电路元件参数测量.ppt

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1、电路元件参数测量现在学习的是第1页，共55页难点：难点：电路元件参数的定义和描述方法。电路元件参数的定义和描述方法。重点：重点：掌握电阻、电容、电感、半导体二极管、掌握电阻、电容、电感、半导体二极管、半导体三极管和集成门电路的主要参数和半导体三极管和集成门电路的主要参数和常规测试方法。常规测试方法。现在学习的是第2页，共55页4.1 4.1 概述概述 电电路路元元件件如如电电阻阻器器、电电容容器器、电电感感器器、晶晶体体二二极极管管、晶晶体体三三极极管管和和集集成成电电路路等等是是组组成成电电子子电电路路最最基基本本的的元元件件，它它们们的的质质量量和性能的好坏直接影响和性能的好坏直接影响电电

2、路的性能。路的性能。电电路路元元件件的的测测量量必必须须保保证证测测试试条条件件与与规规定的定的标标准工作条件相符合。准工作条件相符合。现在学习的是第3页，共55页u4.2 4.2 电路元件参数的测量电路元件参数的测量 uu4.2.14.2.1电阻和电位器的测量电阻和电位器的测量uu 电电阻阻和和电电位位器器在在电电路路中中多多用用来来进进行行限限流流、分分压压、分分流流以以及及阻阻抗抗匹匹配配等等，是是电电路路中中应应用用最多的元件之一。最多的元件之一。现在学习的是第4页，共55页一、电阻和电位器的参数一、电阻和电位器的参数 电电阻阻的的参参数数包包括括标标称称阻阻值值、额额定定功功率率、精

3、精度度、最最高高工工作作温温度度、最最高高工工作作电电压压、噪噪声声系系数数及及高高频频特特性性等等，主主要要参参数数为为标标称称阻阻值值和和额额定定功率功率。uu标称阻值标称阻值是指电阻上标注的电阻值；是指电阻上标注的电阻值；uu额额定定功功率率是是指指电电阻阻在在一一定定条条件件下下长长期期连连续续工作所允许承受的最大功率。工作所允许承受的最大功率。现在学习的是第5页，共55页uu1.1.电阻规格的直标法电阻规格的直标法uu直直标标法法是是将将电电阻阻的的类类别别和和主主要要技技术术参参数数的的数数值值直直接接标标注注在在电电阻阻的的表表面面上上，如如下下图图(a)(a)所所示示为为碳碳膜

4、膜电电阻阻，阻阻值值为为10k10k，精精度度为为1%1%。图图 (c)(c)所示所示为电为电阻阻额额定功率的直接定功率的直接标识标识方法。方法。现在学习的是第6页，共55页2电阻规格的色环法电阻规格的色环法uu色环法色环法是将电阻的类别和主要技术参数的数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，如上值用颜色（色环）标注在电阻的表面上，如上图图(b)(b)所示。其中，第一、第二色环表示电所示。其中，第一、第二色环表示电阻被乘数量值；第三环为倍乘的量值；它们阻被乘数量值；第三环为倍乘的量值；它们分别用分别用X X、Y Y、Z Z表示，则电阻值为表示，则电阻值为 :现在学

5、习的是第7页，共55页表表4.1各种颜色表示的数值各种颜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 0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 91010-1-1 1010-2-2 表示误差表示误差（%）1 1 2 23 34 45 510102020如四环的颜色分别为红、紫、红、金，则电阻如四环的颜色分别为红、紫、红、金，则电阻阻值为？阻值为？R=（102+7）102=2.7K第四环表示该电阻的误差为第四环表示该电阻的误差为5%。现在学习的是第8页，共55页 一一般般将将电电位位器器的的阻阻值值和和功功耗耗直直接接标标注注在在

6、器器件件的的表表面面上上，如如下下图图(d)(d)所所示示两两种种电电位位器器，左左边边为为卧卧式式线线性性可可变变电电阻阻器器，阻阻值值为为0.5k0.5k；右右边边为为旋旋转转式式对对数数可可变变电电阻阻器器，阻阻值值为为100k100k。3 3电位器的标识法电位器的标识法现在学习的是第9页，共55页uu二、测量原理和常规测试方法二、测量原理和常规测试方法uu电阻工作于低频时其电阻分量起主要作用，电抗电阻工作于低频时其电阻分量起主要作用，电抗部分可以忽略不计。部分可以忽略不计。uu1.电阻的频率特性电阻的频率特性uu工作频率升高时，等效电路如图工作频率升高时，等效电路如图4.2所示。所示。

7、图图图图4.24.24.24.2电阻的等效电路电阻的等效电路电阻的等效电路电阻的等效电路CRL现在学习的是第10页，共55页v2固定电阻的测量固定电阻的测量v万用表测量万用表测量v电桥法测量电桥法测量当对电阻值的测量精度当对电阻值的测量精度要求很高时，可用直流要求很高时，可用直流电桥法进行测量。电桥法进行测量。惠斯登电桥的原理惠斯登电桥的原理如图如图4.3所示。所示。图图4.3 4.3 直流电桥测电阻直流电桥测电阻RXR1R2RnGE现在学习的是第11页，共55页uu其其中中R R1 1,R,R2 2是是固固定定电电阻阻，称称为为比比率率臂臂，比比例例系系数数k k=R=R1 1/R/R2 2

8、可可通通过过量量程程开开关关进进行行调调节节；为为标标准准电电阻阻,称为标准臂；称为标准臂；为被测电阻；为被测电阻；G G为检流计。为检流计。uu 测测量量时时，接接上上被被测测电电阻阻 ，再再接接通通电电源源，通通过过调调节节K K和和 ，使使电电桥桥平平衡衡，即即检检流流计计指指示示为为0 0，此时，读出，此时，读出K K和和 的值，即可求得的值，即可求得 ：现在学习的是第12页，共55页uu伏安法测量伏安法测量 伏安法测量原理如图伏安法测量原理如图4.4(a)4.4(a)、(b)(b)所示，所示，有有电流表内接电流表内接和和电流表外接电流表外接两种测量电路。两种测量电路。图图4.4 4.

9、4 伏安法测电阻原理图伏安法测电阻原理图mARXRA+-+V-RXmARA+-+V-(a)(a)电流表内接电流表内接(b)(b)电流表外接电流表外接现在学习的是第13页，共55页（1 1）电流表内接）电流表内接 电电流流表表内内接接时时，电电流流表表的的读读数数I I等等于于被被测测电电阻阻 中中流流过过的的电电流流 ，电电压压表表的的读读数数等等于于被被测测电电阻阻 上上的的电电压压与与电电流流表表上上的的电电压压之之和和。被被测测电电阻的测值为阻的测值为:v式中式中Rx被测电阻的实际值；被测电阻的实际值；RA电流表内阻。电流表内阻。现在学习的是第14页，共55页（2）电流表外接）电流表外接

10、 电流表外接时，电压表的读数电流表外接时，电压表的读数U U 等于被测电阻等于被测电阻 两两 端端 的的 电电 压压 ，电电 流流 表表 的的 读读 数数 则则 是是 ，此时，被测电阻的测量值为，此时，被测电阻的测量值为:式中式中 RX X 被测电阻的实际值；被测电阻的实际值；RU U 电压表内阻。电压表内阻。现在学习的是第15页，共55页 用伏安法测电阻，由于电阻接入的方法不同，测量值与实用伏安法测电阻，由于电阻接入的方法不同，测量值与实用伏安法测电阻，由于电阻接入的方法不同，测量值与实用伏安法测电阻，由于电阻接入的方法不同，测量值与实际值有差异。此差异为系统误差，为了尽可能减少系统误际值有

11、差异。此差异为系统误差，为了尽可能减少系统误际值有差异。此差异为系统误差，为了尽可能减少系统误际值有差异。此差异为系统误差，为了尽可能减少系统误差，差，差，差，uu一是采用加修正值的方法；一是采用加修正值的方法；uu二是根据被测电阻的阻值范围合理选用电二是根据被测电阻的阻值范围合理选用电路。路。当当Rx RA，即，即 ，可采用电流表内，可采用电流表内接电路；接电路；当当Rx RU，即，即 ，可采用电流表，可采用电流表外接电路。外接电路。现在学习的是第16页，共55页uu3.电位器的测量电位器的测量uu性能测量性能测量uu主要测量电阻标称值和端片接触情况主要测量电阻标称值和端片接触情况（用万用表

12、）。（用万用表）。uu用示波器测量电位器的噪声用示波器测量电位器的噪声uu示波器可以用来测量电位器、变阻器的噪声。示波器可以用来测量电位器、变阻器的噪声。如图如图4.5所示。所示。现在学习的是第17页，共55页RRWW图图4.5 电电位器噪声位器噪声测测量接量接线图线图 示波器示波器E输输入入输输入入现在学习的是第18页，共55页4 4非线性电阻的测量非线性电阻的测量 uu光光敏敏、气气敏敏、压压敏敏、热热敏敏电电阻阻器器等等，它它们们的的阻阻值值随随着着外外界界光光线线的的强强弱弱、气气体体浓浓度度的的高高低低、压压力的大小、电压的高低、温度的高低而变化。力的大小、电压的高低、温度的高低而变

13、化。uu一一般般可可采采用用伏伏安安法法，即即逐逐点点改改变变电电压压的的大大小小，然后测量相应的电流，最后作出伏安特性曲线。然后测量相应的电流，最后作出伏安特性曲线。现在学习的是第19页，共55页4.2.2电容的测量电容的测量 uu电容器在电路中多用来滤波、隔直、交流耦合、电容器在电路中多用来滤波、隔直、交流耦合、交流旁路及与电感元件构成振荡电路等，是电交流旁路及与电感元件构成振荡电路等，是电路中应用最多的元件之一。路中应用最多的元件之一。一一、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 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。现在学习的是第20页，

14、共55页（1 1）标称电容量和允许误差）标称电容量和允许误差 标注在电容器上的电容量，称作标称标注在电容器上的电容量，称作标称电容量。电容器的实际电容量与标称电容电容量。电容器的实际电容量与标称电容量的允许最大偏差范围，称为允许误差。量的允许最大偏差范围，称为允许误差。（2 2）额定工作电压）额定工作电压 指在规定的温度范围内，电容器能够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。作电压和交流工作电压。现在学习的是第21页，共55页（3 3）漏电电阻和漏电电流）漏电电阻和漏电电流 电容器的漏电流越大，绝缘电阻越小

15、。电容器的漏电流越大，绝缘电阻越小。当漏电流较大时，电容器会发热，发热严当漏电流较大时，电容器会发热，发热严重时，电容器因过热而损坏。重时，电容器因过热而损坏。（4 4）损耗因数）损耗因数 电容器的损耗因数定义为损耗功率与电容器的损耗因数定义为损耗功率与存储功率之比，用存储功率之比，用D D表示。表示。D D值越小，损耗值越小，损耗越小，电容的质量越好。越小，电容的质量越好。现在学习的是第22页，共55页2 2电容规格的标注方法电容规格的标注方法 电容器的标注方法同电阻器一样，有电容器的标注方法同电阻器一样，有直标法和色标法。直标法和色标法。现在学习的是第23页，共55页二、测量原理和常规测试

16、方法二、测量原理和常规测试方法uu1电容的等效电路电容的等效电路 电容的实际等效电路如图电容的实际等效电路如图4.6(a)所示。在所示。在工作频率较低时，等效电路可简化为如图工作频率较低时，等效电路可简化为如图4.6(b)所示。所示。图图4.64.6电容的等效电路电容的等效电路(a)电容的实际等效电路电容的实际等效电路(b)电容的简化等效电路电容的简化等效电路C0R0L0C0R0现在学习的是第24页，共55页uu2性能测量性能测量uu（1）估测电容的漏电流）估测电容的漏电流用模拟万用表电阻档测电阻的方法，黑表笔接用模拟万用表电阻档测电阻的方法，黑表笔接“+”极，红表笔接极，红表笔接“-”极，指

17、示的电阻值越大，极，指示的电阻值越大，表示漏电电流越小。表示漏电电流越小。uu（2）判断电容的极性）判断电容的极性以电解电容为例，根据电解电容反向漏电电以电解电容为例，根据电解电容反向漏电电流比正向漏电电流大的特性。流比正向漏电电流大的特性。现在学习的是第25页，共55页uu（3）估测电容量）估测电容量测量电容的充电电流，接线方法与测漏电电流时相同，测量电容的充电电流，接线方法与测漏电电流时相同，测量电容的充电电流，接线方法与测漏电电流时相同，测量电容的充电电流，接线方法与测漏电电流时相同，表针向右摆动的幅度越大，表示电容量越大。表针向右摆动的幅度越大，表示电容量越大。表针向右摆动的幅度越大，

18、表示电容量越大。表针向右摆动的幅度越大，表示电容量越大。容量范围容量范围摆动（摆动（FF）范围范围 测量档测量档 10100100 R R100100略有摆动略有摆动 1/101/10以下以下 2/102/10以下以下 3/103/10以下以下 R R1k1k2/102/10以下以下 3/103/10以下以下 6/106/10以下以下 7/107/10以下以下现在学习的是第26页，共55页3 3谐振法测量电容谐振法测量电容uu交交流流信信号号源源、交交流流电电压压表表、标标准准电电感感L L和和被被测测电电容连成如图容连成如图4.74.7所示的并联电路。所示的并联电路。图图4.7 4.7 谐振

19、法测电容的原理图谐振法测电容的原理图VLRC0信号源信号源CX现在学习的是第27页，共55页 （3-33-3）式中式中 CxCx 被测电容的容量；被测电容的容量；L L标准电感标准电感 C C0 0标准电感的分布电容。标准电感的分布电容。被被测电测电容容值值 CX为为现在学习的是第28页，共55页4 4交流电桥法测量电容量和损耗因数交流电桥法测量电容量和损耗因数串联电桥串联电桥 图图4.8(a)4.8(a)交流串联电桥测量电容和损耗因数交流串联电桥测量电容和损耗因数GRXR4R3RnCnCX现在学习的是第29页，共55页uu由电桥的平衡条件可得由电桥的平衡条件可得:（3-43-4）式中式中 C

20、xCx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。现在学习的是第30页，共55页（3-53-5）式中式中 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；可调标准电阻；可调标准电阻；（3-63-6）这种电桥适用于测量损耗小的电容器。对于损耗这种电桥适用于测量损耗小的电容器。对于损耗较大的电容器，可采用并联电桥测量。较大的电容器，可采用并联电桥测量。现在学习的是第31页，共55页uu并联电桥的测量并联电桥的测量R4R3RnGCnCXRX图图4.8(b)4.8(b)交流并联电桥测量电容、电阻和损耗因数交流并联电桥测量

21、电容、电阻和损耗因数现在学习的是第32页，共55页图图4.8(4.8(b)所示并联电桥，调节和使电桥平衡，此所示并联电桥，调节和使电桥平衡，此时根据下式可求出电容的容量、等效串联损耗电时根据下式可求出电容的容量、等效串联损耗电阻和损耗因数。阻和损耗因数。(3-7(3-7）现在学习的是第33页，共55页4.2.3电感的测量电感的测量 uu电电感感线线圈圈在在电电路路中中多多与与电电容容一一起起组组成成滤滤波波电电路路、谐振电路等。谐振电路等。uu一、主要参数一、主要参数uu1 1电感量电感量L L 线线圈圈的的电电感感量量L L也也叫叫自自感感系系数数或或自自感感，是是表表示线圈产生自感应能力的

22、一个物理量。示线圈产生自感应能力的一个物理量。现在学习的是第36页，共55页 （3-93-9）2.2.品质因数品质因数Q Q 线圈的品质因数线圈的品质因数Q Q也叫也叫Q Q值值，是表示线，是表示线圈品质质量的一个物理量。它是指线圈在圈品质质量的一个物理量。它是指线圈在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。即感抗与其等效损耗电阻之比。即:现在学习的是第37页，共55页3.分布电容 uu线圈的线圈的匝与匝匝与匝间、间、线圈与屏蔽罩线圈与屏蔽罩间、间、线圈线圈与磁芯与磁芯、底板间存在底板间存在的电容，均称为分的电容，均称为分布电容。布电容

23、。uu分布电容的存在使线圈的分布电容的存在使线圈的Q Q值减小，稳值减小，稳定性变差，定性变差，因此线圈的分布电容越小越因此线圈的分布电容越小越好。好。现在学习的是第38页，共55页二、测量原理和常规测试方法二、测量原理和常规测试方法uu1 1电感的等效电路电感的等效电路uu 等等效效电电路路如如图图4.104.10(a)(a)所所示示。当当C C较较小小，工工作作频频率率较较低低时时，分分布布电电容容可可忽忽略略不不计计。等等效效电电路路简化为图简化为图4.104.10(b)(b)所示。所示。图图4.104.10电感的等效电路电感的等效电路CRL0(a)电感的实际等效电路电感的实际等效电路(

24、b)电感的简化等效电路电感的简化等效电路RL0现在学习的是第39页，共55页2.谐振法测量电感谐振法测量电感uu 将交流信号源、交流电压表、标准电容将交流信号源、交流电压表、标准电容C和被测电感和被测电感连成如图连成如图4.11所示的并联电路。所示的并联电路。图图4.11 4.11 谐振法测电感的原理图谐振法测电感的原理图VRC0信号源信号源CLX现在学习的是第40页，共55页则被测电感值则被测电感值Lx x为为:式中式中 L Lx x被测电感的电感量；被测电感的电感量；CC标准电容；标准电容；C C0 0标准电感的分布电容标准电感的分布电容 f f1 1第一次谐振的频率。第一次谐振的频率。（

25、3-103-10）现在学习的是第41页，共55页 调节信号源的频率，使电路自然调节信号源的频率，使电路自然谐振谐振，测出，测出f2的值。的值。VRC0信号源信号源LX现在学习的是第42页，共55页.由上述两式可得由上述两式可得:式中式中 f f2 2第二次谐振的频率。第二次谐振的频率。（3-113-11）将将C C0 0代入式（代入式（3-113-11）即可得到被测电感的电感量。）即可得到被测电感的电感量。现在学习的是第43页，共55页3 3交流电桥法测量电感交流电桥法测量电感 uu（1 1）马氏电桥）马氏电桥RXR3RnCnLXR2G4.12(a)4.12(a)马氏电桥马氏电桥现在学习的是第

26、44页，共55页uu由电桥平衡条件可得由电桥平衡条件可得式中式中式中式中 L L L Lx x x x被测电感；被测电感；被测电感；被测电感；C C C Cx x x x标准电容；标准电容；标准电容；标准电容；R R R Rx x x x被测电感的损耗电阻。被测电感的损耗电阻。被测电感的损耗电阻。被测电感的损耗电阻。（3-123-12）现在学习的是第45页，共55页.（2 2）海氏电桥）海氏电桥R2GR3LXRXCnRn4.12(b)海氏海氏电桥电桥现在学习的是第46页，共55页.（3-133-13）电电桥桥法法测测量量电电感感一一般般适适用用于于低低频频运运用用的的电电感感，尤其适用于有铁芯

27、的大电感。尤其适用于有铁芯的大电感。如图如图4.12(b)4.12(b)所示，同样由电桥平衡条件可得所示，同样由电桥平衡条件可得现在学习的是第47页，共55页（3）文氏电桥）文氏电桥4.12(c)文氏文氏电桥电桥现在学习的是第48页，共55页如图如图4.12(c)4.12(c)所示，同样由电桥平衡条件可得所示，同样由电桥平衡条件可得 电电桥桥的的平平衡衡对对频频率率很很敏敏感感，故故可可做做频频率率测测量量和和选选频频电电路路用。用。现在学习的是第49页，共55页uu在被测电感线圈的在被测电感线圈的 时，采用马时，采用马氏电桥；氏电桥；uu在被测电感线圈的在被测电感线圈的 时，采用海时，采用海氏电桥。氏电桥。现在学习的是第50页，共55页实用交流电桥举例实用交流电桥举例现在学习的是第51页，共55页uu 4.通用仪器测量电感通用仪器测量电感uu通用仪器测量电感的理论依据是复数欧姆定律通用仪器测量电感的理论依据是复数欧姆定律 ，电路原理如图，电路原理如图4.13所示。所示。图图4.13 4.13 通用仪器测电感的原理图通用仪器测电感的原理图信号源信号源V1R1LXR2V2现在学习的是第52页，共55页所以所以 （3-14）式中式中 被测电感；被测电感；电流取样电阻；电流取样电阻；电感两端的电压；电感两端的电压；电阻电阻两端的电压。两端的电压。现在学习的是第53页，共55页