Keithley Instruments Inc. - 电路 / 基础电子实验室

• 概述	• 测量范例	• 测试方案	• 常用产品
• 相关材料	• 其它应用领域

概述

基础电路和电子器件实验是学生最初接触的电子工程实验课程之一。在此实验课程中，学生要熟悉用数字万用表（DMM）、电源、函数发生器和示波器等实验仪器进行基础电子测量。学生一旦形成使用这些工具的某些能力就开始学习电阻器、二极管、晶体管和运放等基础元器件如何工作。在实验课程结束时，学生应当能设计、组装和使用基础电子电路并且拥有必要的测量和分析电路设计的技能。

吉时利提供各种教育实验仪器用于加快和简化此类实验教学。作为电子实验仪器的领先制造商，吉时利非常了解牢固理解测量科学的重要性，特别是工程专业的学生。为了让实验教学更有指导性，吉时利还提供非常适合学生在电路和基础电子实验课程中使用的各种实验室仪器，例如吉时利的 2000 系列 DMM 以及 2400 系列和 2600A 数字源表。

测量范例

例1：

使用 DMM 进行 2 线电阻测量与 4 线电阻测量

欧姆定律指出电路元件两端的电压 V 与流经电路元件的电流 I 和此元件的电阻 R 的关系：R = V/I。

2 端 DMM 通过测试线输出测试电流最终流入 DMM 的 HI-LO 输入端子。这种 2 线欧姆系统适合大多数电阻测量应用。然而，测试线的 I-R 压降会导致 (R_L) 在较低电阻的测量中准确度明显降低。参见左边的图。

４线欧姆测量或 Kelvin 测量通过将两条高阻抗电压感测线引出至未知电阻 R_X，从而避开了 R_L两端的电压降。由于高输入阻抗导致感测电路中的电流非常小，因此测试线实际上没有 I-R 压降，而且在两个感测端子看到的电压与 R_X 两端形成的电压相等。

例2：

将源测量单元用作电压表、电流表、欧姆表、电源或源负载以测量电压、电流、电阻以及I-V特性分析和曲线跟踪。

源测量单元或 SMU 能用作独立的恒压源或恒流源并用作单独的电压表或电流表。然而，SMU 的真正优势在于同时进行源和测量——例如在电阻测量中，对被测器件（负载）施加电压并测量负载上通过的电流，或着对负载提供电流并测量负载两端的压降。SMU 的基本拓扑结构和各种 SMU 的配置如左边所示。

SMU 是 I-V 特性分析测试的核心仪器，例如探测二极管和晶体管的基本原理。SMU 能让您测量二极管的正向电压、反向漏电和反向击穿电压。两台 SMU 结合使用就让学生理解晶体管的原理，例如进行阈值电压、β 和跨导参数测试以及产生半导体曲线族，如下图所示。

例3：

产生基本电信号或波形以测试电子电路

所有电子工程专业的学生都要与信号或波形打交道。在基础电路和电子实验中，学生要研究正弦波、方波、斜波、脉冲和噪声等信号波形如何通过电子电路。用于生成这些信号的基本工具是函数发生器。在这些仪器产生的信号中，幅度、频率和波形等参数很容易控制。结合强大的波形发生软件，学生就能快捷地进行电子电路实验。

KiWAVE 软件—— 此波形应用软件允许学生创建正弦波、方波、斜波、脉冲和噪声等标准波形以及管理波形存储器。KiWAVE 能让用户查看真实单元中的波形并进行编辑。然后，波形能上载到吉时利的任意波形/函数发生器中。

Example scope plots of a sine, square, and ramp or triangle waveform.

例4：

使用高性能 50MHz 任意波形/函数发生器产生特殊波形和基本无线电载波和调制。

常常需要创建非常规的正弦波、方波或斜波等电气波形。为了实现这个目标，可以采用任意波形/函数发生器。为了在教学实验中简化波形发生，推荐使用波形发生软件，例如吉时利的 KiWAVE 应用软件。

KiWAVE 波形发生软件——这是使用 KiWAVE 软件产生一个简单同步波形的例子。

同步波形图

阻尼波形图

噪声波形图

心电波形图

AM 调制波形图

FM 调制波形图

频移键控波形图

脉冲宽度调制波形图

测试方案

DMMs 是电压、电流和电阻等基础测量最常用的测试设备类型。吉时利 2000 系列高性能、精密 DMM 符合电路和基础电子实验的所有测量要求。初级 2100型提供 11 种涵盖最常用测量参数的测量功能，包括电压、电阻、电流和 RTD 温度测量等标准 DMM 功能及 mX+B、dB 和 dBm 等较专业测量应用的数学单位。

2100 型数字万用表

对于二极管、晶体管和运放等有源器件的测量，吉时利 2400 系列数字源表和 2600 系列数字源表在一台机箱内结合了多种测试仪器。

2602A 型双通道数字源表

2602A 结合了精密电源、真电流源和 DMM 的功能。2600A 系列还包含任意波形发生器、带测量功能的电压或电流脉冲发生器、电子负载和触发控制器。这种内建的功能性就不再像以前那样需要占用大量测试空间的多台实验仪器。通过使用这些仪器和下面示出的吉时利 LabTracer 软件，学生只用点击鼠标就能进行测量，而以前需要使用昂贵的曲线跟踪仪才能执行这种测量。

对于学生实验台的信号发生或波形发生，吉时利兼具业界最佳性能和最实惠价格的 3390 型任意波形/函数发生器以无可比拟的价格为学生实验提供卓越的波形发生功能和灵活性。

3390 能产生高度稳定和准确的波形，从而能让学生创建几乎任何想得到的波形。它用直接数字频率合成（DDS）技术实现这种性能和功能水平。3390 所拥有的优异信号质量是结合高分辨率、快速上升时间和下降时间以及深度存储器的结果。优异的信号质量和低价格使其成为 50MHz 及以下带宽应用的理想方案。这款仪器简单易用。在大多数情况下，在前面板上按一个按钮或者在 PC 上点鼠标一两次就能产生或修改波形。