电路元件参数的测量
Q X L L
RLS
RLS
Q RLP RLP
X L L
式中为电感器的感抗。线圈的Q值越大,说明损耗越小;反之, Q值越小,损耗越大。空心线圈及带高频磁芯的线圈的Q值较 高,一般为几十到一二百;带铁芯的线圈的Q值较低,一般在 二十以内。
理想电感器不耗能,其电流在相位上滞后电压90°,阻抗即为
集中参数元件的特性
在电子技术中,集中参数元件指的是电阻 器、电容器及电感器。为了便于分析理解 集中参数元件的测量原理,对集中参数元 件的特性介绍如下: 1.电阻器 2.电容器 3.电感器
1.电阻器
理想的电阻器不含电抗分量,流过它的电流与 其两端的电压同相,遵循欧姆定律,但实际的 电阻器总存在一定的寄生电感。如线绕电阻器 是用金属丝绕制而成,寄生电感量较大,碳膜 电阻器在制造过程中需要刻槽,也存在一定的 电感量。考虑了寄生电感LR之后,电阻器的 等效电路如图6-2所示。
RCS
C
RCS
C
(a) 串联等效电路
(b) 并联等效电路
RCS
C
RCS
C
(a) 串联等效电路
(b) 并联等效电路
图中、分别为电容器的等效串联损耗电阻和并联
损耗电阻。电容器损耗大小通常用损耗率(即损 耗因数D)表示。对于图6-3(a)、(b)损耗率 的计算公式分别为:
D tan
Rc s Xc
CRCS
其次,谐振法的测量电路简单,成本低。因此, 谐振法在集中参数元件的测量中是一种不可缺 少的极有, 各桥臂之间的关系来 确定被测量。谐振法, 即Q表法,是根据串联 谐振电路的谐振特性 来确定被测量的值, 适于高频元件测量。
Rx
a
c
R P
b
R1
R2
d
+ Us -
阻。在高频状态下,还必须要考虑分布电
容的影响。电感器在一般情况下的等效电 路如图6-4所示。图中为电感线圈的等效串 联损耗电阻,为等效并联损耗电阻。
L
RLS
(a) 串联等效电路
RLP L (b) 并联等效电路
L
RLS
(a) 串联等效电路
RLP L (b) 并联等效电路
电感线圈损耗大小通常用品质因数QL表示。对于图6-4 (a)、(b) 品质因数的计算公式分别为:
伏安法
电压表-电流表法 即伏安法,是根据欧姆定律来确定被测量
的值。 测量精确度较差。 比较适合直流电阻的测量。
谐振法
谐振法又称Q表法 以LC谐振回路的谐振特性为基础而进行测量。
从理论上讲,谐振法的测量精度不如交流电桥 法。但在高频范围内,由于分布参数的影响, 用交流电桥法来测量已不能获得较准确的结果, 而谐振法的测量过程比较符合高频集中参数元 件的实际工作情况,反而容易获得较为可靠的 测量结果。
第6章 电路元件参数的测量
6.1 概述 6.2 电阻的测量 6.3 电容与电感的测量 6.4 半导体元器件参数测量 6.5 电子电路参数的测量
本节引言
在电子学中,电路参数有直流参数和 交流参数。直流参数只有直流电阻,而交 流参数包括交流电阻R、电感L、互感M、 电容C等基本量和时间常数τ、品质因数Q、 介质损耗角正切tanδ等辅助参量。一般而言, 电路参数是依据其工作条件(含环境条件) 而变化的。只有当使用频率较低时,才能 把元件的参数近似地看成是不变的,并称 为集中参数。
即: RX R2 R1 R
电桥的分类
电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。 直流电桥是用来测量直流电阻的比较式仪
器。按测量电路又可分为单臂电桥和双臂 电桥两类。 交流电桥主要是用来测量电感、电容及阻 抗等参数的,因此它又分电感电桥、电容 电桥和阻抗电桥。 另外,根据用途的不同,还有变压器单边 比率电桥、变压器双边比率电桥、自动平 衡电桥及不平衡电桥等。
D tan X c 1 RCP CRCP
式中XC为电容器的容抗、δ为电容器的损耗角。
一般介质电容器的损耗因数为10-4<D<10-2 ;
空气电容器的损耗因数较小,为D<10-3 ;
电解电容器的损耗因数较大,为10-2<D<10-1 。
3.电感器
实际使用中的电感器,同样也存在损耗电
感抗。实际电感器总是有损耗和分布电容存在,当频率较低时, 可以忽略分布电容的影响,电感器的品质因数QL定义为阻抗 虚部与实部的比值。
第6章 电路元件参数的测量
6.2 电阻的测量
本节引言
一切物体都有电阻。 传输电流的导线是电的良导体,如果测量一下
仍然有少许导线电阻存在,这类电阻称为低阻 电阻,阻值一般在1Ω以下。 塑料和橡胶等物质为绝缘体,它们的绝缘电阻 是很大的,这类电阻称为高阻电阻,阻值达 100kΩ以上。 在低阻电阻和高阻电阻之间有如镍镉电阻丝的 金属电阻和碳膜电阻等普通电阻,称为中阻电 阻,阻值一般介于1Ω至100kΩ之间。
集中参数的测量
测量这些参数有很多方法,如直接测量法,用欧 姆表测电阻;间接测量法,用伏安表测电阻,用 电流表、电压表测电感等。但应用最多的是比较 法,即用交直流电桥测量电路的各种参数。另外, 还有数字化测量方法等。
集中参数元件的测量指的是对电阻、电容、电感 阻抗的品质因数Q及损耗因数D的测量。损耗因数 与品质因数互为倒数,也用损耗角δ的正切tanδ表 示。集中参数元件的测量方法分为电压表-电流表 法、谐振法、电桥法和三种。
LR
R
在低频状态下,ωLR很小,可以忽略其影响; 但在高频状态下,ωLR的影响会很大,必须 加以考虑。
实际电阻器总存在寄生电感和分布电容的 影响。当工作频率较低时,可以忽略电阻 的分布电容的影响;对于更低的频段,则 又可以忽略寄生电感的影响。
2.电容器
实际使用的电容器不可能是理想的纯电容,它 还存在寄生电感和损耗电阻(包括漏电阻及介 质损耗等)。在频率不高状态下,寄生电感感 抗很小,可以不考虑其影响,电容器的等效电 路如图6-3所示。图中、分别为电容器的等效串 联损耗电阻和并联损耗电阻。电容器损耗大小 通常用损耗率(即损耗因数D)表示。
电桥法
最简单的电桥是有四个电阻臂(其中一个臂为被 测电阻)串联而构成的一个封闭四边形,四个顶 点分别为a、b、c、d,如图6-1所示。其中a、b两 个顶点接电源,称为电源对角线;另外两个顶点 c、d接检流计,称测量对角线。这样就构成一个 电的通路,而电源与检流计如同架在两个相对顶 点之间的“桥”,故被称为电桥。当电桥平衡时, 对角桥臂阻抗乘积相等