医学电子学实验一

实验一常用电子元器件的识别

一．实验目的

1．了解常用电子元器件的性能、主要技术指标、用途等。

2．掌握用色标法读取色环电阻标称值及其允许偏差的方法。

3．学习使用万用表检测电阻、电容、电感的方法。

4．学习使用万用表判断二极管、三极管的类型和管脚，估测三极管放大倍数的方法。

5．熟悉集成运算放大器管脚的排列。

二．预习要求

1．根据色环电阻的阻值色标表示法读出待测色环电阻的标称值和允许偏差值。

五色环电阻棕、绿、黑、棕、棕蓝、灰、黑、金、红

四色环电阻棕、黑、红、金黄、紫、橙、银2．预习用万用表判断二极管、三极管类型和管脚的方法。

三．实验原理

电子元件是构成电子电路的基本材料，熟悉各种电子元件的性能及其测试方法，了解其用途等对完成电子电路的设计、安装和调试十分重要。

电阻器、电位器、电容器、电感器、二极管、三极管是电子电路中应用最多的元件。

1.电阻器

(1) 种类：

电阻器的种类较多，按制作的材料不同，可分为合成（实芯）电阻器、碳膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻器。碳膜电阻器具有较好的稳定性（指电压、温度的变化对阻值的影响较小），而且适用于高频工作；金属膜电阻器各方面的性能均优于碳膜电阻器，其缺点是售价较高；线绕电阻器的最大优点是阻值精确、功率范围大，但是它不适用于高频工作。

除上述电阻器以外，还有一类特殊用途的电阻器——光敏、气敏、压（力）敏、（电）压敏、热敏电阻器等，它们的阻值随着外界光线的强弱、某种气体浓度的高低、压力的大小、电压的高低、温度的高低而变化。

电阻器的主要参数有：标称阻值、阻值偏差和额定功率。

标称阻值是指电阻体表面上标注的电阻值；

阻值偏差是指电阻体表面上标注的电阻值的偏差；

额定功率是指在一定大气压力和规定的温度下，电阻器在直流或交流电路中长期连续工作所允许承受的最大功率。

(2) 性能测量：

电阻器的类别及其主要技术参数的数值一般都标注在它的外表面上。如附录二所述，当其参数标志因某种原因而脱落或欲知道其精确阻值时，就需要进行测量。

对于常用的碳膜电阻器、金属膜电阻器以及线绕电阻器的阻值，可用普通万用电表的电阻档直接测量。

(3)用途

在电路中多用来分压、分流、阻抗匹配、限流、滤波（与电容结合）等。

2．电位器

（1）种类

根据所用材料的不同，电位器可分为线绕电位器和非线绕电位器两大类；根据结构的不同，电位器又可分为单圈电位器、多圈电位器，单连、双连和多连电位器，在这些电位器中，又分为带开关电位器、锁紧和非锁紧型电位器等；根据调节方式的不同，电位器还可分为旋转式电位器和直滑式电位器两种类型。

（2）性能测量

具体检测时，可以先测量一下它的阻值，即两端片之间的阻值应等于其标称值，然后再测量它的中心端片与电阻体的接触情况。这时万用表仍工作在电阻档上，将一只表笔接电位器的中心焊片，另一只表笔接其余两端片中的任意一个。慢慢将其转柄从一个极端位置旋转到另一个极端位置，其阻值应从零（或标称值）连续变化到标称值（或零）。整个旋转过程中，读数应连续变化。在电位器转柄的旋转过程中，应感觉平滑，不应有过松或过紧现象，也不应出现响声。

（3）用途

广泛应用于各种电子电路、电子仪器和家用电器产品中。

3．电容器

(1) 种类

电容器的种类较多，按介质不同可分为纸介电容器、有机薄膜电容器、涤纶电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容器、云母电容器、电解电容器等；按结构不同可分为固定电容器、可变电容器、微调（俗称半可变）电容器等。

（2）用电容档直接检测电容器的容量

某些数字万用表具有测量电容的功能，其量程分为2000p、20n、200n、2μ和20μ五档。测量时可将已放电的电容两引脚直接插入表板上的Cx插孔，选取适当的量程后就可读

取显示数据。

2000p档，宜于测量小于2000pF的电容；20n档，宜于测量2000pF至20nF之间的电容；200n档，宜于测量20nF至200nF之间的电容；2μ档，宜于测量200nF至2μF之间的电容；20μ档，宜于测量2μF至20μF之间的电容。

经验证明，有些型号的数字万用表（例如DT890B＋）在测量50pF以下的小容量电容器时误差较大，测量20pF以下电容几乎没有参考价值。此时可采用串联法测量小值电容。

方法是：先找一只220pF左右的电容，用数字万用表测出其实际容量C1,然后把待测小电容与之并联测出其总容量C2，则两者之差（C1－C2）即是待测小电容的容量。用此法测量1～20pF的小容量电容很准确。

(3) 电解电容器性能测量

对电解电容器的性能测量，最主要的是容量和漏电流的测量。对正、负极标志脱落的电容器，还应进行极性判别。

利用指针万用表测量电解电容器的漏电流时：可用指针万用表电阻档（一般用Ｒ １k 档）测电阻的方法来估测，黑表笔应接电容器的“＋”极，红表笔接电容器的“－”极。此时表针迅速向右摆动，然后慢慢退回。待不动时指示的电阻值越大表示漏电流越小。此时的电阻值就是电容器的漏电阻，一般应大于几百到几千欧。对存放时间很久的电容器，测量时间应大于半分钟，或者采取贮能措施（即先加低电压，经一定时间后，再逐渐加至额定电压）后再进行测量。若指针向右摆动后不再摆回，说明电容器已击穿；若指针根本不向右摆，说明电容器内部断路或电解质已干涸而失去容量。

上述测量电容器漏电的方法，还可以用来鉴别电容器的正、负极和估计其容量大小。对失掉正、负极标志的电解电容器，可先假定某极为“＋”极，让其与指针万用电表的黑表笔相接，另一个电极与指针万用电表的红表笔相接，同时观察并记住表针向右摆的幅度；将电容放电后，两只表笔对调重新测量。在两次测量中，若表针最后停留的摆动幅度较小，则说明该次对其正、负极的假设是对的，对某些铝壳电容器来说，其外壳为负极，中间的电极为正极。

数字式万用表对电解电容正、负极性的判别：福禄克万用表无法判断极性

利用数字万用表的蜂鸣器档，可以快速检查电解电容器的质量好坏。将数字万用表拨至蜂鸣器档，用两支表笔分别与被测电容器Cx的两个引脚接触，应能听到一阵短促的蜂鸣声，随即声音停止，同时显示溢出符号“1”。接着，再将两支表笔对调测量一次，蜂鸣器应再发声，最终显示溢出符号“1”，此种情况说明被测电解电容基本正常。

(4) 用途

电容器是一种储能元件，具有储存电能的作用，在电路中多用来滤波、隔直、交流耦合、

交流旁路及与电感元件组成振荡回路等。

4．电感器

(1)种类

常用的电感器有固定电感器、微调电感器、色码电感器等。变压器、阻流圈、振荡线圈、偏转线圈、天线线圈、中周、继电器以及延迟线和磁头等，都属电感器。它们在电路中各起不同的作用，但在通电后都具有储存磁能的特征。

(2) 电感器性能的测量

一般用Q表或电容电感表测电感器的电感量。用万用表电阻档检查线圈的好坏，若电阻无限大则该线圈已断路，不能使用。

(3) 用途

电感器具有阻交流通直流的特性，广泛应用于调谐、振荡、耦合、匹配、滤波等电路中。

5.半导体分立器件

(1) 半导体二极管

1)分类

半导体二极管（以下简称二极管）是内部具有一个PN结，外部具有两个电极的一种半导体器件。二极管有多种类型，按制作的材料不同，分为锗二极管和硅二极管；按制作工艺不同，分为面结型二极管、点接触型二极管；按用途不同，又可分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、光敏二极管等。

2)普通二极管的检测

对二极管进行检测，主要是鉴别它的正、负极性及其单向导电性能。

测量二极管的正、反向电阻

通常小功率锗二极管的正向电阻值为300～500Ω，硅管为1kΩ或更大些。锗管反向电阻为几十千欧，硅管反向电阻在500kΩ以上（大功率二极管的数值要小得多）。正反向电阻的差值越大越好。

①判别二极管极性

根据二极管正向电阻小，反向电阻大的特点可判别二极管的极性。

指针式万用表：拨到欧姆档（一般用R?100或R?1k档，不要用R?1档或R?10k档，因为R?1档使用的电流太大，容易烧坏管子，而R?10k档使用的电压太高，可能击穿管子），表棒分别与二极管的两极相连，测出两个阻值，在测得阻值较小的一次测量中，与黑表棒相接的一端就是二极管的正极。同理在测得阻值较大的一次测量中，与黑表棒相接的一端就是二极管的负极。如果测得的反向电阻很小，说明二极管内部已短路；若正向电阻很大，则说明二极管内部已断路。在这两种情况下二极管就不能使用了。

数字式万用表：拨到二极管档，表笔分别与二极管的两极相连，看读数，如果显示OL （正常的反向阻值），再把表笔对调，若显示0.5xx（正常的硅二极管正向压降，锗二极管饰0.3xx）说明二极管是良好的，此时，红笔接的是正极，黑笔是负极。

(2) 半导体三极管

1)分类

三极管的种类较多，按使用的半导体材料不同，可分为锗三极管和硅三极管两类。目前国产锗三极管多为PNP型，硅三极管多为NPN型；按制作工艺不同，可分为扩散管、合金管等；按功率不同，可分为小功率管、中功率管和大功率管；按工作频率不同，可分为低频管、高频管和超高频管；按用途不同，又可分为放大管和开关管等。

2)用万用表判别管脚和管型的方法

用万用表判别管脚的根据是：把晶体管的结构看成是两个背靠背的PN结，如图1所示，对NPN管来说，基极是两个结的公共阳极，对PNP管来说，基极是两个结的公共阴极。

NPN管：管：

图 1

指针式万用表：

①判断三极管的基极

对于功率在1W以下的中小功率管，可用万用表的R?100或R?1k档测量，对于功率在1W以上的大功率管，可用万用表的R?1或R?10档测量。

用黑表棒接触某一管脚，用红表棒分别接触另两个管脚，如表头读数都很小，则与黑表棒接触的那一管脚是基极，同时可知此三极管为NPN型。若用红表棒接触某一管脚，而用黑表棒分别接触另两个管脚，表头读数同样都很小时，则与红表棒接触的那一管脚是基极，同时可知此三极管为PNP型。用上述方法既判定了晶体三极管的基极，又判别了三极管的类型。

②判断三极管发射极和集电极

以NPN型三极管为例，确定基极后，假定其余的两只脚中的一只是集电极，将黑表棒接到此脚上，红表棒则接到假定的发射极上。用手指把假设的集电极和已测出的基极捏起来（但不要相碰），看表针指示，并记下此阻值的读数。然后再作相反假设，即把原来假设为集电极的脚假设为发射极。作同样的测试并记下此阻值的读数。比较两次读数的大小，若前者阻值较小，说明前者的假设是对的，那么黑表棒接的一只脚就是集电极，剩下的一只脚便是发射极。

若需判别是PNP型晶体三极管，仍用上述方法，但必须把表棒极性对调一下。

数字式万用表判别方法：

将档位调至二极管档，用黑表笔接触某一管脚，用红表笔分别接触另两个管脚，如果两个都通，则是PNP型，且与黑表笔接触的那一管脚是基极。如果都不通，分两种情况，1.表笔调过来两边都通，则是NPN，红笔接的是基极，2.表笔调过来一个通，另一个不通，那是PNP，那调过后通的是基极。红表笔接任一脚，黑笔去碰另两脚，一个通一个不通，调过来两个都不通，则是PNP，之前黑笔能通的是基极。

3) 用万用表估测电流放大系数β

指针式万用表：将指针式万用表拨到相应电阻档按管型将万用表表棒接到对应的极上（对NPN型管，黑笔接集电极，红笔接发射极，对PNP型管黑笔接发射极，红笔接集电极）。测量发射极和集电极之间的电阻，再用手捏着基极和集电极，观察表针摆动幅度大小。摆动越大，则β越大。手捏在极与极之间等于给三极管提供了基极电流I b，I b的大小和手的潮湿程度有关。也可接一只50~100kΩ的电阻来代替手捏的方法进行测试。

一般的万用表具备测β的功能，将晶体管插入测试孔中就可以从表头刻度盘上直读β值。若依此法来判别发射极和集电极也很容易，只要将e、c脚对调一下，在表针偏转较大的那一次测量中，从万用表插孔旁的标记就可以直接辨别出晶体管的发射极和集电极。

数字式万用表：

用6V电池将三极管发射极与集电极相连（pnp管正极接发射极、NPN管正极接集电极），然后从集电极对基极接一支600K电阻，根据欧姆定律计算，这时供给基极的电流为10uA，那么这时测量三极管集电极的电流，用该电流值除以基极电流得到的就是该管的放大倍数。

6.集成运算放大器

集成电路是在半导体晶体管制造工艺的基础上发展起来的新型电子器件，它将晶体管和电阻、电容等元件同时制作在一块半导体硅片上，并按需要连接成具有某种功能的电路，然后加外壳封装成一个电路单元。集成运算放大器是集成电路中常见的器件，是一个具有两个不同相位的输入端、高增益的直流放大器。常用的集成运算放大器有单运放μA741（LM 741、CP741等均属同一型号产品）、双运放μA747、四运放μA324等不同型号的运放。不同型号的管脚功能是不一样的，使用时需根据产品说明书，查明各管脚的具体功能。附录中附有本实验项目中所使用的集成电路管脚的功能图。集成运放的管脚编号一般是：从正面左下端参考标志开始按逆时针顺序依次为1、2、3??，如图2所示。

图2 集成运放管脚的排列顺序

四.实验设备

五．实验内容

1.电阻器和电位器的识别

（1）在元件盒中分别取出一个5色环电阻和一个4色环电阻，记下色标并读出该色环电阻的标称阻值及允许偏差，记录于表1中。用万用表测量其阻值。

表1

（2）在元件盒中取出一个电位器，读出其标称值。用万用表测量其阻值并观测其最大阻值R max和最小阻值R min。

思考题：为什么每次测量电阻值之前需调好万用表的零点？测量电阻值时为什么不能用双手同时捏住电阻器两端？

2．电容器识别

（1）在元件盒中取出普通电容三只，读出其标称职，用万用表测量其实际电容

（2）取出10μF和100μF两只电解电容，记下其耐压值和容量标称值。

注意在交换表笔进行第二次测量时，应先将电容两极短路一下，然后再测，防止电容器内积存的电荷经万用表放电，烧坏表头。

表2-1

表2-2

3．电感器的识别

（1）在元件盒中取出电感器，读出该电感的标称值及允许偏差。

（2）用万用表电阻档测量电感器的损耗电阻，把以上识别与测量的结果填入表3中。

表3

4. 二极管极性、正、反向电阻的测量、管型的识别

（1）在元件盒中取出两只不同型号的二极管，用万用表鉴别二极管的极性。

（2）判别二极管的管型（硅管或锗管）。

表4

5. 三极管类型、管脚的判别与β值估测

在元件盒中取出3DG6B和3AX31B型三极管，根据实验原理介绍的方法进行如下测量：

（1）类型判别（判别三极管是PNP型还是NPN型），并确定基极b。

（2）判断三极管集电极c和发射极e，估测三极管的β值大小。

把以上测量结果填入表5中，在图4中标出管脚名称。图

表5

6.熟悉集成运算放大器管脚排列

在元件盒中取出集成运算放大器LM741，按实验原理中介绍的方法，掌握集成运算放大器管脚的排列。（画图表示）

六、实验报告要求

1. 列出各组实验数据表格，回答思考题。

2. 写出判别、测量常用电子元件中出现的问题和解决的办法。

附录：

一、常用电子元器件型号命名法及主要技术参数

（一）．电阻器和电位器

1．电阻器和电位器的型号命名方法

表8 电阻器型号命名方法

例：精密金属膜电阻器

R J 7 3

第四部分：序号

第三部分：类别（精密）

第二部分：材料（金属膜）

第一部分：主称（电阻器）

2．电阻器的主要技术指标

(1) 额定功率

电阻器在电路中能长时间连续工作不损坏，或不会显著改变其性能所允许消耗的最大功率称为电阻器的额定功率。电阻器的额定功率并不是电阻器在电路中工作时一定要消耗的功率，而是电阻器在电路工作中所允许消耗的最大功率。不同类型的电阻具有不同系列的额定功率。

(2) 标称阻值

阻值是电阻的主要参数之一，不同类型的电阻，阻值范围不同，不同精度的电阻其阻值系列亦不同。根据国家标准，常用的标称电阻值系列如表9所示。E24、E12和E6系列也适用于电位器和电容器。

表9 标称值系列

表中数值再乘以10n

，其中

n 为正整数或负整数。

(3) 允许误差等级(见表10)

表10 电阻的精度等级

3．电阻器的标志内容及方法

(1) 文字符号直标法：用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称阻值，额 定功率、允许误差等级等。符号前面的数字表示整数阻值，后面的数字依次表示第一位小数阻值和第二位小数阻值，其文字符号所表示的单位如表11所示。如1R5表示1.5Ω，2K7表示2.7k Ω，R33表示0.33Ω。

表11

例如： RJ71－0.125－5k1－II

允许误差±10% 标称阻值(5.1k Ω) 额定功率1/8W 型号

由标号可知，它是精密金属膜电阻器，额定功率为1/8W ，标称阻值为5.1k Ω，允许误差为±10%。

(2) 色标法： 色标法是将电阻器的类别及主要技术参数的数值用颜色（色环或色点） 标注在它的外表面上。色标电阻（色环电阻）器可分为三环、四环、五环三种标法。其含义

如图6和图7所示。

标称值第一位有效数字

标称值第二位有效数字

标称值有效数字后0的个数

允许误差

图6 两位有效数字阻值的色环表示法

三色环电阻器的色环表示标称电阻值（允许误差均为±20%）。例如，色环为棕黑红，表示10?102＝1.0kΩ±20%的电阻器。

四色环电阻器的色环表示标称值（二位有效数字）及精度。例如，色环为棕绿橙金表示15?103＝15kΩ±5%的电阻器。

五色环电阻器的色环表示标称值（三位有效数字）及精度。例如，色环为红紫绿黄棕表示275?104＝2.75MΩ±1%的电阻器。

一般四色环和五色环电阻器表示允许误差的色环的特点是该环离其它环的距离较远。较标准的表示应是表示允许误差的色环的宽度是其它色环的（1.5～2）倍。

有些色环电阻器由于生产不规范，无法用上面的特征判断，这时只能借助万用表判断。

标称值第一位有效数字

标称值第二位有效数字

标称值第三位有效数字

标称值有效数字后0的个数

允许误差

图7 三位有效数字阻值的色环表示法

4．电位器的主要技术指标

(1) 额定功率

电位器的两个固定端上允许耗散的最大功率为电位器的额定功率。使用中应注意额定功率不等于中心抽头与固定端的功率。

(2) 标称阻值

标在产品上的名义阻值，其系列与电阻的系列类似。

(3) 允许误差等级

实测阻值与标称阻值误差范围根据不同精度等级可允许±20%、±10%、±5%、±2%、±1%的误差。精密电位器的精度可达±0.1%。

(4) 阻值变化规律

指阻值随滑动片触点旋转角度（或滑动行程）之间的变化关系，这种变化关系可以是任何函数形式，常用的有直线式、对数式和反转对数式（指数式）。

5．电位器的一般标志方法

WT－2 3.3k ±10%

允许误差±10%

标称阻值3.3kΩ

额定功率2W

碳膜电位器

（二）．电容器

1．电容器型号命名法

表12 电容器型号命名法

示例：

铝电解电容器

C D 1 1

第四部分：序号

第三部分：特征分类（箔式）

第二部分：材料（铝）

第一部分：主称（电容器）

(1) 电容器的耐压：常用固定式电容的直流工作电压系列为：6.3V，10V，16V，25V，40V，63V，100V，160V，250V，400V。

(2) 电容器容许误差等级：常见的有七个等级如表13所示。

表13

(3) 标称电容量：

表14 固定式电容器标称容量系列和容许误差

注：标称电容量为表中数值或表中数值再乘以n

10，其中n为正整数或负整数，单位为pF。 3．电容器的标志方法

(1)直标法容量单位：F（法拉）、μF（微法）、nF（纳法）、pF（皮法或微微法）。

1法拉=6

10微微法， 1纳法=3

10微微法

10纳法=6

10微微法，1微法=3

10微法=12

例如：4n7 ——表示4.7nF或4700pF，0.22 ——表示0.22μF，51 ——表示51pF。

有时用大于1的两位以上的数字表示单位为pF的电容，例如101表示100 pF；用小于1的数字表示单位为μF 的电容，例如0.1表示0.1μF。

(2) 数码表示法一般用三位数字来表示容量的大小，单位为pF。前两位为有效数字，后一位表示位率。即乘以10i，i为第三位数字，若第三位数字9，则乘10-1。如223J代表22?103pF＝22000pF＝0.22μF，允许误差为±5%；又如479K代表47?10-1pF，允许误差为±5%的电容。这种表示方法最为常见。

（3）色码表示法这种表示法与电阻器的色环表示法类似，颜色涂于电容器的一端或从顶端向引线排列。色码一般只有三种颜色，前两环为有效数字，第三环为位率，单位为pF。有时色环较宽，如红红橙，两个红色环涂成一个宽的，表示22000pF。

（三）．电感器

1．电感器的分类

常用的电感器有固定电感器、微调电感器、色码电感器等。变压器、阻流圈、振荡线圈、偏转线圈、天线线圈、中周、继电器以及延迟线和磁头等，都属电感器种类。

(1) 电感量:

在没有非线性导磁物质存在的条件下，一个载流线圈的磁通量与线圈中的电流成正比 其比例常数称为自感系数，用表示，简称为电感。即：

L I

Φ=

式中：?＝磁通量 I ＝电流强度

(2) 固有电容：线圈各层、各匝之间、绕组与底板之间都存在着分布电容。统称为电感 器的固有电容。

(3) 品质因数：

电感线圈的品质因数定义为：

R L

Q ω=

式中：ω－工作角频率，L －线圈电感量，R －线圈的总损耗电阻 (4) 额定电流：线圈中允许通过的最大电流。 (5) 线圈的损耗电阻：线圈的直流损耗电阻。

2．电感器电感量的标志方法

(1) 直标法。单位H （亨利）、mH （毫亨）、μH （微亨）、 (2) 数码表示法。方法与电容器的表示方法相同。

(3) 色码表示法。这种表示法也与电阻器的色标法相似，色码一般有四种颜色，前两种 颜色为有效数字，第三种颜色为倍率，单位为μH ，第四种颜色是误差位。

（四）．半导体分立器件

1．我国半导体分立器件的命名方法

表15 国产半导体分立器件型号命名法

例：1）锗材料NPN型低频大功率三极管 2) 硅材料NPN型高频小功率三极管：

3 A D 50 C 3 D G 201 B

规格号规格号

序号序号

低频大功率低频大功率 PNP型、锗材料 PNP型、锗材料

三极管三极管

2．常用半导体二极管的主要参数

表16 部分半导体二极管的参数

3.常用半导体三极管的主要参数

(1) 3AX51(3AX31)型PNP型锗低频小功率三极管

表17 3AX51(3AX31)型半导体三极管的参数

（2）3DG100(3DG6) 型NPN型硅高频小功率三极管

表18 3DG100(3DG6) 型NPN型硅高频小功率三极管的参数

五．部分模拟集成电路引脚排列

1、运算放大器，如图8所示：

2、集成稳压器，如图9所示：

图8 图9 调

零

端

负

输

入

端

正

输

入

端

负

电

源

输

出

端

正

电

源

调

零

端

输

出

端

输

入

端

调

整

端

二、福禄克15B数字万用表使用方法