Rn n和和C Cn n使电桥平衡使电桥平衡 （6-136-13）这种电桥适用于测量损耗较

30、大的电容器。这种电桥适用于测量损耗较大的电容器。第第7章章 电子元器件参数测量电子元器件参数测量 本章小结本章小结u（1）阻抗元件按其工作的频率范围不同，可分为电桥法测）阻抗元件按其工作的频率范围不同，可分为电桥法测量、谐振法和数字化法测量。量、谐振法和数字化法测量。u（2）电桥又分直流电桥和交流电桥。直流电桥主要用于测）电桥又分直流电桥和交流电桥。直流电桥主要用于测量电阻，根据被测电阻的测量精度和误差要求分为单臂电桥量电阻，根据被测电阻的测量精度和误差要求分为单臂电桥和双臂电桥；交流电桥不仅可用于电阻的测量，而且还用于和双臂电桥；交流电桥不仅可用于电阻的测量，而且还用于低频条件下电容、电感的

31、测量。低频条件下电容、电感的测量。u（3）对于工作在高频情况下的电容或电感更多的是采用谐）对于工作在高频情况下的电容或电感更多的是采用谐振法即高频表进行测量，其测量结果更符合这些元件的实际振法即高频表进行测量，其测量结果更符合这些元件的实际工作情况，所以得到广泛的应用。工作情况，所以得到广泛的应用。u（4）利用参数变换器及阻抗虚、实部分离法，借助于数字）利用参数变换器及阻抗虚、实部分离法，借助于数字电压表可以直接用数字显示元件的参数。避免了电桥法、谐电压表可以直接用数字显示元件的参数。避免了电桥法、谐振法测量手续繁琐、速度慢以及仪器内部需要精密的可调元振法测量手续繁琐、速度慢以及仪器内部需要精密的可调元件的缺点，因而得到了广泛的应用。件的缺点，因而得到了广泛的应用。