电子测量项目2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,项目,2,按元器件报表为生产准备电路元件,2.1,项目要求,根据电路元器件报表，选择符合电路设计要求的元件。,表,2.1,电路元器件报表,2,2,相关知识,电路元件如电阻器、电容器、电感器、晶体二极管、晶体三极管和集成电路等是组成电子电路最基本的元件，它们的质量和性能的好坏直接影响电路的性能。因此，无论是在设计、生产、使用、调试或维护等工作中都必须掌握这些元件的测量方法。,电路元件按其在电路中的作用和使用条件不同，应采用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，即测量时所加电压、电流、频率及环境条件等必须符合测量要求，,2,2,1,ProtelDXP,环境下电路器件的描述,第,1,列：电路标号（,Designator,），由电路设计者 按顺序自行拟定；,第,2,列：库中元件名称（,Library Reference,），一般根据设计参数和要求在,ProtelDXP,的库（,Library,）中查找，库中没有的可自定义；,第,3,列：功能描述（,Description,），是对元件功能的描述；,第,4,列：为封装形式（,Footprint,），一般也是根据设计参数和要求在,ProtelDXP,库（,Library,）的封装中查找，库中没有的可自定义；,第,5,列为元件参数值（,Comment,），按设计要求指定。,2,2,2,电阻和电位器的测量,1,、电阻和电位器的参数,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。,电阻规格的直标法,直标法是直接将电阻的类别和主要技术参数的数值直接标注在电阻的表面上。,电阻规格的色环法,色环法是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。,电位器的标识法,一般将电位器的阻值和功耗直接标注在器件的表面上。,(,a),直标电阻阻值法,RT,10,k,1%,电阻,碳膜,允许偏差,倍乘,第一位数,第二位数,(,b,),色环法标电阻阻值法,(,c,),直标电阻功率,一般表示,0.25W,0.5W,1W,WX-0.5K,WD-100K,W103,2,、测量原理和常规测试方法,（,1,）电阻的频率特性,电阻工作于低频时只需测出,R,值；在高频电路中要考虑电抗分量的影响。,（,2,）固定电阻的测量,万用表测量电阻,一般模拟式和数字式万用表都可以测量电阻。,电桥法测量电阻,当对电阻值的测量精度要求较高时，可用直流电桥测量。,伏安法测量电阻,电流表内接,电流表外接,图,2.6,伏安法测电阻原理图,R,X,mA,R,A,+,-,+,V,-,R,X,mA,R,A,+,-,+,V,-,(a),电流表内接,(b),电流表外接,（,3,）电位器的测量,性能测量,万用表测量电位器性能的方法与测量固定电阻的方法相同。,用示波器测量电位器的噪声,输,入,输,入,E,R,W,示波器,图,2.7,电位器噪声测量接线图,（,4,）非线性电阻的测量,非线性电阻是一类特殊用途的电阻器，如光敏、气敏、压（力）敏、（电）压敏、热敏电阻器等，它们的阻值随着外界光线的强弱、气体浓度的高低、压力的大小、电压的高低、温度的高低而变化。,一般可采用前面介绍的伏安法，测量一定直流电压下的直流电流值，即逐点改变电压的大小，然后测量相应的电流，最后作出伏安特性曲线。,2,2,3,电容的测量,1,、电容的参数和标注方法,（,1电容的参数,标称电容量 和允许误差,额定工作电压,漏电电阻和漏电电流,损耗因数,（,2,）电容规格的标注方法,电容器的标注方法同电阻器一样，有直标法和色标法。,2,、测量原理和常规测试方法,（,1,）电容的等效电路,（,2,）性能测量,估测电容的漏电流,判断电容的极性,估测电容量,（,3,）谐振法测量电容量,（,4,）交流电桥法测量电容量和损耗因数,图,2.8,电容的等效电路,C,R,L,0,C,R,(a),电容的实际等效电路,(,b),电容的简化等效电路,2,2,4,电感的测量,1,、主要参数,电感量,L,也叫自感系数或自感，是表示线圈产生自感应能力的一个物理量。,品质因数,Q,在谐振电路中，线圈的,Q,值越高，回路的损耗越小，电路的效率越高。,分布电容,分布电容的存在使线圈的,Q,值减小，稳定性变差，因此线圈的分布电容越小越好。,2,、测量原理和常规测试方法,（,1,）电感的等效电路,（,2,）谐振法测量电感,图,2.11,电感的等效电路,C,R,L,0,(,a),电感的实际等效电路,(b),电感的简化等效电路,R,L,0,图,2.12,谐振法测电感的原理图,V,R,C,0,信号源,C,L,X,(3),交流电桥法测量电感,图,2.13,交流电桥测量电感,R,2,G,R,3,L,X,R,X,C,n,R,n,(a),马式电桥,(b),海式电桥,G,R,X,R,3,R,n,C,nL,X,R,2,（,4,）通用仪器测量电感,通用仪器测量电感的理论依据是复数欧姆定律。,图,2.14,通用仪器测电感的原理图,信号源,V,1,R,1,L,X,R,2,V,2,2,2,5,半导体二极管参数的测量,1,、半导体二极管的特性和主要参数,（,1,）二极管的主要特性,单向导电特性，即二极管正向偏置是导通；反向偏置时截止，即正向电阻较小，反向电阻较大。,（,2,）二极管的主要参数,最大整流电流,反向电流,反向最大工作电压,直流电阻,交流电阻,二极管的极间电容,2,、测量原理和常规测试方法,（,1,）模拟式万用表测量二极管,正、反向电阻的测量,极性的判别,管型的判别,发光二极管的测量,（,2,）数字式万用表测量二极管,当二极管的正负极分别与数字万用表的红黑表笔相接时，二极管正向导通，万用表上显示出二极管的正向二极管的正向导通电压；二极管的正负极分别与数字万用表的黑红表笔相接时，二极管反向偏置，表头显示一固定电压，约为,2.8V,。,（,3,）用晶体管图示仪测量二极管,晶体管图示仪可以直接显示二极管的伏安特性曲线。,2,2,6,半导体三极管参数的测量,1,、三极管的主要参数,直流电流放大系数,交流电流放大系数,穿透电流 反向击穿电压,集电极最大允许电流,集电极最大允许功耗,2,、测量原理和常规测试方法,（,1,）模拟万用表测量三极管,基极的判定,发射极和集电极的判别,电流放大倍数的估测,(2),用数字万用表测量三极管,(3),用晶体管特性图示仪测量三极管,100k,图,2.16,判断三极管,b,、,e,的测量图,100k,R,0,黑,红,万,用表,E,R,0,黑,红,万,用表,E,(a),(b),2,2,7,集成电路参数的测试,1,、,TTL,与非门外部特性测试,所谓外部特性，是指通过集成电路芯片引脚反映出来的特性。,TTL,与非门的外部特性主要有电压传输特性、输入特性、输出特性、电源特性和传输延迟特性等。,空载导通电源电流 （对应的空载导通功耗 ）,mA,74LS20,1,2,4,5,6,V,CC,7,14,空载截止电源电流 （对应空载截止功耗 ）,输入短路电流,又称低电平输入短路电流，是与非门的一个重要参数，其大小直接影响前级电路带动的负载个数，因对每个输入端进行测试。,V,CC,14,74LS20,6,2,4,5,7,mA,1,1,mA,V,CC,14,1,2,4,5,74LS20,6,7,电压传输特性测试,指输出电压随输入,电压变化的曲线。,扇出系数,是指输出端最多能带同类门的,个数，它反映了与非门的最大,负载能力。,1,V,i,V,CC,14,2,4,5,74LS20,6,7,V,0,V,+,_,mA,I,0max,V,CC,R,L,1k,14,6,7,V,0,2,4,5,1,74LS20,V,平均传输延迟时间,平均传输延迟时间是衡量,TTL,集成门电路开关速度快慢的动态参数，根据平均传输延迟时间的不同把,TTL,集成电路分为中速,TTL,和高速,TTL,。,传输延迟是由于二极管、三极管开关状态的转换和负载电容、寄生电容的充、放电需要一定时间造成的，最终使输出电压波形比输入电压波形滞后。,一般平均传输延迟时间取截止延迟时间和导通延迟时间的平均值，即,可用示波器测量。,2,、,CMOS,或非门参数测试,输出高电平 和输出低电平,开门电平 和关门电平,V,CC,=10V,1,V,0,V,V,CC,=10V,1,V,0,V,V,RP,静态功耗,CMOS,静态功耗测试电路与,TTL,静态功耗测试电路相同，但测出的空载截止电源电流、空载导通电源电流、低电平输入短路电流的电流值要小得多。,传输特性曲线,CMOS,器件传输特性可用图,2.23,电路测量，调节输入电压电位器,RP,，选择若干个电压值，测量相应的输出值，然后由测得的数据作出曲线，并从曲线中读出标准输出高电平、标准输出低电平、开门电平、关门电平、输入低电平噪声容限和输入高电平噪声容限等值。,平均传输延迟时间,是指输入信号从上升边沿的,0.5,点到输出信号下降边沿的,0.5,点之间的时间间隔,可用示波器直接观测。,2,3,项目实施,2,3,1,所需实验设备和附件,1,、,MF14,型模拟万用表,1,台,2,、,UT56,数字多用表,1,台,3,、测试连接线 若干,2,3,2,实施步骤,1,、电阻的测试和选择,2,、电容的测试和选择,3,、开关的测试和选择,4,、晶体振荡器的测试和选择,5,、集成电路的测试和选择,6,、,CPU,的测试和选择,2,4,扩展知识,2,4,1,智能化,RLC,参数测试仪,1,、时间常数法,R,C,x,信号源,u,o,+,_,L,X,信号源,R,u,o,+,_,u,o,i,o,U,s,T,2,、电容电感的虚部实部分离法,（,1,）电容的数字化测量,图,2.27,电容,-,电压的转换电路,虚部实部,分离电路,R,1,A,+,-,R,x,C,x,U,x,U,r,U,S,（,2,）电感的数字化测量方法,图,2.28,电感,-,电压的转换电路,L,X,虚部实部,分离电路,R,1,A,+,-,R,x,U,x,U,r,U,S,3,、矢量计算法,矢量计算法的基本原理是，即若已知流经被测阻抗的矢量电流并测得被测阻抗两端的电压，则通过比率可得到被测阻抗的矢量。,Z,0,恒流源,U,o,+,_,U,x,Z,x,图,2.29,矢量法测阻抗原理图,典型,RLC,测量仪的外型图,2,4,2,晶体管特性图示仪的工作原理与应用,1,、晶体管图示仪的特点,广泛性,直观性,全面性,精确性,2,、晶体管图示仪的工作原理,图,2.32,图示仪的基本组成框图,X,放大器,Y,放大器,测,试,转,换,开,关,被,测,管,b,e,c,t,V,ce,集电极扫描电压,发生器,t,I,b,同步,脉冲,发生器,基极阶梯,信号发生器,3,、晶体管图示仪的测试应用,（,1,）测试前注意事项,（,2,）晶体管输出特性曲线的测量,I,b,R,S,t,V,ce,X,放大器,Y,放大器,b,e,c,t,基极阶梯,信号发生器,集电极扫描,电压发生器,