电子技术实验中基本电量的测量Word格式.docx

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电能量的测量（如电压、电流、功率）；

元件和电路参数的测量（如电阻、电容、电感、晶体管参数）；

电信号特性参数的测量（如频率、相位）；

电路性能指标的测量（如放大倍数、噪声指数）；

特性曲线的测量（如晶体管特性曲线、电路的幅频曲线），上述各参数中，电压、电流、电阻等是基本参量，由于受篇幅所限，本节仅介绍几个基本电量的测量，其它有关电参量的测量，请参阅有关章节。

电阻由于其结构上的特点，存在引线电感和分布电容，当工作于低频时电阻分量起主要作用，电抗分量可以忽略不计。

但当工作频率升高时电抗分量就不能忽略不计了。

此时，工作于交流电路的电阻的阻值，由于集肤效应、涡流损耗等原因，其等效电阻随频率的不同而不同。

实验证明，当频率在1kHz以下时，电阻的交流阻值和直流阻值相差不过1×

10-4，随着频率的升高，其间的差值随之增大。

一、固定电阻的测量

１．万用表测量电阻

用万用表的电阻档测量电阻时，先根据被测电阻的大小，选择好万用表电阻档的倍率或量程范围，再将两个输入端（称表笔）短路调零，最后将万用表并接在被测电阻的两端，读出电阻值即可。

在用万用表测量电阻时应注意以下几个问题：

①要防止用双手把电阻的两个端子和万用表的两个表笔并联捏在一起，因为这样测得的阻值是人体电阻与待测电阻并联后的等效电阻的阻值，而不是待测电阻的阻值。

②当电阻连接在电路中时，首先应将电路的电源断开，决不允许带电测量。

③用万用表测量电阻时应注意被测电阻所能承受的电压和电流值，以免损坏被测电阻。

例如，不能用万用表直接测量微安表的表头内阻，因为这样做可能使流过表头的电流超过其承受能力（微安级）而烧坏表头。

④万用表测量电阻时不同倍率档的零点不同，每换一档都应重新进行一次调零，当某一档调节调零电位器不能使指针回到0欧姆处时，表明表内电池电压不足了，需要更换新电池。

⑤由于模拟式万用表电阻档表盘刻度的非线性，测量误差也较大，因而一般作粗略测量。

数字式万用表测量电阻的误差比模拟万用表的误差小，但当它用以测量阻值较小的电阻时，相对误差仍然是比较大的。

2．电桥法测量电阻

当对电阻值的测量精度要求很高时，可用电桥法进行测量。

如图1.2.1所示R１,R２是固定电阻，称为比率臂，比例系数K=R１／R２可通过量程开关进调节，Rn为标准电阻称为标准臂，Rx为被测电阻，G为检流计。

测量时接上被测电阻，接通电源，通过调节K和Rn，使电桥平衡即检流计指示为零，读出K和Rn的值，即可求得Rx的值。

图1.2.1电桥法测量电阻

3．伏安法测量电阻

伏安法是一种间接测量法，理论依据是欧姆定律R＝U／I，给被测电阻施加一定的电压，所加电压应不超出被测电阻的承受能力，然后用电压表和电流表分别测出被测电阻两端的电压和流过它的电流，即可算出被测电阻的阻值。

伏安法有如图1.2.1（a）、（b）所示的两种测量电路。

如图1.2.2（a）所示电路称为电压表前接法。

由图可见，电压表测得的电压为被测电阻Rx两端的电压与电流表内阻RＡ压降之和。

因此，根据欧姆定律求得的测量值为R测＝U／Ix＝（Ux＋UＡ）／Ix＝Rx+RＡ＞Rx

图1.2.2伏安法测量电阻

如图1.2.2（b）所示电路称为电压表后接法。

由图可见，电流表测得的电流为流过被测电阻Rx的电流与流过电压表内阻Rv的电流之和，因此，根据欧姆定律求得的测量值为

R测＝U／Ix＝Ux／（Iv＋Ix）＝Rx∥Rv＜Rx

使用伏安法时，应根据被测电阻的大小，选择合适的测量电路；

如果预先无法估计被测电阻的大小，可以两个电路都试一下，看两种电路电压表和电流表的读数的差别情况，若两种电路电压表的读数差别比电流表的读数差别小，则可选择电压表前接法，即如图1.2.2（a）所示电路。

反之，则可选择电压表后接法即如图1.2.2（b）所示电路。

二、电位器的测量

１．用万用表测量电位器

用万用表测量电位器的方法与测量固定电阻的方法相同，先测量电位器两固定端之间的总体固定电阻，然后测量滑动端对任意一端之间的电阻值，并不断改变滑动端的位置，观察电阻值的变化情况，直到滑动端调到另一端为止。

在缓慢调节滑动端时，应滑动灵活，松紧适度，听不到咝咝的噪声，阻值指示平稳变化，没有跳变现象，否则说明滑动端接触不良，或滑动端的引出机构内部存在故障。

2，用示波器测量电位器的噪声

如图1.2.3所示，给电位器两端加一适当的直流电源Ｅ，Ｅ的大小应不造成电位器超功耗，最好用电池。

让一定电流流过电位位器，缓慢调节电位器的滑动端，在示波器的荧光屏上显示出一条光滑的水平亮线，随着电位器滑动端的调节，水平亮线在垂直方向移动，若水平亮线上有不规则的毛刺出现，则表示有滑动噪声或静态噪声存在。

图1.2.3　用示波器测电位器的噪声

三、非线性电阻的测量

非线性电阻如热敏电阻、二极管的内阻等，它们的阻值与工作环境以及外加电压和电流的大小有关，一般采用专用设备测量其特性。

当无专用设备时，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，然后改变电压的大小，逐点测量相应的电流，最后作出伏安特性曲线，所得电阻值只表示一定电压或电流下的直流电阻值。

如果电阻值与环境温度有关时还应制造一定的外界环境。

1.2.2　电容的测量

电容的主要作用是贮存电能。

它由两片金属中间夹绝缘介质构成。

由于存在绝缘电阻（绝缘介质的损耗）和引线电感。

而引线电感在工作频率较低时，可以忽略其影响。

因此，电容的测量主要包括电容量值与电容器损耗（通常用损耗因数D表示）两部分内容，有时需要测量电容器的分布电感。

一、谐振法测量电容量

将交流信号源、交流电压表、标准电感Ｌ和被测电容Cx连成如图1.2.4所示的并联电路，其中C０为标准电感的分布电容。

测量时，调节信号源的频率，使并联电路谐振，即交流电压表读数达到最大值，反复调节几次，确定电压表读数最大时所对应的信号源的频率?

，则被测电容值Cx为

图1.2.4并联谐振法测量电容量

二、交流电桥法测量电容量和损耗因数

交流电桥有如图1.2.5（a）和（b）所示的串联和并联两种电桥。

对于如图1.2.5（a）所示的串联电桥，Cx为被测电容，Rx为其等效串联损耗电阻，由电桥的平衡条件可得

图1.2.5　　测量电容的交流电桥

测量时，先根据被测电容的范围，通过改变R3来选取一定的量程，然后反复调节R4和Rn使电桥平衡，即检流计读数最小，从R4，Rn刻度读Cx和Dx的值。

这种电桥适用于测量损耗小的电容器。

对于如图1.2.5（b）所示的并联电桥，Cx为被测电容，Rx为其等效并联损耗电阻，测量时，调节Rn和Cn使电桥平衡，此时

这种电桥适于测量损耗较大的电容器。

三、用万用表估测电容

用模拟式万用表的电阻档测量电容器，不能测出其容量和漏电阻的确切数值，更不能知道电容器所能承受的耐压，但对电容器的好坏程度能粗略判别，在实际工作中经常使用。

1.估测电容量

将万用表设置在电阻档，表笔并接在被测电容的两端，在器件与表笔相接的瞬间，表针摆动幅度越大，表示电容量越大，这种方法一般用来估测0.01μF以上的电容器。

2.电容器漏电阻的估测

除铝电解电容外，普通电容的绝缘电阻应大于10MΩ，用万用表测量电容器漏电阻时，万用表置x1k或x10k倍率档，当表笔与被测电容并接的瞬间，表针会偏转很大的角度，然后逐渐回转，经过一定时间，表针退回到∞Ω处，说明被测电容的漏电阻极大，若表针回不到∞Ω处，则示值即为被测电容的漏电阻值。

铝电解电容的漏电阻应超过200k?

才能使用。

若表针偏转一定角度后，无逐渐回转现象，说明被测电容已被击穿，不能使用了。

电感的主要特性是贮存磁场能。

但由于它一般是用金属导线绕制而成的，所以有绕线电阻（对于磁芯电感还应包括磁性材料插入的损耗电阻）和线圈匝与匝之间的分布电容。

采用一些特殊的制作工艺，可减小分布电容，工作频率也较低时，分布电容可忽略不计。

因此，电感的测量主要包括电感量和损耗（通常用品质因数Q表示）两部分内容。

一、谐振法测量电感

如图1.2.6所示为并联谐振法测电感的电路，其中C为标准电感，L为被测电感，Co为被测电感的分布电容。

测量时，调节信号源频率，使电路谐振，即电压表指示最大，记下此时的信号源频率f，则

图1.2.6谐振法测量电感

由此可见，还需要测出分布容Co，测量电路如图1.2.6所示，只是不接标准容。

调信号源频率，使电路自然谐振。

设此频率为f1，则

由上两式可得

将Co代入Ｌ的表达式，即可得到被测电感的感量。

二、交流电桥法测量电感

测量电感的交流电桥如图1.2.7（a）和（b）所示的马氏电桥和海氏电桥两种电桥，分别适用于测量品质因数不同的电感。

图1.2.7　交流电桥法测量电感

如图1.2.7（a）所示的马氏电桥适用于测量Ｑ＜10的电感，图中Ｌx为被测电感，Rx为被测电感损耗电阻，马氏电桥由电桥平衡条可得

一般在马氏电桥中，R3用开关换接作为量程选择，R2和Rn为可调元件，由R2的刻度可直读Lx，由Rn的刻度可直读Q值。

图1.2.7（b）所示的海氏电桥适用于测量Ｑ＞10的电感，测量方法和结论与马氏电桥相同。

在电子测量领域中，电压是基本参数之一。

许多电参数，如增益、频率特性、电流、功率调幅度等都可视为电压的派生量。

各种电路工作状态，如饱和、截止等，通常都以电压的形式反映出来。

不少测量仪器也都用电压来表示。

因此，电压的测量是许多电参数测量的基础。

电压的测量对调试电子电路可以说是必不可少的。

电子电路中电压测量的特点是：

（1）频率范围宽；

电子电路中电压的频率可以从直流到数百兆赫范围内变化。

（2）电压范围广；

电子电路中，电压范围由微伏级到千伏以上高压，对于不同的电压档级必须采用不同的电压表进行测量。

（3）存在非正弦量电压；

被测信号除了正弦电压外，还有大量的非正弦电压。

（4）交、直流电压并存；

被测的电压中常常是交流与直流并存，甚至还夹杂有噪声干扰等成分。

（5）要求测量仪器有高输入阻抗；

由于电子电路一般是高阻抗电路，为了使仪器对被测电路的影响减至足够小，要求测量仪器有更高的输入电阻。

所以，在电子电路中，应根据被测电压的波形、频率、幅度、等效内阻，针对不同的测量对象采用不同的测量方法。

如：

测量精度要求不高，可用示波器或普通万用表；

如果希望测量精度较高，根据现有条件，选择合适的测量仪器。

一、直流电压的测量

电子电路中的直流电压一般分