1.1.1 基本元器件参数的测量

1．电阻的测量

在电子电路中，电阻有两个基本作用：限制电路中的电流和调节电路中的电压。

电阻由于其结构上的特点，存在引线电感和分布电容，当工作于低频时电阻分量起主要作用，电抗分量可以忽略不计。但当工作频率升高时电抗分量就不能忽略不计了。此时，工作于交流电路的电阻的阻值，由于集肤效应、涡流损耗等原因，其等效电阻随频率的不同而不同。实验证明，当频率在1kHz以下时，电阻的交流阻值和直流阻值相差不过1×10- ⁴ ，随着频率的升高，其间的差值随之增大。

1）固定电阻的测量

用万用表的电阻挡测量电阻时，先根据被测电阻的大小，选择好万用表电阻挡的倍率或量程范围，再将两个输入端（称表笔）短路调零，最后将万用表并接在被测电阻的两端，读出电阻值即可。

在用万用表测量电阻时应注意以下几个问题：

① 避免用双手把电阻的两个端子和万用表的两个表笔并联捏在一起，因为这样测得的阻值是人体电阻与待测电阻并联后的等效电阻的阻值，而不是待测电阻的阻值。

② 当电阻连接在电路中时，首先应将电路的电源断开，禁止带电测量。

③ 用万用表测量电阻时应注意被测电阻所能承受的电压和电流值，以免损坏被测电阻。例如，不能用万用表直接测量微安表的表头内阻，因为这样做可能使流过表头的电流超过其承受能力（微安级）而烧坏表头。

④ 万用表测量电阻时不同倍率挡的零点不同，每换一挡都应重新进行一次调零，当某一挡调节调零电位器不能使指针回到0处时，表明表内电池电压不足了，需要更换新电池。

⑤ 由于模拟式万用表电阻挡表盘刻度的非线性，测量误差较大，一般作粗略测量。数字式万用表测量电阻的误差比模拟式万用表的小，但当测量阻值较小的电阻时，相对误差仍然是比较大的。

2）电位器的测量

用万用表测量电位器的方法与测量固定电阻的方法相同，先测量电位器两固定端之间的总体固定电阻，然后测量滑动端对任意一端之间的电阻值，并不断改变滑动端的位置，观察电阻值的变化情况，直到滑动端调到另一端为止。在缓慢调节滑动端时，应滑动灵活，松紧适度，听不到“咝咝”的噪声，阻值指示平稳变化，没有跳变现象，否则说明滑动端接触不良，或滑动端的引出机构内部存在故障。

2．电容的测量

在电子电路中，电容的功能主要是存储能量、耦合隔直或去耦旁路。

电容的主要作用是储存电能。它由两片金属和其间的绝缘介质构成。由于存在绝缘电阻（绝缘介质的损耗）和引线电感。而引线电感在工作频率较低时，可以忽略其影响。因此，电容的测量主要包括电容量值与电容器损耗（通常用损耗因数D表示）两部分内容，有时需要测量电容器的分布电感。

1）用万用表估测电容

用模拟式万用表的电阻挡测量电容器，不能测出其容量和漏电阻的确切数值，更不能知道电容器所能承受的耐压，但对电容器的好坏程度能粗略判别，在实际工作中经常使用。

（1）估测电容量

将万用表设置在电阻挡，表笔并接在被测电容的两端，在器件与表笔相接的瞬间，表针摆动幅度越大，表示电容量越大，这种方法一般用来估测0.01µF以上的电容器。

（2）电容器漏电阻的估测

除铝电解电容外，普通电容的绝缘电阻应大于10MΩ，用万用表测量电容器漏电阻时，万用表置×1k或×10k倍率挡，当表笔与被测电容并接的瞬间，表针会偏转很大的角度，然后逐渐回转，经过一定时间，表针退回到 处，说明被测电容的漏电阻极大，若表针回不到处，则示值即为被测电容的漏电阻值。铝电解电容的漏电阻应超过200kΩ才能使用。若表针偏转一定角度后，无逐渐回转现象，说明被测电容已被击穿，不能使用了。

如果需要测量出电容的精确容值就需要使用谐振法测量电容量或交流电桥法测量电容量。这些内容可以参考电子测量课中的方法。

2）谐振法测量电容量

将交流信号源、交流电压表、标准电感L和被测电容C _x 连成如图1-1-1所示的并联电路，其中C ₀ 为标准电感的分布电容。

测量时，调节信号源的频率，使并联电路谐振，即交流电压表读数达到最大值，反复调节几次，确定电压表读数最大时所对应的信号源的频率，则被测电容值为

3．二极管

二极管在电子电路中的作用主要是整流、限幅、倍压等作用。

二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。

二极管最重要的特性就是单向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。

① 正向特性。在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为门槛电压，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的正向压降。

② 反向特性。在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。

1）用指针式万用表判断二极管的电极和性能

检测原理：根据二极管的单向导电性这一特点，性能良好的二极管，其正向电阻小，反向电阻大，这两个数值相差越大越好。若相差不多说明二极管的性能不好或已经损坏。

（1）鉴别正、负极性

测量时，选用万用表的欧姆挡。一般用R×100或R×1k挡，而不用R×1或R×10k挡。因为R×l挡的电流太大，容易烧坏二极管，R×10k挡的内电源电压太大，易击穿二极管。

测量方法：将两表棒分别接在二极管的两个电极上，读出测量的阻值；然后将表棒对换再测量一次，分别记下两次的阻值。若两次阻值相差很大，说明该二极管性能良好；并根据测量电阻小的那次的表棒接法（称为正向连接），判断出与黑表棒连接的是二极管的正极，与红表棒连接的是二极管的负极。因为万用表的内电源的正极与万用表的“-”插孔连通，内电源的负极与万用表的“+”插孔连通，如图1-1-2所示。

（2）鉴别性能

如果两次测量的阻值都很小，说明二极管已经击穿；如果两次测量的阻值都很大，说明二极管内部已经断路：两次测量的阻值相差不大，说明二极管性能欠佳，二极管失去单向导电作用。在这些情况下，二极管就不能使用了。

注意：由于二极管的伏安特性是非线性的，用万用表的不同电阻挡测量二极管的电阻时，会得出不同的电阻值；实际使用时，流过二极管的电流会较大，因而二极管呈现的电阻值会更小些。

2）用数字式万用表的二极管挡位测量二极管

测二极管时，使用万用表的二极管的挡位。若将红表笔接二极管阳（正）极，黑表笔接二极管阴（负）极，则二极管处于正偏，万用表有一定数值显示。若将红表笔接二极管阴极，黑表笔接二极管阳极，二极管处于反偏，万用表高位显示为1或很大的数值，此时说明二极管是好的。

在测量时若两次的数值均很小，则二极管内部短路；若两次测得的数值均很大或高位为1，则二极管内部开路。

4．三极管

晶体三极管是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件，可以做电控开关或放大器。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成3部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，从3个区引出相应的电极，分别为基极、发射极和集电极。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。

三极管的封装形式和引脚识别：常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式具有一定的规律。如图1-1-3（a）所示，对于小功率金属封装三极管，按图示底视图位置放置，使3个引脚构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为E、B、C；对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向地面，3个引脚朝下放置，则从左到右依次为C、B、E。

1）利用指针万用表测试小功率晶体三极管

晶体三极管的结构犹如背靠背的两个二极管，如图1-1-3（b）所示。测试时用R×100挡或R×1k挡。

（1）判断基极B和管子的类型

用万用表的红棒接晶体管的某一极，黑棒依次接其他两个极，若两次测得电阻都很小（在几千欧姆以下），则红棒接的为PNP型管子的基极B；若量得电阻都很大（在几百千欧姆以上），则红棒所接的是NPN型管子的基极B。若两次量得的阻值为一大一小，应换一个极再测量。

（2）确定发射极E和集电极C

如图1-1-4所示，以PNP型管为例，基极确定以后，用万用表两根棒分别接另两个未知电极。假设红棒所接电极为C，黑棒所接电极为E，用一个100kΩ的电阻一端接B，一端接红棒（相当于注入一个I _B ），观察接上电阻时表针摆动的幅度大小。再把两棒对调，重测一次。根据晶体管放大原理可知，表针摆动大的一次，红棒所接的为管子的集电极C，另一个极为发射极E。也可用手捏住基极B与红棒（不要使B极与棒相碰），以人体电阻代替100kΩ电阻，同样可以判别管子的电极。对于NPN型管，判别的方法相类似。

测试过程中。若发现晶体管任何两极之间的正、反电阻都很小（接近于零），或是都很大（表针不动），这表明管子已击穿或烧坏。

2）用逐点法测晶体管的输入和输出特性曲线

图1-1-5、图1-1-6、图1-1-7分别是共射电路的输入、输出特性曲线和测试电路。

（1）输入特性曲线测量

维持V _CE 为某一定值，逐点改变V _BE （图1-1-7中调节R _P2 ），测出若干V _BE 和I _B ，根据测量数据描绘一条输入特性曲线。依次取不同的V _CE 值，可获得一组输入特性曲线。实际上，当V _CE ≥1V后，特性曲线几乎都重叠在一起，因此，晶体管手册中仅给出对应V _CE =0和V _CE >1V的两条输入特性曲线，如图1-1-5所示。

（2）输出特性曲线测量

维持I _B 为某一定值后，逐点改变V _CE ，测出若干对应的I _C ，根据测量数据描绘一条输出特性曲线。以此类推，取不同I _B 值，如I _B =0µA、20µA、40µA、…，即可获得图1-1-6所示输出特性曲线组。

（3）电流放大系数（或电流放大倍数）的测量

共射直流电流放大倍数为

共射交流电流放大倍数为

维持V _CE 为某一固定值（∆V _CE =0）情况下，调节R _P1 ，测出某个I _B 值和相应的I _C 值，即可求得该工作点上的值；仍维持V _CE 不变，调节R _P2 ，使基极电流从I _B1 变化到I _B2 ，同时测出对应的I _C1 和I _C2 ，于是该工作点附近的交流电流放大倍数为

3）用数字式万用表测量三极管

（1）用数字式万用表的二极管挡位测量三极管的类型和基极B

判断时可将三极管看成是一个背靠背的PN结，按照判断二极管的方法，可以判断出其中一极为公共正极或公共负极，此极即为基极B。对NPN型管，基极是公共正极；对PNP型管则是公共负极。因此，判断出基极是公共正极还是公共负极，即可知道被测三极管是NPN或PNP型三极管。

（2）发射极E和集电极C的判断

利用万用表测量 β （h _FE ）值的挡位，判断发射极E和集电极C。将挡位旋至h _FE 基极插入所对应类型的孔中，把其余引脚分别插入C、E孔观察数据，再将C、E孔中的引脚对调再看数据，数值大的说明引脚插对了。

（3）判别三极管的好坏

测试时用万用表测二极管的挡位分别测试三极管发射结、集电结的正、反偏是否正常，正常的三极管是好的，否则三极管已损坏。如果在测量中找不到公共基极、该三极管也为坏管子。

① 检查三极管的两个PN结。以PNP管为例，一只PNP型的三极管的结构相当于两只二极管，负极靠负极接在一起。首先用万用表R×100或R×1k挡测一下E与B之间和E与C之间的正反向电阻。当红表笔接B时，用黑表笔分别接E和C应出现两次阻值小的情况。然后把接B的红表笔换成黑表笔，再用红表笔分别接E和C，将出现两次阻值大的情况。被测三极管符合上述情况，说明这只三极管是好的。

② 检查三极管的穿透电流。可通过测三极管C、E之间的反向电阻来间接测穿透电流。用万用表红表笔接PNP三极管的集电极C，黑表笔接发射极E，看表的指示数值，这个阻值一般应大于几千欧，越大越好，越小则说明这只三极管稳定性越差。

③ 测量三极管的放大性能。分别用表笔接三极管的C和E，看一下万用表的指示数值；然后在C与B间连接一只50～100kΩ的电阻，看指针向右摆动多少，摆动越大说明这只管子的放大倍数越高。外接电阻也可以用人体电阻代替，即用手捏住B和C引脚。

1.1.2 电压的测量

电压、电流和功率是表征电信号能量大小的3个基本参数，其中电压信号最为常用。因为在标准电阻两端测电压就可以计算出电流和功率。此外，各种电路状态，如饱和、截止、谐振等均以电压形式描述，许多有关的电参数，如频率特性、增益、失真度等都可看作电压的派生量。许多电子测量仪器，如信号发生器、电桥、失真度分析仪等都用电压量作为指示。在非电量测量中，也多利用各类传感器装置，将非电量参数转化为电压参数。因此，电压测量是多种电参量的基础。

在电子测量中所遇到的被测电压的波形、频率、幅值等各不相同，针对不同的被测电压应采取不同的测量方法。

1．直流电压的测量

电子电路中的直流电压分为两大类：一类是直流电源的电压它具有一定的直流电动势E的等效内阻R ₀ ，另一类是直流电路中某元器件两端的电压差或各点对地的电位，如图1-1-8所示。

直流电压的主要测量方法如下：

① 直接测量法将电压表直接并联在被测支路的两端，如图1-1-8（a）所示，如果电压表的内阻为无限大，则电压表的示数即是被测两点间的电压值。实际电压表的的内阻不可能为无穷大，因此，直接测量法必定会影响被测电路，造成测量误差。测量时还应注意电压表的极性。它影响到测量值与参考极性之间的关系，也影响模拟式电压表指针的偏转方向。

② 间接测量法。如图1-1-8（b）所示，若要测量R ₃ 两端的电压，可以分别测出R ₃ 对地的电位U ₁ 和U ₂ ，然后利用公式U _{R 3} =U ₁ -U ₂ 求出要测量的电压值。

实际使用的测量方法如下：

（1）数字式万用表测量直流电压

数字式万用表的基本构成部件是数字直流电压表，因此，数字式万用表均有直流电压挡。用它测量直流电压可直接显示被测直流电压的数值和极性，有效数值位数较多，精确度高。一般数字式万用表直流电压挡的输入电阻较高，可达10MΩ以上，如DT890型数字式万用表的直流电压挡的输入电阻为10MΩ，将它并接在被测支路两端对被测电路的影响较小。

用数字式万用表测量直流电压时，要选择合适的量程，当超出量程时会有溢出显示，如DT-990C型数字式万用表，当测量值超出量程时会显示OL，并在显示屏左侧显示OVER表示溢出。

数字式万用表的直流电压挡有一定的分辨力，也就是它所能显示的被测电压的最小变化值，实际上不同量程挡的分辨力不同，一般以最小量程挡的分辨力为数字电压表的分辨力，如DT890型数字式万用表的直流电压分辨力为100µV，即这个万用表不能显示出比100µV更小的电压变化。

（2）模拟式万用表测量直流电压

模拟式万用表的直流电压挡由表头串联分压电阻和并联电阻组成，因而其输入电阻一般不太大，而且各量程挡的内阻不同，各量程挡内阻Rv=量程×直流电压灵敏度Sv，因此，同一块表，量程越大，内阻越大。在用模拟式万用表测量直流电压时，一定要注意表的内阻对被测电路的影响，否则将可能产生较大的测量误差。例如，用MF500-B型万用表测量如图1-1-8（c）所示电路的等效电动势E，万用表的直流电压灵敏度Sv=20kΩ/V，选用10V量程挡，测量值为7.2V，理论值为9V，相对误差为20%，这就是由所用万用表直流电压挡的内阻Rv与被测电路等效内阻相比不够大所引起的，是测量方法不当引起的误差。因此，模拟式万用表的直流电压挡测量电压只适用于被测电路等效内阻很小或信号源内阻很小的情况。

（3）示波器测量直流电压

用示波器测量电压时，首先应将示波器的垂直偏转灵敏度微调旋钮置校准挡，否则电压读数不准确。

具体测量步骤如下：

① 将待测信号送至示波器的垂直输入端。

② 确定直流电压的极性。将示波器的输入耦合开关置于GND挡，调节垂直位移旋钮，将荧光屏上的水平亮线（时基线）移至荧光屏的中央位置，即水平坐标轴上。调整垂直灵敏度开关到适当挡位，将示波器的输入耦合开关置于DC挡，观察水平亮线的偏转方向（灵敏度不合适时，亮线可能消失，此时需要调整灵敏度）。若向上偏转，则被测直流电压为正极性，若向下偏转，则被测直流电压为负极性。

③ 定零电压线。将示波器的输入耦合开关置于GND挡，调节垂直位移旋钮，将荧光屏上的水平亮线（时基线）向与其极性相反的方向移动，置于荧光屏的最顶端或最底端的坐标线上，即被测电压为正极性，就将时基线移至最底端的坐标线上，反之，则将时基线移至最顶端的坐标线上，此时基线所在位置即为零电压所在位置，在此后的测量中不能再移动零电压线，即不能再调节垂直位移旋钮。

④ 将示波器的输入耦合开关置于DC挡，调整垂直灵敏度开关于适当挡位S _Y ，读出此时荧光屏上水平亮线与零电压线之间的垂直距离Y（图1-1-9），将Y乘以示波器的垂直灵敏度即可得到被测电压U _x 的大小，即U _x =S _Y ·Y。

（4）含交流分量的直流电压的测量

由于磁电式电表的表头偏转系统对电流有平均作用，不能反映纯交流量，所以，含有交流成分的直流电压的测量，一种常用的方法就是用模拟式电压表直流挡直接测量。

如果叠加在直流电压上的交流成分具有周期性和幅度对称性，可直接用模拟式电压表测量其直流电压的大小。

由交流信号转换而得到的直流，如整流滤波后得到的直流平均值，以及非简谐波的平均直流分量都可用模拟式电压表测量。

一般不能用数字式万用表测量含有交流成分的直流电压，因为数字式直流电压表要求被测直流电压稳定，才能显示数字，否则数字将跳变不停。

2．交流电压的测量

电子技术实验中，交流电压大致可分为正弦和非正弦交流电压两类。交流电压测量一般可分为两大类：一类是具有一定内阻的交流信号源（图1-1-10（a））；另一类是电路中任意一点对地的交流电压（图1-1-10（b））。在此要注意用间接法测量电压V=V ₁ -V ₂ 时应为矢量差，只有当V ₁ 和V ₂ 同相位时，才能用代数差表示。

在时间域中，交流电压的变化规律是各种各样的，有按正弦规律变化的正弦波、线性变化的三角波、跳跃变化的方波、随机变化的噪声波等。但无论变化规律多么不同，一个交流电压的大小均可用峰值（或峰-峰值）、平均值、有效值、波形因数、波峰因数来表征。

1）峰值UP

峰值是交变电压在所观察的时间或一个周期内所达到的最大值，记为U _P ，如图1-1-11所示，峰值是从参考零电平开始计算的，有正峰值U _P+ 和负峰值U _P -之分。正峰值与负峰值一起包括时称为峰-峰值U _PP 。常用的还有振幅U _m ，它是以直流电压为参电平计算的。因此，当电压中包含直流成分时，U _P 与U _m 是不相同的，只有纯交流电压时，才有U _P =U _m 。

2）平均值

平均值在数学上定义为

原则上，求平均值的时间为任意时间，对周期信号而言，T为信号周期。

根据以上的定义，若包含直流成分U-，则平均值为U-，若仅含有交流成分，则平均值为0。这样对纯粹的交流电压采说，由于电压等于0，将无法用平均值来表征它的大小。由于在实际测量中，都是将交流电压通过检波器变换成直流电压后，再进行测量的，因此，平均值通常是指检波后的平均值。根据检波器的不同又可分为全波平均值和半波平均值，一般不加特别说明时，平均值都是指全波平均值，即

3）有效值U

一个交流电压和一个直流电压分别加在同一电阻上，若它们产生的热量相等，则交流_____电压的有效值U等于该直流电压值，即

作为交流电压的一个参数，有效值比峰值、平均值用得更为普遍，当不特别指明时，交流电压的量值均指有效值，各类交流电压表的示值，除特殊情况外，都是按正弦波的有效值来刻度的。

4）波形因数K _F

电压的有效值与平均值之比称为波形因数，即

5）波峰因数K _P

交流电压的峰值与有效值之比称为波峰因数，即

几种典型交流电压波形的参数如表1-1-1所示。

在电子电路实验中，通常是对正弦交流电压的测量，一般测量其有效值，特殊情况下才测量峰值。由于万用表结构上的特点，虽然也能测量交流电压，但对频率有一定的限制。因此，测量前应根据待测量的频率范围，选择合适的测量仪器和方法。

（1）数字式万用表测量交流电压

数字式万用表的交流电压挡，是将交流电压检波后得到的直流电压，通过A/D转换器变换成数字量，然后用计数器计数，以十进制显示被测电压值。与模拟式万用表交流电压挡相比，数字式万用表的交流电压挡输入阻抗高，如DT890型数字式万用表的交流电压挡的输入阻抗为10MΩ（在40～400Hz的测量频率范围内），对被测电路的影响小，但它同样存在测量频率范围小的缺点。如DT890型数字式万用表测量交流电压的频率范围为40～400Hz。

（2）模拟式万用表测量交流电压

用万用表的交流电压挡测量电压时，交流电压是通过检波器转换成直流后直接推动磁电式微安表头，由表头指针指示出被测交流电压的大小。因此这种表的内阻较低，且各量程的内阻不同，各挡的内阻R _v =量程×交流电压灵敏度S _V ，测量时应注意其内阻对被测电路的影响。此外，模拟式万用表测量交流电压的频率范围较小，一般只能测量频率在1kHz以下的交流电压。由于模拟式万用表的公共端与外壳绝缘胶木无关，与被测电路无共同机壳接地问题，因此，可以用它直接测量两点之间的交流电压。这是模拟式万用表测量交流电压的一大优点。

（3）示波器测量交流电压

用示波器法测量交流电压与电压表法相比具有如下优点：

① 速度快。被测电压的波形可以立即显示在屏幕上。

② 能测量各种波形的电压。电压表一般只能测量失真很小的正弦电压，而示波器不但能量失真很大的正弦电压，还能测量脉冲电压，已调幅电压等。

③ 能测量瞬时电压。示波器具有很小的惰性，因此它不但能测量周期信号峰值压，还能观测信号幅度的变化情况，甚至能够测量单次出现的信号电压。此外，它还能测量测信号的瞬时电压和波形上任意两点间的电压差。

④ 能同时测量直流电压和交流电压。在一次测量过程中，电压表一般不能同时测量出被测电压的直流分量和交流分量。示波器能方便地实现这一点。

用示波器测量电压主要缺点是误差较大，一般达5%～10%。现代数字直读式示波器，由于采用了先进的数字技术，误差可减小到1%以下。

示波器测量交流电压的主要测量步骤如下：

① 将待测信号送至示波器垂直输入端。

② 输入耦合开关置于AC位置。

③ 调整垂直灵敏度开关于适当位置，微调旋钮顺时针旋到头（校正位置）。注意：屏幕上所显示的波形不要超出垂直有效范围。

④ 分别调整水平扫描速度开关和触发同步系统的有关开关，使屏幕上能稳定显示一至二个周期的波形。

⑤ 被测信号电压的峰值为波形在垂直方向上所偏移距离的1/2乘以垂直灵敏度指数Sy。有效值还需进行换算。

例如，图1-1-12（a）中，示波器的灵敏度开关置于2V/cm，则此正弦波A的峰值UP为

U _P =2×2=4V

则有效值为

3．非正弦交流电压的测量

电子技术实验中，非正弦交流量一般用的最多的是三角波、矩齿波、脉冲和方波等。根据这几种波形的特点，直接测量其有效值有难度。一般先测出示值后再进行换算。

1）用电压表测量

先用电压表测出其波形的示值U _a （由于电压表的示值都是按正弦波的有效值刻度的，所以此时的示值并不是待测量波的有效值），再根据示值U _a 与平均值、有效值U之间的转换关系，换算出该波形的有效值U。

例如，某三角波的测量示值U _a =8V，换算方法为先换算成正弦波的平均值，即

此值即为待测波的电压平均值，然后用该波的波形系数K _F 换算成有效值，即

所以，该三角波的有效值为8.28V。

2）用示波器测量

用示波器可以方便地测出振荡电路、信号发生器或其他电子设备输出的非交流电压的峰值。然后，换算出该波形的有效值U即可。

例如，图1-1-12（b）中，示波器的灵敏度开关置于2V/cm，则此三角波B的峰值为

U _P =3×2=6V

根据有效值与峰值的关系 ，则有效值为

U=6/1.73=3.475V（三角波的波峰因数K _P =1.73）

1.1.3 电流的测量

在电子测量领域中，电流也是基本参数之一，如静态工作点、电流增益、功率等的测量，许多实验的调试、电路参数的测量，也都离不开对电流的测量。因此，电流的测量也是电参数测量的基础。实验中电流可分为两类；直流电流和交流电流。测量方法有两种：直接测量和间接测量。直接测量法是将电流表串联在被测支路中进行测量，电流表的示数即为测量结果。间接测量法利用欧姆定律，通过测量电阻两端的电压来换算出被测电流值。与电压的测量相类似，由于测量仪器的接入，会对测量结果带来一定的影响，也可能影响到电路的工作状态，实验中应特别注意，不同类型电流表的原理和结构不同，影响的程度也不尽相同。一般电流表的内阻越小，对测量结果影响就越小，反之越大。因此，实验过程中应根据具体情况，选择合理的测量方法和合适的测量仪器，以确保实验的顺利进行。

1．直流电流的测量

1）用模拟式万用表测量直流电流

模拟式万用表的直流电流挡，一般由磁电式微安表头并联分流电阻而构成，量程的扩大通过并联不同的分流电阻实现，这种电流表的内阻随量程的大小而不同，量程大，内阻越小。用模拟式万用表测量直流电流时是将万用表串联在被测电路中的，因此，表的内阻可能影响电路的工作状态，使测量结果出错，也可能由于量程不当而烧坏万用表，所以，使用时一定要注意。

2）用数字式万用表测量直流电流

数字式万用表直流电流挡的基础是数字式电压表，它通过电流-电压转换电路，使被测电流流过标准电阻，将电流转换成电压来进行测量。如图1-1-13所示，由于运算放大的输入阻抗很高，可以认为被测电流I _x 全部流经标准取样电阻R _N ，这样R _N 上的电压与被测电流I _x 成正比，经放大器放大后输出电压U _o （U _o =(1+R ₃ /R ₂ )R _N I _x ），就可以作为数字式电压表的输入电压来进行测量。

数字式万用表的直流电流挡的量程切换通过切换不同的取样电阻R _N 及来实现。量程越小，取样电阻越大，当数字式万用表串联在被测电路中时，取样电阻的阻值会对被测电路的工作状态产生一定的影响，在使用时应注意。

电流的直接测量法要求断开回路后再将电流表串连接入，往往比较麻烦，容易疏忽而造成测量仪表的损坏。当被测支路内有一个定值电阻R可以利用时，可以测量该电阻两端的直流电压U，然后根据欧姆定律算出被测电流：I=U/R。这个电阻R一般称为电流取样电阻。

当然，当被测支路无现成的电阻可利用时，也可以人为地串入一个取样电阻来进行间接测量，取样电阻的取值原则是对被测电路的影响越小越好，一般为1～10Ω，很少超过100Ω。

2．交流电流的测量

按电路工作频率，交流电流可分为低频、高频和超高频电流。在超高频段，电路或元件受分布参数的影响，电流分布是不均匀的，因此，无法用电流表来直接测量各处的电流值。只有在低频（45～500Hz）电流的测量中，可以用交流电流表或具有交流电流测量挡的普通万用表或数字式万用表，串联在被测电路中进行交流电流的直接测量。而一般交流电流的测量都采用间接测量法，即先用交流电压表测出电压后，用欧姆定律换算成电流。

用间接法测量交流电流的方法与间接法测量直流电流的方法相同，只是对取样电阻有一定的要求。

① 当电路工作频率在20kHz以上时，就不能选用普通线绕电阻作为取样电阻。高频时应用薄膜电阻。

② 由于一般电子仪器都有一个公共地，在测量中必须将所有的地连在一起，即必须共地，因此取样电阻要安排连接在接地端，在LC振荡电路中，要安排在低阻抗端。

这种利用取样电阻的间接测量法，不仅将交流电流的测量转换成交流电压的测量，使得可以利用一切测量交流电压的方法来完成交流电流的测量，而且还可以利用示波器观察电路中电压和电流的相位关系。

1.1.4 频率和周期的测量

时间和频率是电子技术中两个重要的基本参量。目前，在电子测量中，时间和频率的测量精确度是最高的。在检测技术中，常常将一些非电量或其供电参量转换成频率进行测量。

与其他各种物理测量相比，时间与频率测量具有如下特点：

① 时频测量具有动态性质。

② 测量精度高。

③ 测量范围广。

④ 频率信息的传输和处理比较容易。

1．周期的测量

1）利用示波器测量时间

利用示波器测量信号周期的步骤如下：

① 观察信号的波形，使波形稳定。

② 将示波器扫描速度微调旋钮调到校准位置，扫描选择开关t/div的刻度值即为屏幕上X轴方向每格的时间值。根据示波管屏幕上所显示的一个周期的波形在水平轴上所占的格数可直接读出信号的周期。为了保证测量精度，被测波形在屏幕上所显示的一个周期应占有足够的格数，为此应将扫描开关置于合适的挡位（扩展位×10开关应在按下的位置，否则，应将所得结果除以10）。

2）用计数器测周期

电子计数器测周期电路构成与测频电路类似，包括输入整形电时标、时基产生电路、主门电路、计数显示及逻辑控制电路等。测量的原理框图如图1-1-14所示。

测量周期时，被测信号放大整形后成方波脉冲，形成时基，控制闸门，使主门开放的时间等于被测信号周期T _x 。晶体振荡器产生标准振荡信号f _c ，经k分频输出频率f _s 、周期为T _s 的时标脉冲。时标脉冲在主门开放时间进入计数器，计数器对通过主门的脉冲个数进行计数。若计数值为n，则

T _x =nT _s

式中：n为通过主门的脉冲个数；T _x 为被测信号的周期；T _s 为标准晶振分频后形成的时标周期。

标准晶振分频后的频率为

式中：k为分频系数；f _c 为标准晶振的振荡频率；f _s 为标准晶振分频后的频率。

2．频率的测量

1）用示波器测量频率

（1）利用示波器测量周期来确定频率

测周期的方法在前面已经介绍，将被测信号加到示波器的Y通道，在荧光屏上侧量被测信号的周期。利用示波器测出周期T，计算出f=1/T。

（2）利用李莎育图形测量频率

将被测信号分别加到示波器的X通道和Y通道，在示波器显示屏上将出现一个合成图形，这个图形就是李莎育图形。李莎育图形随两个输入信号的频率、相位、幅度不同，所呈现的波形也不同。假定Y轴输入信号的频率是X轴输入标准信号频率的两倍，幅度相等，且是同时通过零点的正弦波，其李莎育图形如图1-1-15和图1-1-16所示。

2）用计数器测量频率

电子计数器测频是严格按照频率的定义进行的。测量的原理框图如图1-1-17所示。

它在某个已知的标准时间间隔T _s 内，测出被测信号重复的次数N，然后由公式f=N/T _s 计算出频率。