常用仪器仪表的使用和常用电子元器件的识别.ppt
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1、1,模块0 电子测量基础知识模块1 常用测试仪器仪表的使用训练一 示波器、信号发生器和毫伏表的使用训练二 直流稳压电源和万用表的使用 模块2 常用元器件的识别与检测训练三 电阻,电容和电感元器件的识别与测量训练四 半导体器件的识别与检测,项目1 常用仪器仪表的使用和常用电子元器件的识别,模块0 电子测量基础知识,0.1、电子测量技术0.2、电子测量误差0.3、测量数据的处理,模块0 电子测量基础知识,目标要求 1、了解电能量的测量(包括各种信号的频 率、波形的电压、电流等的测量);电信号特性的测量(包括波形、频率、时间、相位以及逻辑状态等的测量);电路参数的测量(包括电子器件参数等的测量);导
2、出量的测量(包括增益、失真度、调幅度等的测量);特性曲线的测量(包括幅频特性及器件特性等的测量)。2、了解测量误差的来源和表示方法。3、了解测量数据的数据处理。,0.1电子测量技术,0.1.1 电子测量方法1.根据测量量的性质划分(1)频域测量 频域测量是利用模拟电路和模拟信号实现模拟信号与频率关系的测量。电路的幅频特性、传输特性的测量以及信号的频谱分析等都属于频域测量。,0.1.1 电子测量方法1.根据测量量的性质划分(2)时域测量。时域测量用于观察电路的瞬变过程及瞬态特性,如上升时间、下降时间、周期和脉宽等。(3)数据域测量。数据域测量是指在测量系统中,信息传输、处理、变换、系统的响应及测
3、量结果的显示均采用数字技术。激励信号、响应和测量结果都用有限个离散信号来表达,通常以高低电平或逻辑值“0”、“1”来表示。,0.1电子测量技术,2.根据测量的方法论划分(1)直接测量 直接测量方法是指直接从仪器上得到被测量的量值的测量方法。使用这种方法不需要运用函数关系来计算测量的结果,因此直接测量简单、方便。例如用电压表测量稳压电源的工作电压。,2.根据测量的方法论划分(2)间接测量。间接测量是指利用被测量和测量的量之间已知的函数关系,间接得到被测量的量值的测量方法。例如欲测量放大电路的电压放大倍数Au,先测量输出电压U0和输入电压Ui,然后由Au=U0/Ui算出Au(3)组合测量。组合测量
4、是兼用直接测量和间接测量的测量方法。测量时,将被测量量与另外几个测量量组成联立方程,求得被测量的大小。,0.1.2 选择测量方法的原则,在选择测量方法时,应首先研究被测量本身的特性及所需要的精确程度、环境条件及所具有的测量设备等因素,综合考虑后,再确定采用哪种测量方法和哪些测量设备。测量方法的选择得当,可以得到准确测量结果。否则,即便使用高性能的仪器也得不到正确的测量数据,而且还有可能损坏测量仪器、仪表以及被测元器件或设备。,0.2 测量误差,测量的目的就是要获得被测量的真实值。但在测量中,由于测量设备的不准确、测量方法的不合理、测量环境的变化以及测量工作中的疏忽或错误等原因,总会使测量结果与
5、其真实值有所不同。这个差异就称为测量误差。,0.2.1 测量误差的来源,误差是各种因素综合作用的结果。测量误差的来源主要有以下几个方面。1.理论误差与方法误差 由于测量时所依据的理论不严密或使用了不适当的简化,用近似公式或以近似值计算测量结果时所引起的误差,称为理论误差。由于测量方法不合理所造成的误差称为方法误差。2.仪器误差 由于仪器本身及其附件的电气、机械等性能不完善所造成的误差,称为仪器误差。例如,由于元器件老化、环境温度、湿度等原因造成仪器、仪表偏离正常工作状态而使测量出现误差。,0.2.1 测量误差的来源,3.影响误差:由于各种环境因素与要求的条件不一致所造成的误差称为影响误差,也称
6、为环境误差。例如,由于电源电压、电磁场和大气压强等因素的影响,造成测量的误差。4.人为误差:在测量过程中,由于测量者运用的测量方法不合理、操作不正确以及测量者分辨能力、反应速度等生理因素而引起的误差,称为人为误差。,0.2.2 误差的表示方法,1、绝对误差 绝对误差x是指被测量值x与测量的真实值x0之间的差值:x的值越小,测量的误差就越小,即测量的结果越准确。2、相对误差 测量不同大小的参数时,用绝对误差难以比较测量结果的准确程度,因此需要用相对误差来描述测量的准确程度。相对误差是绝对误差与约定值的比值,通常用百分数、分数的形式来表示。约定值可以是实际值x0、示值x或仪器量程的满度值xm。,0
7、.2.2 误差的表示方法,实际相对误差,示值相对误差,满度相对误差分别为:例如,某电压表的量程为100V,测真实值为80V的电压时电压表指示为81V,测量20V电压时指示为19.2V。求绝对误差、实际相对误差、满度相对误差。,0.2.2 误差的表示方法,解:绝对误差 xl=(81-80)V=1V x2=(19.2-20)V=-0.8V实际相对误差:满度相对误差,0.2.3 误差的分类,根据测量误差的性质和特点,可以将测量误差主要分为以下几类。1.系统误差 系统误差是指在相同的条件下多次测量同一量值时,误差的大小和符号保持不变,或指测量条件改变时按一定规律变化的误差。系统误差一般可以通过分析查明
8、产生误差的原因,所以这种误差是可以预测的,也是可以减少和消除的。2.随机误差 随机误差是指在相同的条件下多次测量同一量值时,误差的大小和符号无规律的变化,它又称为偶然误差。随机误差是由那些对测量值影响较微小,又互不相关的多种因素共同造成的。,0.2.3 误差的分类,3.粗大误差 在测量条件一定的情况下,测量值明显偏离实际值所形成的误差称为粗大误差。粗大误差是一种过失误差,它往往是由于测量者操作不正确或疏忽等原因引起的。凡是含有粗大误差的测量数据称为坏值,应予以剔除。,0.3 测量数据的处理,数据处理就是从测量所得的原始数据中求出被测量的最佳估值,并计算其准确程度。通过误差分析,对测量数据进行计
9、算、分析、整理,得出科学的结论,有时还要把测量数据绘制成曲线或归纳成经验公式。,0.3.1 测量数据的数字处理1.有效数字及其取舍原则(1)有效数字。有效数字是指从左边第一个不为零的数字起,直到右边最后一个数字为止的所有数字。在测量过程中,由于测量仪器仪表、测量条件等原因,所以测得的数据总是近似值,它通常由可靠数字和欠准数字两部分组成。欠准数字是指有效数字中含有误差的最低位数字,可靠数字则是除欠准数字之外的其他有效数字。例如,测得某电压为3.15V,该数字为三位有效数字,其中“5”为欠准数字,“3”、“1”为可靠数字。又如,测得某电路频率为0.124kHz,它为三位有效数字,其中“4”为欠准数
10、字,“1”、“2”为可靠数字。,0.3.1 测量数据的数字处理1.有效数字及其取舍原则(2)有效数字的取舍原则。由于数字“5”是数字“1-9”的中间数字,传统的“四舍五人”规则对“5”只入不舍是不合理的。在电子测量中,当用n位有效数字表示测量结果时,根据误差的大小,对有效数字后的数字按以下原则进行数字的取舍处理。,0.3.1 测量数据的数字处理1.有效数字及其取舍原则 例如将下列数据保留3位有效数字。7.234 41.15 3.256 0.005561 0.078432 解:7.2347.23 41.1541.2 3.2563.26 0.0055615.5610-3 0.0784327.841
11、0-2,0.3.2 测量数据的曲线处理 分析两个或两个以上物理量之间的关系,通常用曲线表示,因为曲线表示比用数字、表格和公式表示更为形象、直观。例如二极管、三极管的伏安特性曲线、与非门的电压传输特性曲线等等,都是以曲线的方式直观地描述了这些器件的特性。我们可以利用有关的误差理论,把各种随机因素所引起的曲线波动抹平,使其成为一条光滑均匀的曲线,这个过程称为曲线的修正。,0.4 电子技术实际测量中的注意事项 1、实验前应对实验数据有所估计,以便及时发现测量数据的谬误。2、若时间允许,每个数据都应测量几次,通过比较测量值,分析引入误差的因素,尽可能提高测量的准确度。3、由于测量值等于指示值加上误差,
12、所以要注意测量仪器、元器件的误差范围对测量的影响。测量前,应掌握测量仪器的误差及校准、维护等情况,在记录测量数据时,要注明有关误差,或决定测量的有效位数。,0.4 电子技术实际测量中的注意事项 4、正确估计方法误差的影响,电子技术中采用的理论公式多为近似公式,这会带来方法误差,此外选取元器件时参数均用标称值,与计算出的真实值有一定的差异,这也将带来实验的误差。因此,在实验中,我们还要考虑理论计算值的误差范围。,模块1 常用仪器仪表的识别与使用,1.1、指针式万用表1.2、数字式万用表1.3、双踪示波器1.4、交流毫伏表1.5、信号发生器,1.1、指针式万用表,万用表的基本使用方法:1.机械调零
13、 使用万用表前,应注意表的指针是否指在零点,若有偏差,可调节表盖上的“机械零点调节旋钮”使指针对正零点。2.正确选择挡位和量程 3.正确读数4直流电压和直流电流的测量5交流电压的测量,6电阻的测量 测量电阻值要分成两个步骤:(1)校准;(2)测量。先选择合适的“”挡倍率,然后将两只表笔短接,调节面板上的“”调零旋钮,使表的指针对正零点;再把两只表笔接在被测电阻的两端读取阻值。特别要注意:每当改变“”量程时,必须重新调零,否则将引入指示误差。当旋动“”调零旋钮不能使表的指针对正“”零位时,说明表内的电池电压不足,应更换电池但如果不需要精确的读出电阻的数值时,可不必进行校准这一步骤。,7 电容器的
14、测试:(1)电解电容器的测试 电解电容器的性能测量,最主要的是容量和漏电流的测量。对正、负极标志脱落的电容器,还应进行极性判别。用万用表测量电解电容器的漏电流时,可用万用表电阻档测电阻的方法来估测。万用表的黑表笔应接电容器的“”极,红表笔接电容器的“”极,此时表针迅速向右摆动,然后慢慢退回,待指针不动时其指示的电阻值越大表示电容器的漏电流越小;若指针根本不向右摆,说明电容器内部已断路或电解质已干涸而失去容量。,(2)小容量无极性电容器的测试 这类电容器的特点是无正、负极之分,绝缘电阻很大,因而其漏电流很小。若用万用表的电阻档直接测量其绝缘电阻,则表针摆动范围极小不易观察,用此法主要是检查电容器
15、的短路情况。对于0.01F以上的电容器,必须根据容量的大小,分别选择万用表的合适量程,才能正确加以判断。测0.01F0.47F的电容器可用“R10k”档。具体方法是:用两表笔分别接触电容的两根引线(注意双手不能同时接触电容器的两极),若表针不动,说明电容器没有短路,但小容量电容器的断路用此法是测量不出来的,要用专用仪器或某些型号的数字万用表才行。,(3)可变电容器的测试 可变电容器主要是测其是否发生碰片(短接)现象。选择万用表的电阻(R1)档,将表笔分别接在可变电容器的动片和定片的连接片上。旋转电容器动片至某一位置时,若发现有直通(即表针指零)现象,说明可变电容器的动片和定片之间有碰片现象,应
16、予以排除后再使用。,返回本章目录,8二极管的极性判别(1)二极管正负极性的判别 将万用表置于R100或R1K(注意:R1档电流太大,R10K档电压太高,容易损坏管子)。将红、黑表棒分别接二极管的两端,若测得阻值小,再将红、黑表棒对调测试,若测得阻值大,则表明二极管是好的;在测得阻值小的那一次中,与黑表笔相接的是二极管的正极,与红表笔接的是负极。,8二极管的极性判别 但若两次测得阻值均小,说明管子已经短路;两次均大则表明管子已经开路,这都说明管子已损坏。(2)二极管质量好坏的判别 我们用上述方法去测二极管的正、反向电阻,一般的正向电阻越小反向电阻越大,说明管子的质量就越好。,9三极管的极性判别
17、关于三极管的判别方法很多,我们这里介绍的主要是用500型万用表进行判别的一些方法。(a)基极的判别:由于基极对集电极和发射极的PN结方向相同,所以基极确定比较方便。具体方法是,先将万用表的欧姆档置R1K(),并调零,用黑(红)表笔接三极管的某一极,用红(黑)表笔分别接三极管的另外两个电极,此时若测出的两个电阻值是一大一小,则黑(红)表笔接的这一极不是基极,则把黑(红)表笔换一极测之,若测出的电阻值都是小(大),那么我们就可以确定黑(红)表笔接的这一极就是基极。,9三极管的极性判别(b)PNP、NPN的判别:由于PNP、NPN三极管的发射极电流方向相反,PNP的发射极电流是流入而NPN是流出,考
18、虑到500型万用表的黑表笔接的是万用表内部电源的正极,红表笔接的是内部电源的负极,在确定了三极管的基极后,用黑表笔接基极,红表笔分别接另外两极,若测出的电阻都是小的,则所测的三极管是NPN型,反之,则是PNP型管。同样方法如果我们不用黑表笔去接基极而改用红表笔,那么所测出的结果刚好跟前面所测的相反。,9三极管的极性判别(c)集电极、发射极的判别:在确定了三极管的类型和基极后,我们可以来判别集电极和发射极了。具体方法是:将万用表置于R1K()档,并调零。然后用拇指和食指捏住基极和剩余两极的其中一极,用万用表的黑表笔接空着的一极,红表笔接跟基极捏在一起的一极,测出电阻值,交换表笔再测一次,此为第一
19、次;再用拇指和食指捏住基极和刚才空的一极,而把原先跟基极捏再一起的那一极空出来,同样方法测出电阻值,并交换表笔,此为第二次。比较两次所测结果,记下万用表指针偏转最大的一次,此时,跟手捏在一起的那一极就是集电极了,剩余的那一极就是发射极。,1.2、数字式万用表,DT830数字万用表的使用方法:1 测量直流电压 操作:将电源开关拨至“ON”(下同),将量程开关拨至“DCV”范围内的合适量程,把红表笔插入“V/”孔,把黑表笔插入“COM”孔,将两表笔与被测源并联,数字表在显示被测量电压数值的同时自动显示红表笔端电压的极性。2 测量交流电压 操作:将量程开关拨至“ACV”范围内的适合量程,两只表笔的接
20、法同上。当被测信号的频率为45500H时,且输入信号为正弦波,则所显示的测量值为交流电压有效值。,3 测量直流电流 操作:将量程开关拨至“DCA”范围内的合适挡位。当被测量电流小于200毫安时,将红表笔插入“200mA”孔,黑表笔插入“COM”孔;当被测电流超过200毫安时,应将红表笔插入“10A”插孔,黑表笔插入“COM”孔。将两表笔与被测电路串联连接,显示器即显示出被测的电流值,同时显示出红表笔一端电流极性。4 测量交流电流 操作:将量程开关拨至“ACA”范围内的合适挡位,当被测量电流小于200毫安时,将红表笔插入“200mA”孔,当被测电流超过200毫安时,应将红表笔插入“10A”插孔,
21、将黑表笔插入“COM”孔,两表笔与被测电路串联连接,显示器即显示被测的电流值。,5 测量电阻 操作:先将红表笔插入“V/”孔,黑表笔插入“COM”孔,再将量程开关拨到“”范围内的合适挡位,两表笔与被测电阻并联,显示器将显示被测量的电阻值。,6 测量二极管 操作:将量程开关拨至二极管挡。把红表笔插入“V/”孔,接二极管正极;把黑表笔插入“COM”孔,接二极管负极。显示器将显示出二极管的正向电压降值,单位是毫伏。若显示150300,则被测二极管是锗管,若显示550700,则被测量二极管为硅管。注意:数字万用表的红表笔是表内电池的正极,黑表笔是电池的负极,这一点和指针式万用表相反。,7 测量三极管
22、操作:将量程开关拨到hFE挡,根据被测三极管的管型选择“PNP”或“NPN”档位,把管子的三个电极分别插入E、B、C插孔内,若插入的极性正确,则显示器将显示出三极管的值,这也是鉴别三极管三个电极的一种方法。,8 检查电路通断 操作:将量程开关拨至蜂鸣器挡(和测量二极管一个挡),把红、黑表笔分别插入“V/”孔和“COM”孔,两表笔接被测量电路。若被测线路的电阻值低于规定值(约30)时,蜂鸣器即发出声音,表示两表笔间线路是通的,用这个方法检查电路板铜箔是否断裂时很有效,并且眼睛不用看数字表显示器。,返回本节目录,1.3、双踪示波器,使用方法:分成基本调节,显示校准,信号测量三步骤。1.测量信号前的
23、基本调节 这个步骤是要使示波器出现良好的扫描基准线。开启电源,经过约15秒的预热后,调节“辉度”和“聚焦”旋钮,使扫描基线亮度适中,聚焦良好。再调节“X位移”和“Y位移”使基线位于屏幕的中间位置。若基线与水平刻度线有夹角,可以用螺丝刀调节“光迹旋转”电位器,使基线与水平刻度线重合。,1.3、双踪示波器,使用方法:分成基本调节,显示校准,信号测量三步骤。2.测量信号前的显示校准 这个步骤的目的是要使扫描线的长度代表准确的时间值,使扫描线的高度代表准确的电压值。利用示波器内的标准信号源可以完成校准工作。将欲输入信号的通道探头(比如Y1)接到“校准”的输出端,“电压幅度”旋钮扭到“0.5V/格”,“
24、扫描时间”旋钮扭到“0.5mS/格”,幅度“微调”至“校准”位置,时间“微调”至“校准”位置,屏幕上应出现高1格、水平为两格(此时周期为1 ms)的方波信号。若方波所占的格数不符,就应调节垂直和水平增益旋钮,完成校准工作。,3.信号的测量 电压的测量 直流电压的测量 在被测量信号中有直流电压时,可用仪器的地电位作为基准电位进行测量,步骤如下:置“扫描方式”开关于“自动”,选择“扫描时间”旋钮位置使扫描线不发生闪烁为好;置“DC/AC”开关于“”,调“垂直位移”使扫描基线准确的落在某水平刻度线上,作为OV基准线。,3.信号的测量 电压的测量 直流电压的测量 再置“DC/AC”开关于“DC”,并将
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