电子技术实验教程实验二.docx
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电子技术实验教程实验二
实验二电路元器件的认识与测量
一、实验目的
1.认识电路元、器件的性能和规格，学会正确选用元、器件;
2.掌握电路元、器件的测量方法，了解它们的特性和参数;
3.了解晶体管特性图示仪基本原理和使用方法。
二、实验原理
在电子线路中，电阻、电位器、电容、电感和变压器等称为电路元件;二极管、稳压管、三极管、场效应管、可控硅以及集成电路等称为电路器件。
本实验仅对实验室常用的电阻、电容、电感、晶体管等电子元器件作简要介绍。
（一）电阻器
1.电阻器、电位器的型号命名方法.
2.电阻器的分类:
（1）通用电阻器:
功率:
0.1~1W，阻值1Ω~510MΩ，工作电压<1kV。
（2）精密电阻器:
阻值:
1Ω~1MΩ，精度2%~0.1%，最高达0.005%。
（3）高阻电阻器:
阻值:
107~1013
（4）高压电阻器:
工作电压为10~100kΩ
（5）高频电阻器:
工作频率高达10MHz。
3.电阻器、电位器的主要特性指标:
（1）标称阻值:
电阻器表面所标注的阻值为标称阻值。
不同精度等级的电阻器，其阻值系列不同，标称
阻值是按国家规定的电阻器标称阻值系列选定，通用电阻器、电位器的标称阻值系列见表2。
（2）容许误差:
电阻器、电位器的容许误差指电阻器、电位器的实际阻值对于标称阻值的允许最大误差范围，它标志着电阻器、电位器的阻值精度。
表3为精度等级与容许误差关系。
（3）额定功率:
电阻器、电位器通电工作时，本身要发热，若温度过高，则电阻器，电位器将会损坏。
在规定的环境温度中允许电阻器、电位器承受的最大功率，即在此功率限度下，电阻器可以长期稳定地工作，不会显著改变其性能，不会损坏的最大功率限度称为额定功率。
4.电阻器的规格标注方法:
由于电阻器表面积的限制，通常电阻器表面只标注电阻器的类别、标称阻值、精度等级和额定功率，对于额定功率小于0.5W的电阻器，一般只标注标称阻值和精度等级，材料类型和功率常从其外观尺寸判断。
电阻器的规格标注通常采用文字符号直标法和色标法两种，对于额定功率小于0.5W电阻器，目前均采用色标法，色标所代表的意义如表5。
表5色标所代表的数字
颜色
A第一位数字
B第二位数字
C倍乘数
D容许误差
工作电压
黑
0
0
×1
棕
1
1
×10
±1%
红
2
2
×10^2
±2%
4
橙
3
3
×10^3
6.3
黄
4
4
×10^4
10
绿
5
5
×10^5
±5%
16
兰
6
6
×10^6
±0.2%
25
紫
7
7
×10^7
±0.1%
32
灰
8
8
40
白
9
9
+5-20
50
金
×0.1
±5%
63
银
×0.01
±10%
无色
±20%
色环电阻一般为四环（普通电阻）、五环（精密电阻）两种标法。
四环电阻器：
A、B环为有效数字，C环为10n，D环为精密等级。
五环色标电阻器：
A、B、C三环为有效数字，D环为10n，E环为精密等级。
5.电阻器的性能测量:
电阻器的主要参数位一般都标注在电阻器一上，电阻器的阻值，在保证测试的精度条件下，可用多种仪器进行测址·也可采用电流表、电压表或比较法。
仪器的测量误差应比被测电阻器允许偏差至少小两个等级。
对通用电阻器，一般可采用万用表进行测量。
若采用机械表测量，应根据阻值大小选择不同量程，并进行调零，使指针尽可能指示在表盘中间;测量时，不能双手接触电阻引线，防止人体电阻与被测电阻并联。
若采用数字式万用表，则测量精度要高于万用表。
6使用常识:
电阻器在使用前应采用测量仪器检查其阻值是否与标称值相符。
实际使用时在阻值和额定功率不能满足要求时，可采用电阻串、并联方法解决。
但应注意，除了计算电阻值是否符合要求外，还要注意每个电阻所承受的功率是否合适，即额定功率要比承受功率大于一倍以上，使用电阻器时，除了不能超过额定功率防止受热损坏外，还应注意不超过最高工作，否则电阻内部会产生火花引起噪声。
电阻器种类繁多，性能各有不同，应用范围也有很大差别。
应根据电路不同要求选择不同种类的电阻器。
在耐热性、稳定性、可靠性要求较高的电路中应选用金属膜或金属氧化膜电阻;在要求功率大、耐热性好、对无特殊要求的一般电路，可使用线绕电阻；工作频率不高的电路中，可使用碳膜电阻，以降低成本。
电阻器在替换时，大功率的电阻可替换小功率的电阻器，金属碳膜电阻可代换碳膜电阻，固定电阻器与半可调电阻器可以相互替换。
（二）电位器:
1.电位器的类型:
（1）非接触式电位器:
通过无磨损的非机械接触产生输出电压，如光电、磁敏电位器。
（2）接触式电位器:
通过电刷与电阻体直接接触获得电压输出。
①合金型（线绕）电位器WX:
100Ω~100KΩ，用于高精度、大功率电路。
②合成型电位器:
A.合成实芯电位器WS:
100Ω~10MΩ），用于耐磨、耐热等较高级电路。
B.合成碳膜电位器WH:
470Ω~4.7MΩ，一般电路适用。
C.金属玻璃釉电位器WI：
47Ω~4.7MΩ，适用高阻、高压及射频电路。
③薄膜性电位器:
A.金属膜电位器WJ：
10Ω~100KΩ，用于100MHz以下电路。
B.金属氧化膜电位器WY：
10Ω~100KΩ，用于大功率电路。
根据结构不同，可分单圈（旋转角度小于360°）、多圈电位器，单联、双联、多联电位器，带开关和不带开关电位器，紧锁和非紧锁电位器，抽头电位器。
根据调节方式不同，分为旋转式电位器和直滑式电位器。
根据用途不同，分为普通、精密、微调、功率及专用电位器。
根据输出特性的函数关系，分为线性（X式）、指数（Z式）、对数（D式）电位器。
2.电位器的性能测量:
根据电位器的标称阻值大小适当选择万用表测量电位器两固定端的电阻值是否与标称值相符。
测量滑动端与任一固定端之间阻值变化情况：
慢慢移动滑动端，若数字平稳变动，没有跳动和跌落现象，表明电位器电阻体良好，滑动端接触可靠。
测量滑动端与固定端之间阻值变化时，开始时的最小电阻越小越好，即零位电阻要小。
旋转转轴或移动滑动端时.应感觉平滑且无过紧过松的感觉。
电位器的引出端和电阻体应接触牢靠。
3.使用常识:
（1）电位器的选用:
电位器的规格种类很多，选用时，不仅要根据电路的要求选择适合的.
值和额定功率，还要考虑安装调节方便及成本，电性能应根据不同的要求参照电位器类型和用途选择。
（2）安装、使用电位器:
电位器安装应牢靠，避免松动和电路中的其他元器件短路，焊接时间不能太长，防止引出端周围的外壳受热变形;电位器三个引出端连线时应注意电位器旋转方向是否符合要求。
（三）电容器
1.电容器的型号命名方法：
2.电容器的分类：
（1）按介质分类：
气体介质、无机固体介质、有机固体介质、电解介质。
（2）按结构分类：
固体、可变及微调电容器三类。
（3）按用途分类：
滤波、隔直流、振荡回路、起动及消火花电容器等。
3.电容器的主要特性指标：
（1）标称容量及容许误差
J=±5%K=±10%
（2）额定工作电压：
额定工作电压指电容器长期连续可靠工作时，极间电压不允许超过的规定电压值，否则电容器就会被击穿损坏。
其数值一般以直流电压在电容器上标出。
（3）绝缘电阻：
电容器的绝缘电阻为电容器两端极间的电阻，或称漏电电阻。
（4）频率特性：
电容器的频率特性为电容量与频率变化的关系。
为保证电容器工作的稳定性，应将电容器的极限工作频率选择在自身固有谐振频率的1/3至1/2左右。
4.电容器的规格标注方法：
（1）直标法
（2）数码表法
（3）色标法
5.电容器的性能测量：
（1）容量测量
（2）漏电测量
6.使用常识
（1）选择适当的型号
（2）合理选用标称容量及容许误差
（3）额定工作电压的选择
（4）选用绝缘电阻高的电容器
（5）在装配中，影视电容器的标志易于观察到，以便核对。
同时应注意不可将电解电容等极性接错，否则会损坏甚至有爆炸的危险。
（四）晶体二极管
1.国产二极管器件型号命名方法：
国产二极管器件的型号由五部分组成，其符号与意义如表9所示
示例说明如下：
3（三极管）B（NPN型锗材料）X（低频小功率管）31（序号为31）A（管子规格为A档），它是锗NPN型低频小功率管。
2.晶体二极管的分类：
（1）整流二极管：
用于整流电路，把交流电变为脉动的直流电，要求正向电流大，对结电容无特殊要求，一般频率低于3kHz，其结构多为面接触型。
（2）检波二极管：
用于把高频信号中的低频信号检出。
要求结电容小，一般最高频率可达400MHz，其结构为点接触型，一般采用锗材料制成。
（3）稳压二极管：
用于直流稳压，利用反向击穿电压低的特性稳压，反向击穿为可逆。
（4）开关二极管：
用于开关电路、限幅、钳位或检波电路。
变容二极管：
用于调谐、振荡、放大自动频率跟踪、温频、倍频及锁相等电路。
（6）阻尼二极管：
特殊高频、高压整流二极管，用于电视机行扫描中做阻尼和升压整流。
（7）发光二极管：
讲电能转换为光能的半导体器件，用于显示等电路。
3.二极管的主要特性指标：
（1）最大整流电流：
在长期工作时，允许通过的最大正向电流。
（2）最高反向工作电压：
防止二极管击穿，使用时反向电压极限值。
4.二极管性能测试：
二极管极性及性能好坏的判别可用万用表测量。
当万用表旋至档时，两支表笔之间有2.8V的开路电压（红表笔正、黑表笔负）。
当PN结正偏时，约有1mA电流通过PN结，此时表头显示为PN结的正向压降。
当PN结反向时，反向电流极小，PN结上反向电压仍为2.8V，表头显示为“1”。
通过上述两次判断，可得出PN结正偏时红表笔接的管脚为正极。
若测量值不在上述范围，说明二极管损坏。
5.使用说明：
二极管在使用时硅管与锗管不能相互代替，同类型管可代替。
对于检波二极管，只要工作频率不低于原来的管子即可。
对整流器，只要反向耐压和正向电流不低于原来的管子就可替换，其余管子应根据手册参数替换。
（五）晶体三极管
1、三极管的分类
（1）按半导体材料分:
锗三极管和硅三极管;一般锗为PNP管，硅为NPN管。
（2）按制作工艺分:
扩散管、合金管等。
（3）按功率不同分:
小功率、中功率、大功率管。
（4）按工作频率分:
低频管、高频管和超高频管。
（5）按用途分:
放大管和开关管。
2.三极管主要参数：
（1）共基极小信号电流放大系数（α）:
0.9~0.995。
（2）共射极小信号交流放大系数（hfe）:
10~250。
（3）共射极小信号直流放大系数（hFE、β）:
10~250。
（4）集电极—基极反向截止电流（ICBO）:
锗管为几十uA,硅管为几uA。
（5）集电极—射极反向截止电流（ICEO）:
ICEO=βCBO.
（6）集电极—基极反向击穿电压（VBRCBO）:
几十V~几百V。
（7）集电极—射极反向击穿电压（VBRCEO）：
几十V~几百V。
:
（8）发射极—基极反向击穿电压：
几V~几十V。
（9）集电极最大允许电流：
低频小功率锗、硅管:
10~500mA、小于100mA。
（10）集电极最大允许耗散功率：
小功率管小于1W，人功率管人于1W。
3.三极管性能测试
（1）类型判别:
即NPN或PNP类型判别。
若采用机械表，则利用欧姆档测量正、
反向电阻判别。
采用数字万用表的两个表笔对三极管的三个管脚两两相测；若红
表笔任意接三极管一个管脚，而黑表笔依次接触另外两个管脚，表头显示超量程“1”，则该管脚为b极，且该管为NPN,反之，若测量显示与上述相反，则该管为PNP。
（2）电极判别:
e、b、c管脚判别。
六、晶体管特性图示仪
1、使用方法
（1）打开电源开关，预热5分钟;
（2）示波管显示部分调整:
亮度、聚焦、辅助聚焦;通过X,Y位移将光点调到合适位置;
（3）集电极电源:
将集电极电源的开关、旋钮根据被测管及测量要求调到合适位置，其中“峰值电压”应置于最小位置，测量时慢慢增大;
（4）Y轴作用:
将Y轴选择开关按测量要求调到合适位置。
（5）X轴作用:
将X轴选择开关按测量要求调到合适位置。
（6）基极阶梯信号:
将阶梯信号的开关、旋钮根据被测管及测量要求调到合适位置;
（7）测试台:
将测试选择开关全弹出，然后将被测管按对应的管脚插入管座，在将测试选择开关键入测试一方，即可进行有关测试。
（8）关机:
仪器使用后关闭电源，将“峰值电压范围”置10V,“峰值电压”旋钮置0.“功耗限制电阻”置1KΩ左右，"Y轴作用”置1mA/度，"X轴作用”置1V/度，“阶梯信号”置0.01mA/级；“重复、关:
开关置关位置，以防下次使用仪器时，不致损坏管子。
（9）测量时，确定判明被测管的管脚（E,B,C）和极性，选择集电极电源和阶梯信号的“极性”。
（10）在测试中应特别注意“阶梯信号”选择旋钮、“功耗电阻”的位置。
加于被测管的电压和电流，务必从小到大慢慢增加;
（11）测试台上“测试选择”按键平常应处于不测试状态。
三、实验仪器
1.数字万用表（四位半）1台
2.晶体管特性图示仪1台
3.多功能实验箱1台
四、实验内容
1.辨认一组电阻器：
辨认所给色标电阻的标称电阻及容许误差，判断其额定功率，并用数字万用表测量进行比较，将所测电阻按从小到大填入下表。
型号
名称
色环
额定功率
标称电阻
容许误差
测量值
RT
碳膜电阻
兰、灰、金、金
0.25W
6.8Ω
±5%
6.780Ω
RT
碳膜电阻
黄、紫、棕、金
0.25W
470Ω
±5%
468.5Ω
RT
碳膜电阻
橙、紫、黑、金
0.25W
36Ω
±5%
36.02Ω
RT
碳膜电阻
棕、黑、橙、金
0.25W
10000Ω
±5%
9386Ω
RT
碳膜电阻
橙、白、红、金
0.25W
3900Ω
±5%
3827Ω
RT
碳膜电阻
绿、兰、黄、金
0.25W
5.600kΩ
±5%
5560kΩ
2.辨认一组电容器
辨认所给电容的材料、标称容量及容许误差，将所读电容填入下表
型号
名称
直流工作电压
标称容量
容许误差
CD
铝电解
50V
3.3uF
20%
CC
高频瓷
100V
15pF
20%
CD
铝电解
25V
22uF
20%
CC
高频瓷
100V
6800pF
20%
CL
涤纶等极性
100V
12nF
5%
CL
涤纶等极性
100V
470nF
5%
3.测量一组半导体器件
用数字万用表测量晶体管参数，填入下表。
IN4004
IN4148
9011（9013）
9012
BE结
BC结
BE结
BC结
正向压降
0.5775V
0.5988V
0.6974V
0.6917V
0.7062V
0.7084V
反向压降
溢出
溢出
溢出
溢出
溢出
溢出
管子类型
硅管
NPN硅管
PNP硅管
4.测量晶体管电流放大倍数
a.按图3在多功能实验箱上搭接电路，经经检查无误后接通电源；
表3
b.按下表调节电位器Rw，使集电极对公共端电压达到规定值，用电压表测量ＶＡ，ＶＢ；并计算出ＩＢ，ＩＣ，并求出放大倍数β。
测量
ＶＣ
３ｖ
２ｖ
ＶＡ
0.7500Ｖ
0.8210Ｖ
ＶＢ
0.6470Ｖ
0.6600Ｖ
计算
ＩＢ＝（ＶＡ－ＶＢ）／ＲＡＢ
0.0103ｍＡ
0.0161ｍＡ
Ｉｃ＝（５Ｖ－ＶＣ）／Ｒｃ
2ｍＡ
3ｍＡ
β
194
186
六、实验内容总结
本次实验的主要目的是让我们认识一些电路元器件的性能和规格以及测量方法，比如定值电阻的色环的意义，晶体管极性、类型的判断，以及面包板的构成和使用方法，仍为模拟电路实验中的基础部分，目的是为之后的实验做铺垫。
七、操作总结
这次试验是了解电路元器件与测量，我知道要细致认真，比如电阻器和电容器的辨认时，要认真细致别其颜色，找到颜色对应的数值。
数字万用表也应该调到相应的档位，这样才能得到较为准确的数值。
在多功能实验箱上搭接电路时，也要细致认真，严格按照老师所教的方法，尤其是如何在面包板上连接接地端要弄清楚，经检查无误后才能接通电源。
八、思考题：
1.能否用双手接触万用表笔测量电阻；
2.总结判断晶体管极性、管脚的方法；
3.总结判断晶体管好坏的方法。
答：
1.不可以，人体会和要测得电阻并联，从而导致测得的电阻值偏小。
2.NPN型：
采用数字万用表的两个表笔对三极管的三个管脚两两相测；若红
表笔任意接三极管一个管脚，而黑表笔依次接触另外两个管脚，如果表头都显示正的压降，而黑表笔接该管脚，红表笔依次接触另两个管脚，表头显示超量程，则该管脚为b极。
再将红表笔接已确定的b极，黑表笔依次接触另外两个管脚，表头显示压降较大的是e极，较小的是c极。
PNP型：
采用数字万用表的两个表笔对三极管的三个管脚两两相测；若黑
表笔任意接三极管一个管脚，而红表笔依次接触另外两个管脚，如果表头都显示正的压降，而红表笔接该管脚，黑表笔依次接触另两个管脚，表头显示超量程，则该管脚为b极。
再将黑表笔接已确定的b极，红表笔依次接触另外两个管脚，表头显示压降较大的是e极，较小的是c极。
3.二极管：
一般来说，所测的二极管的正反向电阻两者相差越悬殊越好。
若正向电阻为几百到几千欧，反向电阻为几十千欧以上，就可初步断定这个二极管是好的。
如果正反向电阻都为无穷大，表示其内部断线；正反向电阻都为零表示已短路。
三极管:
对于NPN型管，当红表笔接基极，黑表笔分别接集电极和发射极时，测出的两个PN结的正向电阻应为几百欧或几千欧，然后应把表笔对调再测两个PN结的反向电阻，一般应为几十千欧或几百千欧以上。
然后再测量发射极和集电极之间的电阻，测完后再对调表笔测一次，两次的阻值都应在几十千欧以上，这样的三极管可以断定基本上是好的。
而对于PNP型的，则将红黑表笔对调即可确定。
4．PNP型三极管测量beta值的电路图
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