第4章電路元件參數(shù)測(cè)量?jī)?nèi)容提要：

對(duì)常用電路元件電阻、電容、電感、半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管和集成門電路的作用和主要參數(shù)進(jìn)行介紹；描述電路元件參數(shù)的測(cè)量方法。

難點(diǎn)：

電路元件參數(shù)的定義和描述方法。重點(diǎn)：

掌握電阻、電容、電感、半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管和集成門電路的主要參數(shù)和常規(guī)測(cè)試方法。4.1概述

電路元件如電阻器、電容器、電感器、晶體二極管、晶體三極管和集成電路等是組成電子電路最基本的元件，它們的質(zhì)量和性能的好壞直接影響電路的性能。

電路元件的測(cè)量必須保證測(cè)試條件與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工作條件相符合。一、電阻和電位器的參數(shù)電阻的參數(shù)包括標(biāo)稱阻值、額定功率、精度、最高工作溫度、最高工作電壓、噪聲系數(shù)及高頻特性等，主要參數(shù)為標(biāo)稱阻值和額定功率。標(biāo)稱阻值是指電阻上標(biāo)注的電阻值；額定功率是指電阻在一定條件下長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許承受的最大功率。1.

電阻規(guī)格的直標(biāo)法直標(biāo)法是將電阻的類別和主要技術(shù)參數(shù)的數(shù)值直接標(biāo)注在電阻的表面上，如下圖(a)所示為碳膜電阻，阻值為10kΩ，精度為1%。圖(c)所示為電阻額定功率的直接標(biāo)識(shí)方法。2．電阻規(guī)格的色環(huán)法色環(huán)法是將電阻的類別和主要技術(shù)參數(shù)的數(shù)值用顏色（色環(huán)）標(biāo)注在電阻的表面上，如上圖(b)所示。其中，第一、第二色環(huán)表示電阻被乘數(shù)量值；第三環(huán)為倍乘的量值；它們分別用X、Y、Z表示，則電阻值為

:

一般將電位器的阻值和功耗直接標(biāo)注在器件的表面上，如下圖(d)所示兩種電位器，左邊為臥式線性可變電阻器，阻值為0.5kΩ；右邊為旋轉(zhuǎn)式對(duì)數(shù)可變電阻器，阻值為100kΩ。

3．電位器的標(biāo)識(shí)法二、測(cè)量原理和常規(guī)測(cè)試方法電阻工作于低頻時(shí)其電阻分量起主要作用，電抗部分可以忽略不計(jì)。1.電阻的頻率特性工作頻率升高時(shí)，等效電路如圖4.2所示。圖4.2電阻的等效電路CRL2．固定電阻的測(cè)量①萬(wàn)用表測(cè)量②電橋法測(cè)量當(dāng)對(duì)電阻值的測(cè)量精度要求很高時(shí)，可用直流電橋法進(jìn)行測(cè)量?；菟沟请姌虻脑砣鐖D4.3所示。圖4.3直流電橋測(cè)電阻RXR1R2RnGE③伏安法測(cè)量

伏安法測(cè)量原理如圖4.4(a)、(b)所示，有電流表內(nèi)接和電流表外接兩種測(cè)量電路。圖4.4伏安法測(cè)電阻原理圖mARXRA+-+V-RXmARA+-+V-(a)電流表內(nèi)接(b)電流表外接（1）電流表內(nèi)接

電流表內(nèi)接時(shí)，電流表的讀數(shù)I等于被測(cè)電阻中流過的電流，電壓表的讀數(shù)等于被測(cè)電阻上的電壓與電流表上的電壓之和。被測(cè)電阻的測(cè)值為:式中Rx——被測(cè)電阻的實(shí)際值；

RA

——電流表內(nèi)阻。

（2）電流表外接

電流表外接時(shí)，電壓表的讀數(shù)U等于被測(cè)電阻兩端的電壓，電流表的讀數(shù)則是，此時(shí)，被測(cè)電阻的測(cè)量值為:

式中

RX

—被測(cè)電阻的實(shí)際值；

RU—電壓表內(nèi)阻。

3.電位器的測(cè)量①性能測(cè)量主要測(cè)量電阻標(biāo)稱值和端片接觸情況（用萬(wàn)用表）。②用示波器測(cè)量電位器的噪聲示波器可以用來測(cè)量電位器、變阻器的噪聲。如圖4.5所示。RW圖4.5電位器噪聲測(cè)量接線圖

示波器E輸入輸入4．非線性電阻的測(cè)量

光敏、氣敏、壓敏、熱敏電阻器等，它們的阻值隨著外界光線的強(qiáng)弱、氣體濃度的高低、壓力的大小、電壓的高低、溫度的高低而變化。一般可采用伏安法，即逐點(diǎn)改變電壓的大小，然后測(cè)量相應(yīng)的電流，最后作出伏安特性曲線。（1）標(biāo)稱電容量和允許誤差標(biāo)注在電容器上的電容量，稱作標(biāo)稱電容量。電容器的實(shí)際電容量與標(biāo)稱電容量的允許最大偏差范圍，稱為允許誤差。（2）額定工作電壓指在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，電容器能夠長(zhǎng)期可靠工作的最高電壓。可分為直流工作電壓和交流工作電壓。（3）漏電電阻和漏電電流

電容器的漏電流越大，絕緣電阻越小。當(dāng)漏電流較大時(shí)，電容器會(huì)發(fā)熱，發(fā)熱嚴(yán)重時(shí)，電容器因過熱而損壞。（4）損耗因數(shù)

電容器的損耗因數(shù)定義為損耗功率與存儲(chǔ)功率之比，用D表示。D值越小，損耗越小，電容的質(zhì)量越好。2．電容規(guī)格的標(biāo)注方法電容器的標(biāo)注方法同電阻器一樣，有直標(biāo)法和色標(biāo)法。2．性能測(cè)量（1）估測(cè)電容的漏電流用模擬萬(wàn)用表電阻檔測(cè)電阻的方法，黑表筆接“+”極，紅表筆接“-”極，指示的電阻值越大，表示漏電電流越小。（2）判斷電容的極性以電解電容為例，根據(jù)電解電容反向漏電電流比正向漏電電流大的特性。（3）估測(cè)電容量測(cè)量電容的充電電流，接線方法與測(cè)漏電電流時(shí)相同，表針向右擺動(dòng)的幅度越大，表示電容量越大。容量范圍擺動(dòng)（μF）范圍

測(cè)量檔

<10

20~2530~50

>100R×100略有擺動(dòng)1/10以下2/10以下3/10以下R×1k2/10以下3/10以下6/10以下7/10以下4．交流電橋法測(cè)量電容量和損耗因數(shù)

①串聯(lián)電橋

圖4.8(a)交流串聯(lián)電橋測(cè)量電容和損耗因數(shù)GRXR4R3RnCnCX由電橋的平衡條件可得:（3-4）式中Cx—被測(cè)電容的容量；Cn—可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電容；R3,R4—固定電阻。（3-5）式中

—被測(cè)電容的等效串聯(lián)損耗電阻；

—可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電阻；

（3-6）這種電橋適用于測(cè)量損耗小的電容器。對(duì)于損耗較大的電容器，可采用并聯(lián)電橋測(cè)量。②并聯(lián)電橋的測(cè)量R4R3RnGCnCXRX圖4.8(b)交流并聯(lián)電橋測(cè)量電容、電阻和損耗因數(shù)圖4.8(b)所示并聯(lián)電橋，調(diào)節(jié)和使電橋平衡，此時(shí)根據(jù)下式可求出電容的容量、等效串聯(lián)損耗電阻和損耗因數(shù)。

(3-7）5.電容的數(shù)字化測(cè)量方法

一般采用電容—電壓轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)電容的數(shù)字化測(cè)量，轉(zhuǎn)換器如圖4.9所示。圖4.9電容-電壓的轉(zhuǎn)換電路虛部實(shí)部分離電路

R1A+-RxCxUxUrUS式中Rx—被測(cè)電容的等效并聯(lián)損耗電阻；

US—轉(zhuǎn)換器輸入的直流電壓值；

Ur—轉(zhuǎn)換器輸出電壓的實(shí)部值；UX—轉(zhuǎn)換器輸出電壓的虛部值。(3-8)4.2.3電感的測(cè)量

電感線圈在電路中多與電容一起組成濾波電路、諧振電路等。一、主要參數(shù)1．電感量L

線圈的電感量L也叫自感系數(shù)或自感，是表示線圈產(chǎn)生自感應(yīng)能力的一個(gè)物理量。

（3-9）2.品質(zhì)因數(shù)Q

線圈的品質(zhì)因數(shù)Q也叫Q值，是表示線圈品質(zhì)質(zhì)量的一個(gè)物理量。它是指線圈在某一頻率的交流電壓下工作時(shí)，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。即:

3.分布電容

線圈的匝與匝間、線圈與屏蔽罩間、線圈與磁芯、底板間存在的電容，均稱為分布電容。分布電容的存在使線圈的Q值減小，穩(wěn)定性變差，因此線圈的分布電容越小越好。

二、測(cè)量原理和常規(guī)測(cè)試方法

1．電感的等效電路

等效電路如圖4.10(a)所示。當(dāng)C較小，工作頻率較低時(shí)，分布電容可忽略不計(jì)。等效電路簡(jiǎn)化為圖4.10(b)所示。圖4.10電感的等效電路CRL0(a)電感的實(shí)際等效電路(b)電感的簡(jiǎn)化等效電路RL02.諧振法測(cè)量電感將交流信號(hào)源、交流電壓表、標(biāo)準(zhǔn)電容C和被測(cè)電感連成如圖4.11所示的并聯(lián)電路。圖4.11諧振法測(cè)電感的原理圖VRC0信號(hào)源CLX則被測(cè)電感值Lx為:式中Lx—被測(cè)電感的電感量；C—標(biāo)準(zhǔn)電容；C0—標(biāo)準(zhǔn)電感的分布電容f1—第一次諧振的頻率。（3-10）調(diào)節(jié)信號(hào)源的頻率，使電路自然諧振，測(cè)出f2的值。VRC0信號(hào)源LX.由上述兩式可得:

式中f2—第二次諧振的頻率。（3-11）將C0代入式（3-11）即可得到被測(cè)電感的電感量。

3．交流電橋法測(cè)量電感

（1）馬氏電橋RXR3RnCnLXR2G4.12(a)馬氏電橋由電橋平衡條件可得式中Lx——被測(cè)電感；Cx——標(biāo)準(zhǔn)電容；Rx——被測(cè)電感的損耗電阻。

（3-12）.（2）海氏電橋R2GR3LXRXCnRn4.12(b)海氏電橋.

（3-13）

電橋法測(cè)量電感一般適用于低頻運(yùn)用的電感，尤其適用于有鐵芯的大電感。如圖4.12(b)所示，同樣由電橋平衡條件可得（3）文氏電橋4.12(c)文氏電橋如圖4.12(c)所示，同樣由電橋平衡條件可得電橋的平衡對(duì)頻率很敏感，故可做頻率測(cè)量和選頻電路用。在被測(cè)電感線圈的時(shí)，采用馬氏電橋；在被測(cè)電感線圈的時(shí)，采用海氏電橋。

實(shí)用交流電橋舉例

4.通用儀器測(cè)量電感通用儀器測(cè)量電感的理論依據(jù)是復(fù)數(shù)歐姆定律，電路原理如圖4.13所示。圖4.13通用儀器測(cè)電感的原理圖信號(hào)源V