任务1.4 常用仪器、仪表和工具使用
1.4.1 数字万用表、机械万用表测电压
1.指针万用表和数字万用表的区别与选用
指针表读取精度较差，但指针摆动的过程比较直观，其摆动速度和幅度有时也能比较客观地反映被测量的大小（比如测监视器数据总线SDL在传送数据时的轻微抖动）；数字表读数直观，但数字变化的过程看起来很杂乱，不太容易观看。
指针表内一般有两块电池，一块低电压的1.5V，一块是高电压的9V或15V，其黑表笔相对红表笔来说是正端。数字表则常用一块6V或9V的电池。在电阻挡，指针表的表笔输出电流相对数字表来说要大很多，用R×1Ω挡可以使扬声器发出响亮的“哒”声，用R×10kΩ挡甚至可以点亮发光二极管（LED）。
在电压挡，指针表内阻相对数字表来说比较小，测量精度相比较差，因此在某些高电压微电流的场合无法测量准确，因为其内阻会对被测电路造成影响（比如在测CRT监视器显像管的加速级电压时测量值会比实际值低很多）。数字表电压档的内阻很大，至少在兆欧级，对被测电路影响很小。但极高的输出阻抗使其易受感应电压的影响，在一些电磁干扰比较强的场合测出的数据可能是虚假的。
总之，在相对来说大电流高电压的电路测量中适用指针表，比如电机控制电路等。在低电压小电流的数字电路测量中适用数字表，比如监视器、显示器、BP机手机等。但这不是绝对的，可根据情况选用指针表和数字表。
2.万用表使用技巧
（1）测喇叭、耳机、动圈式话筒。用R×1Ω挡，任一表笔接一端，另一表笔点触另一端，正常时会发出清脆响量的“哒”声。如果不响，则是线圈断了，如果响声小而尖，则说明喇叭、耳机、动圈式话筒可能有擦边问题，不能用。
（2）测电阻。用机械表测量电阻时，主要是要选好量程，当指针指示于1/3～2/3满量程时测量精度最高，读数最准确。测量时要注意，在用R×10k电阻挡测大阻值电阻时，不可将手指捏在电阻两端，这样人体电阻会使测量结果偏小。
（3）测稳压二极管。我们通常所用到的稳压管的稳压值一般都大于1.5V，而指针表的R×1k以下的电阻挡是用表内的1.5V电池供电的，这样，用R×1k以下的电阻挡测量稳压管就如同测二极管一样，具有完全的单向导电性。但指针表的R×10k挡是用9V或15V电池供电的，在用R×10k测稳压值小于9V或15V的稳压管时，反向阻值就不会是∞，而是有一定阻值，但这个阻值还是要大大高于稳压管的正向阻值的。如此，我们就可以初步估测出稳压管的好坏。
用万用表测量常见安防设备电流，对于学生日后处理故障很有帮助，在用万用表测量常见安防设备电流时，应注意测量时万用表要与设备串联。
1.4.2 数字万用表、机械万用表测二极管、三极管
1.二极管的测量
万用表置R×1k挡，两表笔分别接二极管的两极，若测得的电阻较小（硅管数千欧、锗管数百欧），说明二极管的PN结处于正向偏置，则黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。反之，二极管处于反向偏置时，如图1.43所示，呈现的电阻较大（硅管约数百千欧以上，锗管约数百千欧），则红表笔接的是正极，黑表笔接的是负极。若正反向电阻均为无穷大或均为零或比较接近，说明二极管内部开路或短路或性能变差。
图1.43 用指针万用表测二极管反向电阻
由于发光二极管不发光时，其正反向电阻均较大且无明显差异，故一般不用万用表判断发光二极管的极性。常用的办法是将发光二极管与一几百欧（如330Ω）的电阻串联，然后加3～5V的直流电压，若发光二极管亮，说明二极管正向导通，则与电源正端相接的为正极，与负端相接的为负极。如果二极管反接则不亮。要特别说明的是，不少人测试发光二极管的方法不正确。如用9V层叠电池直接点亮发光二极管，虽然可正常点亮，但这种做法在理论上是完全错误的。
发光二极管的外特性与稳压二极管相同，导通时其端压为1.9V左右（φ5mm）。当它与电源相连时，回路中必须设置限流电阻，否则一旦外加电压超过导通压降，将由于过流而损坏。直接用层叠电池点亮时可正常点亮不损坏发光二极管，是因为层叠电池有较大的内阻，正是内阻起到了限流作用。如果用蓄电池或稳压电源直接点亮发光二极管，则由于内阻小，无法起到限流作用，顷刻就会将发光二极管烧毁。稳压二极管与变容二极管的PN结都具有正向电阻小反向电阻大的特点，其测量方法与普通二极管相同。但须注意，稳压二极管的反向电阻较普通二极管小。
2.用数字表判断CS9013三极管极性
三极管的内部就像两个二极管组合而成的，如图1.44所示，中间的是基极（B极）。首先要先找到基极并判断是PNP还是NPN管，对于PNP管的基极是两个负极的共同点［图1.44（a）］，NPN管的基极是两个正极的共同点［图1.44（b）］。这时可以用数字万用表的二极管挡去测基极，如图1.45所示。对于PNP管，当黑表笔（连表内电池负极）在基极上，红表笔去测另两个极时一般为相差不大的较小读数（一般0.5～0.8），如表笔反过来接则为一个较大的读数（一般为1）。
图1.44 三极管的内部形式
对于NPN表来说则是红表笔（连表内电池正极）连在基极上。从图1.46可以得知9013为NPN管，中间的管脚为基极。
找到基极和知道是什么类型的管子后，就可以来判断发射极和集电极了，将万用表置于hFE挡上，9013插下到NPN的小孔上，B极对上面的B字母。读数，再把它的另二脚反转，再读数，如图1.46所示。读数较大的那次极性就对上表上所标的字母，这时就对着字母去认9013的C、E极。其他的三极管判断方法类似。
图1.45 万用表的二极管测量挡
图1.46 判断基极和管型
3.用机械表测量判断A1015的极性
利用指针万用表判别A1015三极管的类型和极性，其步骤如下：
（1）判别基极B和管型时万用表置于R×1k挡，先将红表笔接某一假定基极B，黑表笔分别接另两个极，如果电阻均很小（或很大），而将红、黑两笔对换后测得的电阻都很大（或很小），则假定的基极是正确的。基极确定后，红笔接基极，黑笔分别接另两个极时测得的电阻均很小，则此管为PNP型三极管（反之为NPN型），测试电路如图1.47所示。
图1.47 判断三极管基极图
（2）判别发射极E和集电极C如图1.48所示。若被测管为PNP三极管，假定红笔接的是C极，黑笔接的是E极。用手指捏住B、C两极（或在B、C间串接个100k电阻）但不要使B、C直接接触。若测得电阻较小（即Ic大），再将红黑两笔互换后测得的电阻较大（即Ic小），则红笔接的是集电极C（按照同样方法可以判别NPN型三极管的极性），黑笔接的是发射极E，如果两次测得的电阻相差不大说明管子的性能较差。
4.在路测二极管、三极管、稳压管好坏
在实际电路中，三极管的偏置电阻或二极管、稳压管的周边电阻一般都比较大，大都在几百几千欧姆以上，这样就可以用万用表的R×10Ω或R×1Ω挡来在路测量PN结的好坏。在测量时，用R×10Ω挡测PN结应有较明显的正反向特性，一般正向电阻在R×10Ω挡测时表针应指示在200Ω左右，在R×1Ω挡测时表针应指示在30Ω左右。如果测量结果正向阻值太大或反向阻值太小，都说明这个PN结有问题，这个管子也就有问题了。这种方法对于维修时特别有效，可以非常快速地找出坏管，甚至可以测出尚未完全坏掉但特性变坏的管子。比如当你用小阻值挡测量某个PN结正向电阻过大，如果你把它焊下来用常用的R×1kΩ挡再测，可能还是正常的，其实这个管子的特性已经变坏了，不能正常工作或不稳定了。
图1.48 判断三极管发射极E与集电极C
1.4.3 用电感电容表测量电感电容
1.用胜利6243+电感电容表测量电容。
（1）按下电源开关接通电源。
（2）选择量程开关到相应电容量程。
（3）对电容完全放电。
（4）将黑表笔插入“-”端，红表笔插入“+”端，把电容引脚对应极性接入输入端。
（5）如果显示器显示“1”，表明超过量程范围，此时应选择更高量程测量；如果显示值前有一个或几个零，将量程改换到较低量程档以提高仪表测的分辨率。
在测量中要注意以下情况。
1）如果电容值没有标明，从2nF量程开始逐渐上升直到超量程显示消除并显示读数。
2）仪表的杂散电容在2nF量程上有几个p F的读数，对小电容的测量将产生一定的影响；测量非常低的电容时应该用特别短的导线以避免引入杂散电容；当表笔引入了一个杂散电容值时，测试时把此电容值从测量结果中减去。
3）大电容严重漏电或击穿时，测量将显示一数字值（一般为负数）且不稳定；测量出现此现象时，应借助其他测量工具加以确认。
2.演示测量10pF、100nF电容和100μF电解电容
（1）接通电源，选择量程开关到2nF电容量程，对电容完全放电，将红、黑表笔分别接电容的引脚测量，读数为“13”，减去两线空置的读数“1”（即杂散电容），即12pF，如图1.49所示。
（2）接通电源，选择量程开关到200nF电容量程，对电容完全放电，将红、黑表笔分别接电容的引脚测量，读数为“93.4”，即93.4nF，如图1.50所示。
图1.49 测量10pF瓷片电容图
图1.50 测量100nF聚脂电容
（3）接通电源，选择量程开关到200μF电容量程，对电容完全放电（大电容这点特别重要），将红、黑表笔分别接电容的正极引脚和负极引脚测量，读数为“100.8”，即100.8μF，如图1.51所示。
3.用胜利6243+电感电容表测量电感。
（1）按下电源开关接通电源。
（2）选择量程开关到相应电感量程。
（3）将表笔插入电感两端。
（4）如果显示器显示“1”，表明超过量程范围，此时应选择更高量程测量；如果显示器湿示值前有一个或几个零，将是程改换到低量程档以提高测量的分辨率。
在测量中要注意以下情况：如果电感值没有标明，从2mH量程开始逐渐上升直到超量程显示消除并显示读数，在使用2mH量程时，应先将表笔短路，测得线电感值，然后在实测中减去；测量非常低的电感时应该用特别短的导线以避免引入杂散电感。
4.测量1500μH、高频变压器和滤波器的绕组电感量
（1）接通电源，选择量程开关到2mF电感量程，将红、黑表笔分别接电感的引脚测量，读数为“1.571”，即1.571mH，如图1.52所示。
图1.51 测量100μF电解电容
图1.52 测量1500μH电感
（2）接通电源，选择量程开关到2mF电感量程，将红、黑表笔分别接电感的引脚测量，读数为“0.047”，即0.047mH，如图1.53所示。
（3）接通电源，选择量程开关到2mF电感量程，将红、黑表笔分别接电感的引脚测量，读数为“1”，表明超过量程范围，再选择量程开关到20mF电感量程，读数为“4.32”，即4.32mH，如图1.54所示。
图1.53 测量高频变压器绕组电感
图1.54 测量滤波器绕组电感
【活动回顾与扩展】
1.判断题
（1）一个触发器可保存1位二进制。（）
（2）由与非门组成的基本RS触发器可用RD端和SD端输入的信号直接进行置0或置1。（）
（3）上升沿触发器在时钟脉冲CP=1期间，输出状态随信号变化。（）
（4）同步RS触发器在CP=1期间，输出状态随输入RS端的信号变化。（）
（5）上升沿JK触发器原状态为1，欲使其状态为0，则在时钟脉冲CP上升沿到来前置J=0，K=1。（）
2.简答题
（1）用万用表测量二极管的正向电阻时，为什么不同的欧姆挡测出的阻值各不相同？
（2）什么是仪表的附加误差？
（3）模拟式仪表的指示装置由哪几部分组成，有何用途？
（4）电压表与电流表有何区别？
（5）什么叫电工仪表？