电路元件参数的测量

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
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。
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．wk.baidu.com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。
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：
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 少的极有效的测试方法。
电桥法
电桥法
根据电桥电路平衡时， 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
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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。
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。
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。
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
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。
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
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