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实验一、常用元器件的识别与测量及常规电子仪器使用

一、目的
掌握常用电子元件的识别知识与检测技术。
二、实验仪器
万用表、示波器、信号发生器、直流稳压电源、毫伏表
三、任务
电子、电容的测量；二极管、三极管管脚识别与测量，常规电子仪器使用
四、实验内容
1．电阻器的检测
用万用表（指针式或数字式）测量电阻器是测量阻值和判别其质量好坏的最简易方法。测量方法如下（以MF-47为例）：
⑴ 检查电池
⑵ 机械调零
⑶ 选择倍率挡
⑷ 电阻挡调零
⑸ 测量电阻
2．电容器的检测
⑴ 电容器的充放电检测
⑵ 电容器漏电电阻的检测
3．二极管的简易测量
⑴ 用指针式万用表测试二极管
① 二极管的好坏及电极的判别。用万用表的R×1K挡，用红、黑两表笔分别接触二极管的两个电极，测出其正、反向电阻值，一般二极管的正向电阻为几十欧到几千欧，反向电阻为几百千欧以上。正、反向电阻差值约大约好，至少应相差百倍为宜。若正、反向电阻都为零，则管子内部短路；若正、反向电阻都为∞，则管子内部开路；若正、反向电阻接近，则管子性能差。用上述测法测得阻值较小的那次，黑表笔所接触的电极为二极管的正极，另一端为负极。这是因为在磁电式万用表的欧姆挡，黑表笔接表内电池的正端，红表笔接表内电池的负端。
②二极管类型的判别。经验证明，用500型万用表的R×1K挡测二极管的正向电阻时，硅管为6～20kΩ，锗管为1～5kΩ。用2.5V或10V电压挡测二极管的正向导通电压时，一般锗管的正向电压为0.1V～0.3V，硅管的正向电压为0.5V～0.7V。
注意：用不同类型的万用表或同一类型的万用表的不同量程去测二极管的正向电阻时，所得结果是不同的。
⑵ 用数字式万用表测试二极管
①极性判别。将数字式万用表置于二极管挡，红表笔插入“V•Ω”插孔，黑表笔插入“COM”插孔，这时红表笔接表内电源正极，黑表笔接表内电源负极。将两只笔分别接触二极管的两个电极，如果显示溢出符号“1”，说明二极管处于截止状态；如果显示在1V以下，说明二极管处于正向导通状态，此时与红表笔相接的是管子的正极，与黑表笔相接的是负极。
②好坏的测量。将数字式万用表置于二极管挡，红表笔插入“V•Ω”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。当红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极时，显示值在1V以下；当黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极时，显示溢出符号“1”，说明被测二极管正常。若两次测量均显示溢出，则表示二极管内部断路。若两次测量均显示“000”，则表示二极管已击穿短路。
③硅管与锗管的测量。量程开关位置及表笔插法同上，红表笔接被测二极管的正极，黑表笔接负极，若显示电压在0.5V∽0.7V，说明被测管是硅管；若显示电压在0.1V∽0.3V，说明被测管是锗管。用数字式万用表判断二极管类型是，不宜用电阻挡进行测量，因为数字式万用表电阻挡所提供的测量电流太大，而二极管是非线性元件，其正、反向电阻与测试电流的大小有关，所以，用数字式万用表测出来的电阻值与正常值相差极大。
4．晶体三极管的简易测试
利用万用表来简易测试晶体三极管
① 判断基极和管子类型
由于三极管的基极对集电极和发射极的正向电阻都较小，据此，可先找出基极。将万用表拨在R×100或R×1K挡上，当红表笔接触某一电极时，将黑表笔分别与另外两个电极接触，如果两次测得的电阻值均为几十至上百千欧的高电阻时，则表明该管为NPN型管，且这时红表笔所接触的电极为基极b。同理，如用黑表笔接触某一电极时，将红表笔分别与另外两个电极接触，如果两次测得的电阻值均为几百欧姆的低电阻，则表明该管仍然为NPN型管，且这时黑表笔所接触的电极为基极b。
反之，当红表笔接触某一电极时，将黑表笔分别与另外两个电极接触，如果两次测得的电阻值均为几百欧姆的低电阻时，则表明该管为PNP型管，且这时红表笔所接触的电极为基极b。
②判断集电极和发射极
从三极管的结构原理图上看，似乎发射极e和集电极c并无区别，可以互换使用，其实，二者的性能差别非常悬殊，这是因为两边的掺杂浓度不一样的缘故。正确使用了发射极e和集电极c时，三极管的放大能力强；反之，则非常弱。根据这一点，就可以把管子的e、c极区别开。
在判别出管型和基极b的基础上，任意假定一个电极为e极，另一个为c极，对于PNP型管，将红表笔接假定的c极，黑表笔接e极，再用手同时捏住管子的b、c极，注意不要将两极直接相碰，同时注意万用表指针向右摆动的幅度，然后使假设的e、c极对调，再次进行测量，若第一次观测时的摆动幅度大，则说明对e、c极的假设是对的，若第二次观测时的摆动幅度大，则说明第二次的假设是对的。
对于NPN型管，我们也可以采用同样的方法来处理。
上述判别电极方法的原理是：利用万用表欧姆挡内部的电池，给三极管的c、e极加上电压，使之具有放大能力，用手同时捏住b、c极时，相当于用人体电阻代替基极偏置电阻，就等于从三极管的基极b输入一个微小的电流，此时万用表指针向右摆动的幅度就间接反映出其放大能力的大小，从而可正确地判别出e、c极来。
5．用示波器观察信号波形
⑴ 观察不同频率的信号波形
将低频信号发生器的输出信号电压调节为2V，接至示波器的“Y轴输入”。调节示波器，分别观察频率为1kHz、15kHz、200kHz的正弦信号。要求荧光屏上显示出高度为4div并有三个完整周期的稳定正弦波。
⑵观察扫描信号频率大于被测信号频率时的信号波形
低频信号发生器输出信号电压幅度同上，频率为4kHZ，调节示波器，使荧光屏上显示一个完整周期的正弦波。固定示波器的“t/div”和“扫描微调”位置，改变低频信号发生器输出信号频率分别为2kHz和1kHz，观察并分析这三种频率时的信号波形。

实验二 二极管伏安特性的测试

一、目的
1．学会直流稳压电源、电流表和电压表的使用方法。
2．了解二极管的伏安特性。

二、实验仪器
直流稳压电源、万用表

三任务
测量电阻R＝820Ω、二极管和稳压二极管串连电路的伏安特性及各个元件的伏安特性。
电路如图所示。改变电源电压E的大小，测出相应的电流I。串联支路的总电压UR，UD，列表记录。

四、实验内容
1．按照电路图正确接线，测定二极管的正、反向伏安特性曲线。测正向特性时，电源电压最高取3伏；测反向特性时，电源电压最高取20伏。
2．电压与电流均从零开始测量，然后缓慢改变电压，按照电压和电流的实际变化范围选取数据点，记下电流表和电压表读数（不要超过二极管额定值）。对正向及反向的ID-VD关系都要测10个以上的点，并注意在曲线的弯曲部分，点应密些，在平直部分，点可疏些。
3．自拟表格记录实验数据，并画出二极管的正向及反向伏安特性曲线。因正、反向电压电流相差很大，作图时可选用不同单位。
四、注意事项
1．电源电压不得超过20V。
2．测量电流I时，电压表不能同时接在电路中。

五、要求
1．自拟实验步骤及数据表格
2．整理实验数据
3．画出串联电路各个元件的伏安特性曲线（画在同一个坐标平面内）
4．分析本实验中电压表内阻对测量结果的影响

R
E
mAA
D

实验三 信号波形参数的测量

一、目的
1、了解示波器的工作原理，初步掌握用示波器观察信号波形和测量波形参数的方法。
2、了解低频信号发生器和低频毫伏表的工作原理，初步学会正确使用这两种基本测量仪器。
二、仪器
函数信号发生器、示波器、 低频毫伏表、数字万用表
三、实验内容
1．用示波器和低频毫伏表测量交流信号的电压
用示波器和低频毫伏表同时测量低频信号发生器的输出电压。信号发生器的输出电压，可用低频毫伏表准确测出。调节信号发生器输出信号的频率为1kHz，然后改变“输出调节”和变换“输出衰减”挡，使输出信号电压分别为3V、0.3V、100mV（用低频毫伏表监测），含1V直流成分的正弦信号，用万用表测量其直流成分，再用示波器测量这些电压，画出波形并将结果填入表1中，加以比较。

表1
信号发生器“输出衰减”挡

低频毫伏表读数（V）

示波器测量电压峰-峰值（V）

示波器测量电压有效值（V）

万用表测量直流电压（V）

2、用示波器测量信号的周期与频率
将信号发生器输出电压固定为某一数值。用示波器分别测量信号发生器的频率指示为1kHz、5kHz、100kHz时的信号周期T，并换算出相应的频率值，记入表2中。为了保证测量的精度，应使屏幕上显示波形的一个周期占有足够的格数；或测量2～4个周期的时间，再取其平均值。
表2
信号发生器的频率指示（kHZ）
1
5
100
“扫描时间”标称值（t/div）

一个周期占有水平方向的格数

信号周期T（）

信号频率（Hz）

3．用示波器测量矩形波信号
（1）调节函数信号发生器、使其输出周期为0.1ms，峰峰值为2V，占空比为50％，不含直流成分的矩形波形信号，用示波器观测此信号，记录其实际频率值，并记录示波器上显示的被测信号波形。
（2）调节函数信号发生器、使其输出频率为0.2ms，峰峰值为3V，占空比为50％，含1V直流成分的矩形波信号，用示波器观测此信号，记录其实际频率值，并记录示波器上显示的被测信号波形。
（3）调节函数信号发生器、使其输出周期为1ms，低电平为0V，高电平为3V，占空比为20％的矩形波信号，用示波器观测此信号，记录其实际频率值，并记录示波器上显示的被测信号波形。
3．用示波器测量两个信号的相位差
用1KΩ的电阻和0.1μF的电容组成一个RC网络，输入1KHz的正弦信号，用示波器分别测量从电阻上和电容上输出的信号与输入信号的相位差。用双踪示波器观测其波形，并记录示波器上显示的波形，计算相位差。电路连接如图所示。

C
R
信号发生器
示波器
CH1 CH2
C
R
信号发生器
示波器
X Y