- 電子產品制作工藝與操作實訓
- 朱國平 李興蓮主編
- 11字
- 2018-12-27 15:28:14
項目三 裝調整流濾波電路
任務一 測量電容器
電容器是電子產品中常用的元器件之一。要進行電子產品的裝接,首先要能認識電容器,并能進行測量。
一、學習目標
1.能認識常用電容器。
2.會使用QS18A型萬用電橋電路。
3.會進行電容器的測量。
4.會測量電容器的電容量和損耗因數。
5.養成細心觀察和規范操作的習慣。
二、學習準備
1.學習教材和參考資料的相關知識,查閱網絡(關鍵詞:電容器)。
2.完成“測量電容器”工作任務書上的相關學習任務與工作任務,如表3-1所示。
表3-1 “測量電容器”工作任務書

3.復習萬用表的使用方法。
4.設備和材料
(1)明亮、寬敞、通風的電子技術應用實訓室或模擬教學車間。
(2)1只萬用表。
(3)1臺QS18A型萬用電橋。
(4)各種電容器若干。
(5)多媒體演示臺(選用)。
三、學習過程
1.電容器的識別
電容器由兩個導體及它們之間的介質組成。它在電路中用于阻隔直流或旁路信號、耦合信號等。
(1)電容器的符號和分類
[1] 電容器的分類。電容器的分類方法很多,按電容器的電容量可否變化分為固定式和可變式(包括半可變電容器和微調電容器)兩類;按介質分為空氣介質電容器、油浸電容器及固體介質(云母、紙介、陶瓷、薄膜等)電容器,以及電解電容器;按有無極性分為極性電容器和無極性電容器。
部分電容器的外形如圖3-1所示。

圖3-1 部分電容器的外形圖

圖3-1 部分電容器的外形圖(續)
[2] 電容器的符號。不同的電容器的符號也有些差別,常用電容器的符號如圖3-2所示。

圖3-2 常用電容器的符號
(2)電容器的標志方法
[1] 直標法。這種方法是將容量、偏差和耐壓等參數直接標在電容體上,常用于電解電容器。
[2] 文字符號。使用文字符號法時,將容量的整數部分寫在單位符號的前面,將容量的小數部分寫在單位符號的后面。例如,將0.33pF寫為p33,將6800pF寫為6n8,將4700μF寫為4μ7。對10pF以下的電容器采用的絕對偏差標志符號是:±0.1pF用B標志,0.2pF用C標志,±0.5pF用D標志。
[3] 數字法。在一些瓷片電容器上,常用三位數表示標稱容量,此方法以pF為單位。在這三位數字中,前面兩位表示標稱值的有效數字,第三位數字表示有效數字后零的個數。例如,在電容器上標有數字103,則標稱容量為10000pF=0.01μF。若最后一位為9,它表示有效數字乘以0.1,如229表示2.2pF。
有的電容器的誤差直接標出了,如±5%、±10%、±20%,相應的也可以定為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級。有的誤差則用字母表示出來了:G表示±2%,J表示±5%,K表示±20%,N表示±30%,P表示+100%、-10%,S表示+50%、-20%,Z表示+80%、-20%。
[4] 色標法。電容器的色標法在原則上與電阻器的色標法相同,其單位為 pF;電解電容器的工作電壓有時也采用顏色標記,如用棕色標記6.3V,用紅色標記10V,用灰色標記16V,色點標記在正極。
2.電容器的簡單測試
(1)固定電容器的檢測
[1] 檢測10pF以下的小電容器。因10pF以下的固定電容器容量太小,故用萬用表進行測量時只能定性地檢查其是否有漏電、內部短路或擊穿現象。測量時,可選用萬用表的R×10k擋,用兩表筆分別任意接電容器的兩個引腳,測出的阻值應為無窮大。若測出的阻值(指針向右擺動)為零,則說明電容器漏電損壞或內部擊穿。
[2] 檢測10pF~0.01μF固定電容器。通過檢測10pF~0.01μF固定電容器是否有充電現象可判斷其好壞。檢測方法是:選用萬用表的R×1k擋,兩只三極管的β值均應為100以上,且穿透電流要大些,故可選用3DG6等型號的硅三極管組成復合管。將電容器的兩個引腳分別與三極管的基極b和集電極c相連,萬用表的紅和黑表筆分別與復合管的發射極e和集電極c相連。由于復合三極管的放大作用,故使得被測電容器的充、放電過程被放大了,使得萬用表指針的擺動幅度也加大了,從而便于觀察。應注意的是:在測試操作時,特別是在測較小容量的電容器時,要反復將被測電容器兩個引腳進行交換,才能明顯地看到萬用表指針的擺動。若能看到充、放電現象,則電容器為好的,否則是壞的。
[3] 檢測0.01μF以上的固定電容器。對于0.01μF以上的固定電容器,可用萬用表的R×10k擋直接測試電容器有無充電過程,以及有無內部短路或漏電,并可根據指針向右擺動的幅度大小估計出電容器的容量。
(2)電解電容器的檢測
[1] 萬用表量程的選擇。因為電解電容器的容量較一般固定電容器大得多,所以在測量時,應針對不同容量選用合適的量程。根據經驗,在一般情況下對 1~47μF 之間的電容可用R×1k擋測量,對大于47μF的電容可用R×100擋測量。
[2] 檢測過程。將萬用表紅表筆接負極,黑表筆接正極,在剛接觸的瞬間,萬用表指針即向右偏轉較大角度(對于相同電阻擋,容量越大,擺幅越大),接著逐漸向左回轉,直到停在某一位置。此時的阻值便是電解電容的正向漏電電阻,此值大于反向漏電電阻。實際使用經驗表明電解電容器的漏電電阻一般應在幾百千歐以上,否則它將不能正常工作。在測試中,若正向、反向均無充電的現象,即表針不動,則說明電容器容量消失或內部斷路;如果所測阻值很小或為零,說明電容器漏電大或已擊穿損壞,不能再使用。
對于正、負極標志不明的電解電容器,可利用上述測量漏電阻的方法加以判別。即先任意測一下漏電阻,記住其大小,然后交換表筆再測出一個阻值。兩次測量中阻值大的那一次便是正向接法,則黑表筆接的是正極,紅表筆接的是負極,與上面的測試相反。
使用萬用表電阻擋給電解電容器進行正、反向充電時,根據指針向右擺動幅度的大小,可估測出電解電容器的容量。
(3)可變電容器的檢測
[1] 用手輕輕旋動轉軸,應感覺十分平滑,不應感覺有時松時緊,甚至有卡滯現象。再將轉軸向前、后、上、下、左、右等各個方向推動時,轉軸不應有松動的現象。
[2] 用一只手旋動轉軸,另一只手輕摸動片組的外緣,不應感覺有任何松脫現象。轉軸與動片之間接觸不良的可變電容器,是不能再繼續使用的。
[3] 將萬用表置于 R×10k 擋,一只手將兩個表筆分別接可變電容器的動片和定片的引出端,另一只手將轉軸緩緩旋動幾個來回,萬用表指針都應在無窮大位置不動。在旋動轉軸的過程中,如果指針有時指向零,說明動片和定片之間存在短路點;如果碰到某一角度,萬用表讀數不為無窮大而是出現一定阻值,說明可變電容器動片與定片之間存在漏電現象。
以上方法都只能確定電容器的好壞或粗略地估計電容量,如果要精確地測量電容器的參數需要使用專門的儀表。本教材中將介紹一個能測量電阻器、電容器、電感器的參數的儀表,即QS18A型萬用電橋。
3.QS18A型萬用電橋的使用說明
QS18A型萬用電橋的應用較廣泛,它主要由橋體、交流電源(晶體管振蕩器)和晶體管檢流計三部分組成,如圖3-3所示。其中橋體是儀器的核心,使用時通過轉換開關切換,可以分別組成惠斯通電橋、并聯電容比較電橋和麥克斯韋-文氏電橋,用以測量電阻器、電容器和電感器。測量電阻時,量程為1Ω和10Ω擋的電源使用的是機內的1kHz振蕩信號;其他量程的電源使用的是機內的 9V 干電池。使用干電池做電源時,橋體輸出的直流信號通過調制電路變為交流信號,再由晶體管檢流計指示出來,這樣可以提高測量靈敏度。

圖3-3 QS18A型萬用電橋的原理框圖
(1)面板的說明
QS18A型萬用電橋的面板如圖3-4所示,說明如下。

圖3-4 QS18A型萬用電橋的面板圖
“被測1-2”接線柱:用于連接被測元件。
“外接”插孔:用于外接音頻電源。
“外-內1kHz”撥動開關:用于選擇橋體的工作電源。
“量程”開關:確定測量范圍。其上的各指示值均指的是電橋讀數在滿刻度時的最大值。
“D×1、D×0.01、Q×1”開關:耗損倍率開關。測量空心電感器時,此開關宜放在“Q×1”處;測量小損耗電容時,開關宜放在“D×0.01”處;測量大損耗電容時,開關宜放在“D×1”處。測量電阻時,此開關不起作用。
指示電表:指示電橋的平衡狀況。當電橋平衡時,電表指示為零。
“靈敏度”旋鈕:用于控制電橋放大器的放大倍數。剛開始測量時,應降低靈敏度,隨后再逐漸提高,以進行電橋的平衡調節。
“讀數”旋鈕:調節電橋的平衡狀態。它由粗調和細調組成,一般先調粗調,再調細調,但兩個旋鈕要配合使用。電橋平衡時,由這兩個讀數盤及量程可配合讀出被測元件的數值。
“損耗平衡”旋鈕:用于指示被測元件(電容或電感)的損耗因數或品質因數。本旋鈕的讀數與“D×1、D×0.01、Q×1”開關讀數的乘積即為被測元件的耗損因數或品質因數。
“損耗微調”旋鈕:用于細調平衡時的損耗,一般情況下就置于“0”位置。
“測量選擇”開關:用于確定電橋的測量內容。測量完畢,此開關應置于“關”位置以降低機內干電池的損耗。
(2)使用方法
[1] 電容器的測量。估計被測電容器的大小時,應先旋動“量程”開關并將其置于適當位置,使量程值大于被測電容器容量。再將“測量選擇”開關置于“C”,將損耗倍率置于“D×0.01”(測一般電容器)或“D×1”(測電解電容器)。最后反復調節“讀數”及“損耗平衡”旋鈕,使電表指零。當電橋平衡時,被測量CX、DX分別為
CX=“量程”開關指示值ד讀數”指示值
DX=損耗倍率指示值ד損耗平衡”指示值
[2] 電感器的測量。估計被測電感量的大小時,應先旋動“量程”開關并將其置于適當位置,再將“測量選擇”開關置于“L”,將損耗倍率開關置于合適位置(測空心電感線圈時放于“Q×1”;測高Q值濾波電感線圈時放于“D×0.01”,此時Q=1/D;測鐵芯電感線圈時放于“D×1”)。最后反復調節“讀數”及“損耗平衡”旋鈕,使電表指零。當電橋平衡時,被測量LX、QX分別為
LX=“量程”開關指示值 ד讀數”指示值
QX=損耗倍率指示值 ד損耗平衡”指示值
[3] 電阻器的測量。估計被測電阻器值的大小時,應先旋動“量程”開關并將其置于適當位置。如被測電阻器在10Ω以內,“量程”開關應置于“1Ω”或“10Ω”位置,“測量選擇”開關應置于“R≤10Ω”,否則上述開關應分別置于“100Ω”與“1MΩ”之間及“R>10Ω”位置。調節“讀數”旋鈕,使電橋平衡,此時被測電阻器RX為
RX=“量程”開關指示值 ד讀數”指示值
4.電容器參數的測量
(1)準備好QS18A型萬用電橋和被測電容器。
(2)估計被測電容器的大小。
(3)將 QS18A 的“測量選擇”開關置于“C”;并根據被測電容器大小將“量程”開關置于適當位置。
(4)根據被測電容器的類型將“損耗倍率”開關置于適當的位置。
(5)將SQ18A型萬用電橋的“被測1-2”之間短接調零。
(6)將被測電容器接于SQ18A型萬用電橋的“被測1-2”之間;反復調節“讀數”及“損耗平衡”旋鈕,使電表指零,記錄讀數值并根據下列等式計算出電容和損耗因數。
CX=“量程”開關指示值 ד讀數”指示值
DX=損耗倍率指示值 ד損耗平衡”指示值
(7)重復步驟(5)和步驟(6),記錄測量值。要有5~8個數據。
(8)比較幾個測量值,若相差不大則取其平均值,即為測量結果。
(9)比較測量結果和電容標稱值之間的差異。
四、學習評價
1.對學習態度、細心程度、實訓場地的整齊清潔程度等進行評價。
2.對學習效果、合作精神進行評價。
3.對任務書的完成情況進行評價。
4.通過考核或比賽進行評價。在規定的時間內完成不同種類電容器的識讀和測量,然后進行評價。對表3-2、表3-3、表3-4中的內容既可以以考核的形式,也可以以比賽的形式進行評價。
表3-2 電容器的識讀

表3-3 電容器的認識和簡單檢測

表3-4 用SQ18A型萬用電橋測量電容器參數

五、練習與拓展
1.畫出常用電容器的符號并簡述其分類。
2.電容器的標記方法有哪些?
3.在本項目內容的學習中,你覺得輕松嗎?哪里是你覺得有點困難的地方?哪里又是你覺得最難的?
4.你的同學在學習本項目內容時有什么感覺?
5.通過網絡查找電容器的參數時發現還可以用哪些儀器來測量它?
6.測量電容器的參數時為什么要重復測量 5~8 次?為什么得出測量結果時只用相差不大的數據求平均值,而把相差大的數據剔除?
六、知識拓展
電容器的選擇
低頻電路和直流電路可選用價格較低的紙介或金屬化紙介電容器,也可選用低頻瓷介(CT型)電容。
要求較高的中高、音頻電路可選用塑料薄膜(CB、CL)型電容器,有特殊要求時可選用它們中的優品。
高頻電路一般選用高頻瓷介(CC型)、云母或穿心瓷介電容器。電源濾波、退耦旁路等電路中需用大容量電容器時,一般可采用鋁電解電容器。銀(鈮)電解電容的性能穩定可靠,但價格較高,通常只用于要求較高的定時電路中。
高壓電路一般應選用高壓瓷介或其他專用高壓型電容器。在交流電路中一般需選用專用交流電容。對于可變和微調電容器,如果不受體積大小的限制,則可選用空氣介質型的。可變和微調電容器在使用時,一定要把動片接地,以減少調節時的人體感應現象。
任務二 測量晶體二極管
幾乎在所有的電子產品中都要用到晶體二極管,它在許多電路中起著重要的作用,也是誕生最早的半導體器件之一,其應用非常廣泛。晶體二極管是最簡單的半導體器件。
一、學習目標
1.能識讀和選用二極管。
2.會查閱晶體管手冊。
3.會用萬用表測試二極管。
4.會用XJ4810圖示儀測試二極管的特性曲線。
5.養成態度嚴謹、膽大心細的習慣。
二、學習準備
1.閱讀教材、參考資料、查閱網絡(關鍵詞:晶體二極管型號、分類、參數、測量方法)。
2.觀察、認識實訓室中的各種晶體二極管。
3.完成“測量晶體二極管”工作任務書上的相關學習任務與工作任務,如表3-5所示。
表3-5 “測量晶體二極管”工作任務書

4.材料和儀器。
(1)1個萬用表。
(2)1臺XJ4810半導體管特性圖示儀。
(3)晶體二極管若干。
三、學習過程
1.晶體二極管的單向導電特性
(1)晶體二極管
[1] 外形。如圖3-5(a)所示,晶體二極管由密封的管體和兩條正、負電極引線組成。

圖3-5 晶體二極管的外形和符號
[2] 圖形、文字符號。如圖3-5(b)所示,晶體二極管的圖形由三角形和豎杠組成。其中三角形表示正極,豎杠表示負極。VD為晶體二極管的文字符號。
(2)晶體二極管的單向導電性
二極管最重要的特性就是單向導電性。在電路中,電流只能從二極管的正極流入,負極流出。
[1] 正向特性。在電子電路中,將二極管的正極接在高電位端,負極接在低電位端,二極管就會導通,這種連接方式,稱為正向偏置。必須說明,當加在二極管兩端的正向電壓很小時,二極管仍然不能導通,流過二極管的正向電流十分微弱。只有當正向電壓達到某一數值(這一數值稱為“門檻電壓”,鍺管約為0.2V,硅管約為0.6V)以后,二極管才能真正導通。導通后二極管兩端的電壓基本上保持不變(鍺管約為0.3V,硅管約為0.7V),稱為二極管的“正向壓降”。
[2] 反向特性。在電子電路中,二極管的正極接在低電位端,負極接在高電位端時,二極管中幾乎沒有電流流過,此時二極管處于截止狀態,這種連接方式,稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時,仍然會有微弱的反向電流流過二極管,稱為漏電流。當二極管兩端的反向電壓增大到某一數值時,反向電流會急劇增大,二極管將失去單方向導電特性,這種狀態稱為二極管的擊穿。
可見,當正極電位高于負極電位時,二極管導通;當正極電位低于負極電位時,二極管截止。即二極管正偏導通,反偏截止。這一導電特性稱為二極管的單向導電性。
2.晶體二極管的分類、型號和參數
(1)二極管的分類
常見的二極管有下列幾種分類。
[1] 按材料分類:硅二極管和鍺二極管。
[2] 按PN結面積大小分類:點接觸型(電流小,高頻應用)、面接觸型(電流大,用于整流)。點接觸型二極管是用一根很細的金屬絲壓在光潔的半導體晶片表面,通以脈沖電流,使金屬絲一端與晶片牢固地燒結在一起,從而形成一個 PN 結。由于是點接觸,只允許通過較小的電流(不超過幾十毫安),故它適用于高頻小電流電路,如收音機的檢波等。面接觸型二極管的PN結面積較大,允許通過較大的電流(幾安到幾十安),主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。平面型二極管是一種特制的硅二極管,它不僅能通過較大的電流,而且性能穩定可靠,多用在開關、脈沖及高頻電路中。
[3] 按用途分類:二極管用途廣泛,有很多分類,幾種常見的不同用途的二極管如圖3-6所示。

圖3-6 二極管圖形符號
例如,有利用單向導電性把交流電變成直流電的整流二極管;利用反向擊穿特性進行穩壓的穩壓二極管;利用反向偏壓改變PN結電容量的變容二極管;利用磷化鎵把電能轉變成光能的發光二極管;將光信號轉變為電信號的光電二極管。
幾種不同功能的二極管的外形如圖3-7所示。

圖3-7 幾種不同功能二極管的外形
(2)晶體二極管的型號
國家標準將國產二極管的型號命名分為了五個部分,各部分的含義見表3-6。第一部分是用數字2表示的主稱,即為二極管。第二部分是用字母表示的二極管的材料與極性。第三部分是用字母表示的二極管的類別。第四部分是用數字表示的序號。第五部分是用字母表示的二極管的規格號。
表3-6 二極管型號中各部分的含義

示例如下。
[1] 2AP9。2——二極管;A——N型鍺材料;P——普通型;9——序號。
[2] 2CW56。2——二極管;C——N型硅材料;W——穩壓管;56——序號。
(3)晶體二極管的主要參數
[1] 普通整流二極管,其參數如下。
最大整流電流IFM:二極管允許通過的最大正向工作電流的平均值。
最高反向工作電壓URM:二極管允許承受的反向工作電壓峰值。
反向漏電流IR:在規定的反向電壓和環境溫度下的二極管的反向電流值。
[2] 穩壓二極管的主要參數有穩定電壓UZ、穩定電流IZ、最大工作電流IZM、最大耗散功率PZM、動態電阻rZ等。
3.二極管的簡單檢測
(1)判斷二極管的正負極性
測二極管時,先把萬用表的轉換開關撥到歐姆擋的R×100或R×1k擋位(注意不要使用R×1擋,以免電流過大燒壞二極管),再將紅、黑兩根表筆短路,進行調零。然后按如圖3-8所示進行測量,若萬用表指示電阻較小,呈低阻,則二極管處于正向偏置,說明黑表筆接的是二極管的正極,紅表筆接的是二極管的負極,如圖3-8(a)所示;反之,萬用表指示電阻較大,呈現高阻,則二極管處于反向偏置,說明黑表筆接的是二極管的負極,紅表筆接的是二極管的正極,如圖3-8(b)所示。據此可判斷出二極管的極性,即測得電阻較小時,黑表筆所連接的是二極管的正極。

圖3-8 用萬用表檢測二極管
(2)判斷二極管的好壞
判斷二極管好壞的方法與判別二極管極性的方法相同。若兩次測得的阻值均為0,則二極管內部短路;若兩次測得的阻值均很大或為∞,則二極管內部斷路;若兩次測得的阻值差別甚大,說明二極管特性較好。
用以上方法只能對二極管進行粗略地測量,若要測量二極管的具體參數及特性則要采用專門的儀器。下面介紹XJ4810型半導體管特性圖示儀。
4.XJ4810型半導體管特性圖示儀
XJ4810型半導體管特性圖示儀可用來顯示半導體器件的各種特性曲線,并可用來測量半導體器件的各種參數。
(1)主要技術性能
[1] Y軸偏轉參數,如下所示。
集電極電流(IC)范圍:10μA/div~0.5A/div,分15擋,誤差不超過±3%。
二極管反向漏電流(IR):0.2μA/div~5μA/div,分5擋。在2μA/div~5μA/div范圍內時,誤差不超過±3%。在0.2μA/div、0.5μA/div、1μA/div時的誤差分別不超過±20%、±10%、±5%。
基極電流或基極源電壓:0.05V/div,誤差不超過±3%。
外接輸入:0.05V/div,誤差不超過±3%。
偏轉倍率:×0.1,誤差不超過±10%。
[2] X軸偏轉參數,如下所示。
集電極電壓范圍:0.05V/div~50V/div,分10擋,誤差不超過±3%。
基極電壓范圍:0.05V/div~1V/div,分5擋,誤差不超過±3%。
基極電流或基極源電壓:0.05V/div,誤差不超過±3%。
外接輸入:0.05V/div,誤差不超過±3%。
[3] 階梯信號,如下所示。
階梯電流范圍:0.2μA/級~50mA/級,分17擋。1μA/級~50mA/級,誤差不超過±5%;0.2μA/級、0.5μA/級,誤差不超過±7%。
階梯電壓范圍:0.05V/級~1V/級,分5擋,誤差不超過±5%。
串聯電阻:0.10kΩ、1MΩ,分3擋,誤差不超過±10%。
每簇級數:1~10連續可調。
每秒級數:200。
極性:“+”、“-”2擋。
[4] 集電極掃描信號。峰值電壓與峰值電流容量應滿足:各擋電壓連續可調時,其最大輸出不低于表3-7中的要求(AC例外)。
表3-7 峰值電壓與峰值電流容量的取值要求

[5] 功耗限制電阻:0~0.5MΩ,分11擋,誤差不超過±10%。
[6] 最大功率:約80W。
(2)儀器面板結構及各部件的名稱和作用
儀器面板結構如圖3-9所示。

圖3-9 XJ4810型半導體管特性圖示儀的面板結構示意圖
[1] 峰值電壓范圍。分0~10V/5A、0~50V/1A、0~100V/0.5A、0~500V/0.1A四擋。當由低擋換成高擋來觀察半導體器件的特性時,須將峰值電壓控制旋鈕調到 0,換擋后再按需要的電壓逐漸增加,否則容易擊穿半導體器件。
AC擋的設置是專為二極管或其他元件的測試提供雙向掃描用的,以便同時顯示器件正、反向的特性曲線。
[2] 集電極電源極性按鈕。它用于轉換集電極電壓的正、負極性。在測試NPN型、PNP型半導體管時,極性可按面板指示的極性選擇。
[3] 顯示屏。它用來顯示半導體器件的特性曲線,在示波管屏幕外裝有刻度片。
[4] 電源開關及輝度調節。拉出旋鈕即接通儀器電源,旋轉旋鈕可改變示波管光點的亮度。
[5] 電源指示燈。接通電源時燈亮。
[6] 聚焦旋鈕。調節該旋鈕可使光點清晰。
[7] 輔助聚焦旋鈕。與聚焦旋鈕配合使用,使光點清晰。
[8] 垂直位移及電流/度倍率開關。它用于調節掃描線在垂直方向的位移。拉出旋鈕時放大器的增益會擴大10倍,電流/度各擋的IC標稱值×0.1,同時指示燈亮。
[9] Y軸增益。校正Y軸增益用。
[10] Y軸選擇(電流/度)開關。具有22擋4種偏轉作用的開關,可以進行集電極電流、基極電壓、基極電流和外接的不同轉換。
[11]電流/度×0.1倍率指示燈。燈亮表示儀器進入電流/度×0.1倍工作狀態。
[12]X軸增益。校正X軸增益用。
[13]X 軸選擇(電壓/度)開關。它可以進行集電極電壓、基極電流、基極電壓和外接 4種功能的轉換,共17擋。
[14]顯示開關。分轉換、接地、校準3擋,其作用如下。
轉換:使圖像在Ⅰ、Ⅲ象限內相互轉換,便于由NPN管轉測PNP管時簡化測試操作。
接地:放大器輸入接地,表示輸入為零的基準點。
校準:按下校準鍵,光點在X、Y軸方向移動的距離剛好為10度,以達到10度校正的目的。
[15]X軸位移。它用于調節掃描線在水平方向的位移。
[16]級/簇調節旋鈕。可在0~10的范圍內連續調節階梯信號的級數。
[17]調零旋鈕。未測試前,應先調整階梯信號起始級,即零電平的位置。當在熒光屏上已經可以觀察到基極階梯信號后,按下測試臺上選擇按鍵的“零電壓”按鈕,觀察光點在熒光屏上的位置,復位后調節調零旋鈕,使階梯信號的起始級光點仍在該處,這樣階梯信號的“零電位”即被準確校正。
[18]串聯電阻開關。當階梯信號選擇開關置于電壓/級的位置時,串聯電阻將串聯在被測管的輸入電路中。
[19]階梯信號(電壓/級、電流/級)選擇開關。可以調節每級的電流大小,電流流入被測管的基極并作為測試各種特性曲線的基極信號源,共 22 擋。一般選用基極電流/級,測試場效應管時可選用基極信號源電壓/級。
[20]階梯信號待觸發指示燈。按下重復鍵時燈亮,表示階梯信號已進入待觸發狀態。
[21] 單簇按鍵開關。按動單簇按鍵開關可使預先調整好的電壓(電流)/級在出現一次階梯信號后回到等待觸發位置,因此可利用它瞬間作用的特性來觀察被測管的各種極限特性。
[22] 測試選擇開關。可以完成以下多種選擇。
a.零電流:將半導體三極管基極空接。如測試ICEO時,就需要選擇零電流。
b.零電壓:將半導體三極管基極接地。
c.“左”、“右”:選擇左邊或右邊的被測管的特性。
d.二簇:通過電子開關自動地交替顯示左右二簇特性曲線。
[23] 左右測試插座插孔:插上專用插座,可測試F1、F2型管座的功率晶體管。
[24] 測試臺。
[25] 左右晶體管測試插座。
[26] 晶體管測試插座。
[27] 二極管反向漏電流專用插孔(接地端)。
[28] 同[25]。
[29] 同[23]。
[30] 重復—關按鍵。按鍵彈出時為重復,此時階梯信號重復出現,以用于正常測試;按鍵按下時為關,此時階梯信號處于待觸發狀態。
[31] 極性按鍵。極性的選擇取決于被測晶體管的特性。
[32] 輔助電容平衡。它是針對集電極變壓器次級繞組對地電容的不對稱而再次進行的電容平衡的調節。
[33] 電容平衡。由于集電極電流輸出端對地存在各種雜散電容,將形成電容性電流,因而在電流取樣電阻上會產生電壓降,從而會造成測量誤差。故為了減小電容性電流,在測試前應調節電容平衡,使電容性電流減至最小狀態。
[34] 功耗限制電阻。它串聯在被測管的集電極電路上,以限制功耗。它可作為被測半導體管集電極的負載電阻。
[35] 保險絲:1.5A。
[36] 峰值電壓。峰值電壓控制旋鈕可以在 0~10V、0~50V、0~100V或 0~500V之間連續變化,面板上的標稱值是作為近似值使用的,而精確值應從X軸偏轉靈敏度讀出。它位于儀器右側板(如圖3-10所示)上,其上還有[37]~[41]這幾個按鍵。

圖3-10 圖示儀右側板示意圖
[37] 二簇位移旋鈕:在二簇顯示時,可改變右簇曲線的位移,方便對晶體管的各種參數進行比較。
[38] Y軸選擇開關置于外接時,Y軸信號由此輸入。
[39] X軸選擇開關置于外接時,X軸信號由此輸入。
[40] 1V 校準信號由此輸出。
[41] 0.5V校準信號由此輸出。
(3)使用方法
[1] 測試前的注意事項有如下幾點。
a.要對被測管的主要直流參數有一個大概的了解和估計,特別要了解被測管的集電極最大允許耗散功率PCM、最大允許電流ICM和擊穿電壓BUCEO、BUCBO、BUEBO。
b.選擇好掃描和階梯信號的極性,以適應不同管型和測試項目的需要。
c.根據所測參數或被測管允許的集電極電壓選擇合適的掃描電壓范圍,在一般情況下應先將峰值電壓調至零。更改掃描電壓范圍時,也應先將峰值電壓調至零。在選擇一定的功耗電阻來測試反向特性時,功耗電阻要選大一些,同時應將X、Y偏轉開關置于合適擋位。測試時掃描電壓應從零逐漸調節到需要的值。
d.對被測管進行必要的估算,以選擇合適的階梯電流或階梯電壓,一般先取小一點的階梯電流或階梯電壓,然后再根據需要逐步加大。測試時功耗不應超過被測管的集電極最大允許功耗。
e.在進行ICM的測試時,一般采用單簇為宜,以免損壞被測管。
f.在進行IC或ICM的測試中,應根據集電極電壓的實際情況測試,其值不應超過儀器規定的最大電流。最大電流值如表3-8所示。
表3-8 最大電流值的對照表

h.進行高壓測試時,應特別注意安全,電壓應從零逐漸調節到需要值,測試完畢后,應立即將峰值電壓調到零。
[2] 測試步驟如下所示。
a.按下電源開關,指示燈亮,預熱15分鐘后才開始進行測試。
b.調節輝度、聚焦及輔助聚焦,使光點清晰。
c.將峰值電壓旋鈕調至零,將峰值電壓范圍、極性、功耗電阻等開關置于測試所需位置。
d.對X、Y軸放大器進行10度校準。方法為:先將光點移到屏幕左下角,然后按下顯示開關的校準按鍵,此時光點應同時向上和向右移動十格到達屏幕的右上角。
e.調節階梯調零。
f.選擇需要的基極階梯信號,將極性、串聯電阻置于合適擋位,調節“級/簇”旋鈕,使階梯信號為10“級/簇”,將階梯信號按鈕置于重復位置。
g.插上被測晶體管,緩慢地增大峰值電壓,熒光屏上就會顯示出待測曲線了。
[3] 測試范例。
a.晶體三極管hFE和β的測量(采用3DG6NPN型晶體管)。首先將光點移到熒光屏的左下角作為坐標零點,再將儀器的有關旋鈕置于以下位置。
峰值電壓范圍:0~10V;
極性:+;
功耗限制電阻:250Ω;
X軸集電極電壓:1V/度;
Y軸集電極電流:1mA/度;
階梯信號:重復;
階梯極性:+;
階梯信號選擇開關:10μA/度。
再逐漸加大峰值電壓直到在顯示屏上看到如圖3-11所示的一簇特性曲線。讀出 X 軸集電極電壓UCE=5V時最上面的一條曲線的IB值(每條曲線為10μA,最下面一條IB=0不計在內)和IC值。則

圖3-11 晶體三極管的輸出特性曲線

若把“X軸選擇開關”放在基極電流位置,就可得到如圖3-12所示的電流放大特性曲線。即

圖3-12 電流的放大特性曲線

測量PNP型三極管的h FE和β 時,只需改變掃描電壓極性、階梯信號極性,并把光點移至熒光屏右上角,然后按上面的方法就可進行測量了。
b.晶體管擊穿電壓的測試(采用3DG6晶體管)。測試時,儀器部件的位置詳見表3-9。
表3-9 測試3DG6晶體管的擊穿電壓時儀器部件的位置

首先將被測管按表3-9所提供的參數進行設置,即做好測試前的準備工作,然后逐步調高峰值電壓。
測量BUCBO時,被測管按圖3-13(a)連接,Y軸的IC=0.1mA時,X軸的偏移量為BUCBO;測量BUCEO時,被測管按圖3-13(b)連接,Y軸的IC = 0.2mA時,X軸的偏移量為BUCEO。

圖3-13 被測管接線圖
測試曲線如圖3-14所示。從圖中可讀出

圖3-14 反向擊穿電壓的曲線圖(NPN)
BUCBO=120V(IC = 100μA) BUCEO =35V(IC = 200μA)
c.場效應管的測試。將被測管S(E)、G(B)、D(C)分別插入測試插座的E、B、C插孔,按下被測管一方的測試選擇按鈕,根據被測管溝道的性質選擇掃描電壓極性和階梯信號極性。對于N溝道場效應管,掃描電壓選“+”,階梯信號選“-”。對于P溝道場效應管,掃描電壓選“-”,階梯信號選“+”。
測試時,對于N溝道場效應管,應調節X、Y軸位移,使光點位于屏幕左下方零點位置;對于P溝道場效應管,應調節X、Y軸位移,使光點位于屏幕右上方零點位置。
下面以N溝道3DJ6F場效應管為例,說明場效應管的具體測試方法(見表3-10)。
表3-10 測試3DJ6F場效應管時儀器部件的位置

首先將被測管按表3-10提供的參數進行設置,即做好測試前的準備工作,然后緩慢調節峰值電壓,熒光屏上就會顯示出IDS~UDS的曲線了(如圖3-15所示)。

圖3-15 3DJ6F的輸出特性曲線
如果要顯示轉移特性曲線(UGS~ID曲線),只需將X軸選擇開關旋轉到基極源信號位置,就能顯示出UGS~ID的曲線了,如圖3-16所示,從曲線上可直接讀出UP和IDSS的值。

圖3-16 3DJ6F的傳輸特性曲線
d.二簇特性曲線的比較測試(采用3DG6)。將被測的兩只晶體管分別插入測試臺的左、右插座內,然后按表3-11所示將參數調整至理想位置。
表3-11 測試3DG6二簇特性曲線時儀器部件的位置

按下測試選擇按鈕的“二簇”按鍵,逐漸增大峰值電壓,就可在熒光屏上顯示出二簇特性曲線(如圖3-17所示)。

圖3-17 3DG6的二簇特性曲線
當測試的配對管要求較高時,可調節二簇移位旋鈕,使右簇曲線向左移動,然后觀察曲線的重合程度。
四、學習評價
1.對學習態度、細心程度、實訓場地的整齊清潔程度等進行評價。
2.對學習效果、合作精神進行評價。
3.對任務書的完成情況進行評價。
4.通過考核或比賽進行評價。對通過在規定的時間內完成不同種類電容器的識讀和測試進行評價。對如表3-12、表3-13中所示的內容,既可以以考核的形式,也可以以比賽的形式進行評價。
表3-12 晶體二極管型號的識別

表3-13 晶體二極管的識別和檢測

五、練習與思考
1.二極管有什么特性?它按功能可以分為哪些類型?
2.有人在測一個二極管反向電阻時,為了使萬用表測試棒和管腳接觸良好,用兩手把兩端接觸處捏緊,結果發現管子的反向電阻比較小,于是認為它不合格,但將它用在電子設備上時卻工作正常。這是什么原因?
3.在測量二極管時,你覺得要注意些什么?
4.有一臺使用直流電源的電子設備,若電源極性接反,則該電子設備就可能損壞,你有什么辦法可保證該電子設備在電源極性接反的情況下不損壞?
六、知識拓展
二極管的應用
整流二極管:利用二極管單向導電性,可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈動直流電。
開關元件:二極管在正向電壓作用下的電阻很小,處于導通狀態,相當于一只接通的開關;在反向電壓作用下,其電阻很大,處于截止狀態,如同一只斷開的開關。利用二極管的這種開關特性,可以組成各種邏輯電路。
限幅元件:二極管正向導通后,它的正向壓降基本保持不變(硅管為0.7V,鍺管為0.3V)。利用這一特性,可以將其在電路中用做限幅元件,它可以把信號幅度限制在一定范圍內。
繼流二極管:在開關電源的電感和繼電器等感性負載中起繼流作用。
檢波二極管:在收音機中起檢波作用。
變容二極管:使用于電視機的高頻頭中。
不同種類的二極管的選用經驗及代換技巧
1.檢波二極管的選用
檢波二極管一般可選用點接觸型鍺二極管,如 2AP 系列等。選用時,應根據電路的服從分配要求來選擇工作頻率高、反向電流小、正向電流足夠大的檢波二極管。雖然檢波和整流的原理一樣,但整流的目的只是為了得到直流電,而檢波則是從被調制波中取出信號成分(包絡線)。因檢波是對高頻波整流,故二極管的結電容一定要小,所以可選用點接觸二極管。能用于高頻檢波的二極管大多能用在限幅、鉗位、開關和調制電路中。
2.檢波二極管的替換
檢波二極管損壞后,若無同型號二極管更換時,也可以選用半導體材料相同,主要參數相近的二極管來替換。在沒有二極管的條件下,也可用損壞了一個 PN 結的鍺材料高頻晶體管來代替。
3.整流二極管的選用
整流二極管一般為平面型硅二極管,常用于下面提及的兩種電源整流電路中。選用整流二極管時,主要應考慮其最大整流電流、最大反向工作電流、截止頻率及反向恢復時間等參數。由于在普通串聯穩壓電源電路中使用的整流二極管對截止頻率的反向恢復時間要求不高,故只要根據電路的要求選擇最大整流電流和最大反向工作電流符合要求的整流二極管即可。對于開關穩壓電源的整流電路及脈沖整流電路中使用的整流二極管,應選用工作頻率較高、反射恢復時間較短的整流二極管或恢復二極管。
4.整流二極管的替換
整流二極管損壞后,可以用同型號的整流二極管或參數相近的其他型號的整流二極管替換。
通常可以用高耐壓值(反向電壓)的整流二極管替換低耐壓值的整流二極管,而低耐壓值的整流二極管則不能替換高耐壓值的整流二極管。整流電流值高的二極管可以替換整流電流值低的二極管,而整流電流值低的二極管則不能替換整流電流值高的二極管。
5.穩壓二極管的選用
穩壓二極管一般用在穩壓電源中作為基準電壓源或用在過電壓保護電路中作為保護二極管。
選用的穩壓二極管應能滿足應用電路中主要參數的要求。如穩壓二極管的穩定電壓值應與應用電路的基準電壓相同,穩壓二極管的最大穩定電流應高于應用電路的最大負載電流50%左右。
6.穩壓二極管的替換
穩壓二極管損壞后,應采用同型號的穩壓二極管或電參數相同的穩壓二極管來更換。可以用具有相同穩定電壓值的高耗散功率穩壓二極管來替換耗散功率低的穩壓二極管,但不能用耗散功率低的穩壓二極管來替換耗散功率高的穩壓二極管。如 0.5W、6.2V 的穩壓二極管就可以用1W、6.2V穩壓二極管替換。
7.開關二極管的選用
利用開關二極管的單向導電特性可使其成為一個較理想的電子開關。開關二極管除能滿足普通二極管和性能指標要求外,還具有良好的高頻開關特性(反射恢復時間較短),故它被廣泛應用在計算機、電視機、通信設備、家用音響、影碟機、儀器儀表、控制電路、各類高頻電路及電子設備用開關電路、檢波電路、高頻脈沖整流電路等中。
開關二極管分為普通開關二極管、高速開關二極管、超高速開關二極管、低功耗開關二極管、高反壓開關二極管、硅電壓開關二極管等。對于中速開關電路和檢波電路,可以選用2AK系列普通開關二極管。對于高速開關電路,要根據應用電路的主要參數(如E向電流、最高反向電壓、反向恢復時間等)來選擇開關二極管的具體型號。
8.開關二極管的替換
開關二極管損壞后,應用同型號的開關二極管更換或用與其參數相同的其他型號開關二極管來替換。高速開關二極管可以替換普通開關二極管,反向擊穿電壓高的開關二極管可以替換反向擊穿電壓低的開關二極管。
9.變容二極管的選用
選用變容二極管時,應著重考慮其工作頻率、最高反向工作電壓、最大正向電流和零偏壓結電容等參數是否符合應用電路的要求,且應選用結電容變化大、高Q值、反向漏電流小的變容二極管。
10.變容二極管的替換
變容二極管損壞后,應更換與原型號相同的變容二極管或用與其主要參數相同(尤其是結電容范圍應相同或相近)的其他型號的變容二極管來替換。
任務三 裝調單相橋式整流電容濾波電路
電子電路工作時都需要直流電源給其提供能量,電池因使用費用高,一般只用于低功耗便攜式的儀器設備中,所以很多電子電路都需要將交流電轉換成直流電,我們把將交流電轉換成直流電的過程稱為整流。通過二極管整流輸出的是脈動直流電,其極性方向雖然不變,但它的大小量值是波動的,在很多情況都需要把脈動直流中的脈動成分濾除,我們把濾除脈動直流電中的脈動成分的過程稱為濾波。
一、學習目標
1.能認識幾種常見的整流、濾波電路。
2.會安裝整流、濾波電路。
3.會使用示波器觀察整流、濾波電路各點的波形。
4.會用萬用表對整流、濾波電路進行檢測,并進行一般故障的檢修。
5.養成細心觀察和規范操作的習慣。
二、學習準備
1.學習教材和參考資料的相關知識,查閱網絡(關鍵詞:整流、濾波電路)。
2.完成“裝調單相橋式整流電容濾波電路”工作任務書上的相關學習任務與工作任務,如表3-14所示。
表3-14 “裝調單相橋式整流電容濾波電路”工作任務書

3.設備和材料。
(1)明亮、寬敞、通風的電子技術應用實訓室或模擬實習車間。
(2)萬用表、示波器各1臺。
(3)整流、濾波電路套件1套。
(4)多媒體演示臺(選用)。
三、學習過程
1.單相整流電路
(1)作用
利用二極管的單向導電特性,將交流電變成脈動的直流電。
(2)單相半波整流電路
[1] 電路結構如圖3-18(a)所示。

圖3-18 單相半波整流電路
[2] 波形的分析。設u2為正弦波,波形如圖3-18(b)所示。在u2正半周時,A點電位高于B點電位,二極管VD正偏導通,則uL≈u2;在u2負半周時,A點電位低于B點電位,二極管VD反偏截止,則uL≈0。
由波形可見,在u2的一個周期內,負載只有單方向的半個波形,這種大小波動、方向不變的電壓或電流稱為脈動直流電。
[3] 輸出電壓和整流二極管上電流的計算。
負載電壓為
uL=0.45 u2
負載電流為

二極管的正向電流和負載電流為

二極管的反向峰值電壓為

[4] 選管條件。二極管允許的最大反向電壓應大于承受的反向峰值電壓;二極管允許的最大整流電流應大于流過二極管的實際工作電流。
(3)單相橋式全波整流電路
[1] 電路結構如圖3-19所示。

圖3-19 單相橋式全波整流電路圖
[2] 波形分析。設u2為正弦波,波形如圖3-20所示,在u2正半周時,VD1、VD3導通(VD2、VD4截止),i1自上而下流過負載RL;在u2負半周時,VD2、VD4導通(VD1、VD3截止), i2自上而下流過負載RL。

圖3-20 單相橋式全波整流電路波形圖
由波形圖可見,在u2的一個周期內,兩組整流二極管輪流導通產生的單方向電流i1和i2疊加形成了iL。于是在負載上可得到全波脈動直流電壓uL。
[3] 輸出電壓和整流二極管上電流的計算。
負載電壓為
u L =0.9u2
負載電流為

二極管的平均電流為

二極管承受的反向峰值電壓為

[4] 選管條件。二極管允許的最大反向電壓應大于承受的反向峰值電壓;二極管允許的最大整流電流應大于流過二極管的實際工作電流。
2.電容濾波器
(1)電路結構
半波整流電容濾波電路結構如圖3-21(a)所示。

圖3-21 半波整流電容濾波電路圖
(2)波形分析
在0~t1期間,因u2的作用,VD正偏導通,電容C充電,波形如圖3-21中OA所示。
在t1~t2期間,因u2<uC,VD反偏截止,電容C通過負載放電,波形如圖3-21中AB所示。
在t2~t3期間,因uC<u2,VD正偏導通,電容再次充電,波形如圖3-21中BC所示。
重復上述過程,可得到一個近于平滑的波形。這說明通過電容的充、放電,輸出直流電壓中的脈動成分大為減小了。
全波整流電容濾波電路的工作原理與半波整流電路相同,不同點是:在u2的正、負半周, VD1、VD2輪流導通,對電容C充電兩次,縮短了電容C向負載的放電時間,從而使輸出電壓更加平滑。
輸出電壓的估算公式為
uL≈1.2u2
應用:小功率電源。
根據上面的分析容易得到全波整流電容濾波電路的輸出波形如圖3-22所示。

圖3-22 全波整流電容濾波電路的輸出波形
(3)輸出電壓的計算
[1] 半波整流電容濾波電路,其電壓如下所示。
uL≈u2(帶載)

[2] 全波整流電容濾波電路,其電壓如下所示。
uL≈1.2u2(帶載)

(4)濾波電容器的選擇
[1] 半波整流電容濾波電路中電容器的電容C滿足
RL C≥(3~5)T
即
C≥(3~5)T/ RL
[2] 全波整流電容濾波電路中電容器的電容C滿足
RL C≥(3~5)T/2
即
C≥(3~5)T/ 2RL
上式中的T為輸入交流電的周期,RL為負載電阻值。通常電容器的耐壓取u2的1.5~2倍,即大于。
3.電感濾波器
(1)電路
帶電感濾波器的全波整流電路如圖3-23所示。其特點是電感與負載串聯。

圖3-23 帶電感濾波器的全波整流電路
(2)工作原理
它是利用流過電感的電流不能突變的原理來平滑輸出電流的。
當電路電流增加時,電感存儲能量;當電流減小時,電感釋放能量。通過這個過程可使負載電流比較平滑,從而可得到比較平滑的直流電壓。
(3)應用
用在較大功率電源中。
(4)缺點
體積大、質量大。
4.復式濾波器
其結構特點為電容與負載并聯,電感與負載串聯。其性能特點為濾波效果好。
(1)L型濾波器
[1] 電路如圖3-24所示。

圖3-24 帶L型濾波器的橋式整流電路
[2] 原理:整流輸出的脈動直流經過電感L后,交流成分被削弱,再經過電容C濾波,就可在負載上獲得更加平滑的直流電壓了。
[3] 應用:用在較大功率電源中。
(2)∏型濾波器
[1] 電路如圖3-25所示。

圖3-25 帶∏.型濾波器的橋式整流電路
[2] 原理:整流輸出的脈動直流經過電容C1濾波后,再經電感L和電容C2濾波,使脈動成分大大降低,然后在負載上即可獲得平滑的直流電壓了。
[3] 應用:用在小功率電源中。
5.安裝說明
(1)安裝電路
安裝如圖3-26所示的單相橋式整流電容濾波電路。

圖3-26 單相橋式整流電容濾波電路
(2)各元件的安裝要求
[1] 電阻的安裝。普通電阻應采用水平安裝且應貼緊印制板,電阻的色環方向應該一致。而微調電位器應盡量插到底,不能傾斜,三只腳均需焊接。
[2] 二極管的安裝。普通二極管采用水平安裝且應貼緊印制板。發光二極管應直立安裝,底面離印制板6mm±2mm。注意安裝二極管時極性要正確。
[3] 電容的安裝。電解電容器、滌綸電容器應盡量插到底,元件底面離印制板最高不能大于4mm。元片電容器底面離印制板一般為2~4mm。注意安裝電容器時極性要正確。
6.調試說明
(1)輸入、輸出電壓的測量
[1] 萬用表電壓擋的使用,如表3-15所示。
表3-15 萬用表電壓擋的使用

a.測量前的準備。使用之前,應注意指針是否指在零位,如不指在零位,可通過調節機械調零將指針調到零位;安裝好電池;把兩根測試棒的表筆分別插到插座上,紅表筆插在“+”插座內,黑表筆插在COM插座(公用插座)內。
b.直流電壓的測量。把開關轉到與被測電壓相對應的直流電壓(V)擋上,紅測試筆接觸電路的正端,黑測試筆接觸電路的負端,測出的電壓從第二條刻度線上讀出。
c.交流電壓的測量。與直流電壓的測量相似,只需把開關轉到交流電壓的相應量程擋即可。在交流10V擋上看第三條刻度線,在其他各擋上看第二條刻度線。
讀數的步驟:首先要看清讀的是哪條標度尺,其次在讀數時眼睛要位于指針上方,應與鏡面垂直。另外要注意交流10V標度尺的讀數。
注意
選擇量程大小時,要根據被測電壓的大小來選擇。若被測電壓可以估計出來,則選擇比被測電壓大的最小量程;若被測電壓不能估計出來,則先用最大量程進行估測,然后再選擇合適的量程。
[2] 整流濾波電路輸入、輸出電壓的測量。接通220V市電,用萬用表測橋式整流電容濾波電路的輸入電壓u2,輸出電壓uL,將它們的測量值填入表3-16中。
表3-16 橋式整流電容濾波電路輸入、輸出電壓的測量

(2)示波器的使用
以POS020雙蹤示波器為例。
[1] 控制件位置圖。示波器的面板控制件分布如圖3-27所示。

圖3-27 示波器的面板控制件分布圖
[2] 控制件的名稱和作用。示波器各控制件的名稱和作用如表3-17所示。
表3-17 示波器各控制件的名稱和作用

[3] 面板一般功能的檢查,步驟如下。
a.將有關控制件按表3-18所示位置設置。
表3-18 控制件的設置

b.接通電源,電源指示燈亮,稍后預熱,屏幕上出現光跡。分別調節亮度、聚焦、輔助聚焦、跡線旋轉,使光跡清晰并與水平刻度平行。
c.用10:1探極將校正信號輸入至CH1輸入插座。
d.調節CH1移位與X移位,使波形與圖3-28相符合。

圖3-28 校正信號波形圖
e.將探極換至 CH2 輸入插座,將“垂直方式”置于“CH2”,內觸發源置于“CH2”,重復d操作,得到與圖3-28相符合的波形。
[4] 垂直方式的選擇。當只需觀察一路信號時,將“MODE”開關置“CH1”或“CH2”,此時被選中的通道有效,被測信號可從通道口輸入;當需要同時觀察兩路信號時,將“MODE”開關置交替“ALT”,用該方式可使兩個通道的信號被交替顯示,交替顯示的頻率受掃描周期控制。當掃速低于一定頻率時,交替方式顯示會出現閃爍,此時應將開關置于斷續“CHOP”位置;當需要觀察兩路信號代數和時,將“MODE”開關置于“ADD”位置,在選擇這種方式時,兩個通道的衰減設置必須一致,CH2移位處于常態時為CH1+CH2, CH2移位拉出時(PULLINVERT)為CH1-CH2。
[5] 水平系統的操作,具體操作如下所示。
a.掃描速度的設定。掃描范圍從0.2μs/div~0.5s/div按1、2、5進位分20擋,微調提供至少 2.5 倍的連續調節。根據被測信號頻率的高低,選擇合適擋級,在微調順時針旋足至校正位置時,可根據開關的示值、波形在水平軸方向上的距離讀出被測信號的時間參數。當需要觀察波形的某一個細節時,可進行水平擴展×10,此時原波形在水平軸方向上會被擴展10倍。
b.觸發方式的選擇。常態(NORM):無信號輸入時,屏幕上無光跡顯示;有信號輸入時,觸發電平被調節在合適位置上,電路被觸發掃描。當被測信號頻率低于 20Hz 時,必須選擇這種方式。
自動(AUTO):無信號輸入時,屏幕上有光跡顯示;一旦有信號輸入時,電平被調節在合適位置上,電路會自動轉換到觸發掃描狀態,顯示穩定的波形。當被測信號頻率高于20Hz時,最常采用這一種方式。
[6] 峰-峰值電壓的測量,測量步驟如下所示。
a.將信號輸入至CH1或CH2插座,將“垂直方式”置于被選用的通道。
b.調節電壓衰減器并觀察波形,使被顯示的波形在 5 格左右,將微調順時針旋足(至校正位置)。
c.調整電平使波形穩定。
d.調節掃速控制器,使屏幕顯示至少一個波形周期。
e.調節垂直移位,使波形底部在屏幕中的某一水平坐標上。
f.調整水平移位,使波形頂部在屏幕中央的垂直坐標上。
g.讀出垂直方向兩點之間的格數。
h.按下面的公式計算被測信號的峰-峰電壓數(Up-p)。
Up-p=垂直方向的格數×垂直偏轉因數
[7] 波形的檢測。按表3-19要求改變電路狀態,觀察輸出電壓波形,并將波形圖記錄在表中。
表3-19 波形檢測表

四、學習評價
完成“裝調單相橋式整流電容濾波電路工作任務書并填寫表3-20。
表3-20 “裝調單相橋式整流電容濾波電路”工作任務書的學習評價表

五、練習與思考
1.為什么用交流電壓擋測量直流電壓時,紅表筆接“正”,黑表筆接“負”,有讀數且讀數大約是真實值的2倍;而紅表筆接“負”,黑表筆接“正”時無讀數?
2.怎樣判別橋式整流器的好壞及正、負電壓輸出端?
3.當整流濾波電路發生故障時應怎樣排除?試簡述電路故障的基本步驟和注意事項。
4.在如圖3-29所示的橋式整流電容濾波電路中,如果用交流電壓表測得變壓器次級交流電壓u2為20V,用直流電壓表測量負載兩端的電壓為下列數值:(A)Uo=28V;(B)Uo=9V;(C) Uo=18V;(D)Uo=24V,試說明哪些是電路正常時的數據,哪些是電路有故障時的數據?并分析故障的原因。

圖3-29 橋式整流電容濾波電路