元器件识别与检测实验

【实验目的】

(1)练习掌握不同的元器件的识别方法。

(2)练习万用表的使用,掌握万用表检测元器件的方法。

(3)练习直流稳压电源、函数信号发生器的使用。

(4)练习在面包板上搭接电路。

(5)通过测量了解元器件相关特性。

【实验任务】

1.识别元件

从实验材料箱中选出以下待测元器件:普通二极管(D)、双稳压二极管(2DW232)、任意颜色发光二极管(LED)、晶体管8050、晶体管8550、220Ω电阻、200 kΩ电阻、2 kΩ电位器各一个。

2.二极管、晶体管检测

(1)用万用表检测判断普通二极管、发光二极管和双稳压管2DW232的好坏和极性,并与其外观特征进行对应识别,将引脚符号标注在表7.1.1中对应的外观图上,并在表格中画出元件符号,测量记录其PN结导通压降。

表7.1.1　实验数据表格一

(2)万用表检测晶体管8050和8550的类型和好坏,将引脚符号标注在表7.1.1中对应的外观图上,并在表格中画出元件符号,测量记录其PN导通压降。

3.观察和测量电阻和电位器,完成表格7.1.2

(1)观察记录220Ω电阻R1和200 kΩ电阻R2的色环,根据色环计算其标称值及允许误差。

(2)用万用表测量220Ω电阻R1,在双手捏住电阻两端和双手不接触电阻的两种情况下读取测量值,对比有无变化;电阻换为200 kΩ电阻R2,重复这一操作。

(3)用万用表测量自己的双手之间的人体电阻值,对比不同实验者的数值,讨论人体电阻的大小与什么因素有关。

表7.1.2　实验数据表格二

(4)用万用表检测电位器的特性,通过测量区分出两个固定端和一个滑动端。

4.测试发光二极管和二极管,完成表格7.1.3

用以上检测的元件,按照图7.1.1所示在面包板上搭接电路。

图7.1.1　元件特性测试电路

(1)Ui选用5 V直流电压:

①调Rp使电流表的示数最小,记录此时的电流Imin并观察LED的亮度情况,用万用表直流电压挡测量VD和LED的导通电压UD和ULED

②将电路中Rp的方向调转,则此时电路中的电流应为最大,记录此时的电流Imax并观察LED的亮度情况,用万用表直流电压挡测量VD和LED的导通电压UD和ULED,与上一步(1)中的测量数据进行比较。

③调Rp使电路中的电流慢慢减小,观察LED的亮度变化。

表7.1.3　实验数据表格三

(2)Ui改为频率为1 Hz,高电平为5 V低电平为0 V,占空比为50%的单向脉冲信号。

①将电路中的Rp的两端用短路线连接使Rp=0Ω,观察LED的闪烁情况。

②调节Ui的频率从1 Hz持续增加,观察LED的闪烁变化情况,当LED的闪烁快至肉眼无法分辨时,记录此时Ui的频率。

③保持Ui的频率为100 Hz,调其占空比从10%持续变化至90%,观察LED的亮度变化情况。

【实验预习】

(1)阅读第1章关于电阻器、二极管和晶体管的相关内容,了解其特性并掌握其标识、检测的知识和方法。

(2)查阅相关型号晶体管的数据手册,认识器件数据手册的重要性。

(3)阅读本实验【相关知识】查阅相关资料,了解直流稳压电源、万用表、函数信号发生器的使用方法和使用注意事项。

(4)了解面包板的结构和使用方法。(www.xing528.com)

(5)预习思考题:

①二极管具有单向导电性,当二极管导通后,其导通电压是否会随着电流的变化而变化?

②在实际应用中,为何要限制二极管和发光二极管的工作电流?说明限制二极管和发光二极管的工作电流的具体方法。

③双稳压管2DW也有两个PN结,它和晶体管的两个PN结有何不同?

④脉冲信号有哪些参数?用图示的方法说明各参数的意义。

【报告撰写】

实验之前

◆参考本书附录“实验报告格式”,结合实验预习过程完成报告1～5项。

实验之后

◆结合实验过程继续完成报告6～9项。

【相关知识】

1.树立以测量仪表的测量值为准的原则

在电子电路实验室中,常见的仪器仪表分为两大类:一类是用来产生信号的各种“源”类,如直流稳压电源、函数信号发生器、低频信号发生器、高频信号发生器等;另一类是用来测量信号的各种测量类仪表,如万用表、示波器、毫伏表、频率计、扫频仪等。在进行电子测量和电路的调测工作时,重要的参数都应以测量仪表的测量值为准,各种“源”所显示的各种信号参数只能作为参考。

2.直流稳压电源使用要点

直流稳压电源可以为电路提供稳定的电压,作为电压源,其等效输出电阻很小,接近于零,因此其输出电压基本不会受负载变化的影响,也不会应交流供电网的电压浮动而变化。

因为直流稳压电源的内阻小,又负责为电路提供能量,所以在使用时有严格的规范:

(1)直流稳压电源的输出端应连线正确且不允许短路

一般直流稳压电源有多路输出,每一路都可以独立工作。任意一路输出都有红(+)、黑(-)两个端子,表示输出电压的高电位和低电位。而稳压电源的引线也分红、黑两色,在引线与端子相连接时,必须红对红、黑对黑。引线末端的红、黑两色夹子绝不能短路,否则会导致稳压电源过载,损坏仪表。

(2)直流稳压电源使用时应“先测后接”

由于电子电路工作时对电源电压有严格的要求,因此要确保稳压电源提供准确的电压,必须先用测量仪表测定稳压电源的输出电压为所需值,然后才能接入电路,以避免电压过高或过低损坏电路。

由于稳压电源等效输出电阻很小,所以开路电压和为负载提供的电压之间误差很小,“先测后接”基本上不会引入误差。

3.函数信号发生器使用要点

(1)正确接线

函数信号发生器输出信号引线一般使用BNC(Q9)接口的同轴电缆,末端为红、黑两色鳄鱼夹子。其中红色夹子与同轴电缆的芯线相连,接到函数信号发生器内部电路的输出端,为信号端;黑色夹子与同轴电缆屏蔽层相连,连接函数信号发生器的机壳和参考地,所以黑夹子是零电位并起到屏蔽作用。在接入电路时,黑夹子应和电路的参考地(GND)连接,红夹子与电路的信号输入端相连;并且接线顺序为先接黑夹子后接红夹子;拆线时则先拆红夹子后拆黑夹子。

一般函数信号发生器等效输出电阻为50Ω左右,因此在使用时输出引线的黑夹子和红夹子也不能短接。

(2)“先接后测”

在使用函数信号发生器为被测电路提供输入信号时,测量电路的输入信号应遵照“先接后测”的原则,也就是先将函数信号发生器接入电路,然后再用测量仪表监测其为电路提供的信号的大小。因为函数信号发生器具有几十欧姆的内阻,会对输出信号有分压作用,如果被测电路的输入阻抗不够高,开路电压的大小与实际的电路输入信号的大小会有较大的差距。因此“先接后测”才能准确测得电路输入信号的大小。

图7.1.2　同轴电缆线及其内部结构

4.万用表的使用要点

(1)正确选择测量功能

万用表功能较多,在使用万用表时,应根据实际情况正确进行选择,否则容易损坏万用表。例如,在测量交流市电时,如果测量挡位处于电阻挡,则表笔一旦接触市电,瞬间即可造成万用表内部元件损坏。再例如,用电流挡测电压,由于电流挡内阻极小,也极易损坏万用表或造成保险管熔断,因此在使用万用表测量前一定要先正确选择测量挡位或检查测量挡位是否正确。

仪表在测试时,不能旋转功能转换开关,特别是高电压和大电流时。

(2)正确连接表笔线

万用表不同的测量挡位对应不同的表笔插孔,一般黑表笔插在COM孔,而红表笔则根据测量需要,有不同的位置。使用时应根据实际测量功能,将红表笔插入正确的位置。

(3)电阻挡使用注意事项

使用万用表电阻挡检查元件好坏或在线路中测量元件阻值时,不允许电路中带电。因为万用表电阻挡是使用万用表内部电池工作,如果电路中带电,容易损坏万用表内部电池,还会影响测量准确性。

测大电阻时避免并入人体电路引起测量误差。

(4)保障万用表供电正常

当万用表屏幕出现电池符号时,说明电量不足,应更换电池;在测量结束后,应及时关闭万用表,避免电池的消耗,延长万用表使用寿命。