专利名称：多功能高频测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量电阻、电容、电感、频率、高频电压、晶体三极管hfe值、高频三极管特征频率的仪表。
现有技术中，对于R、L、C、F、V、hfe、fT参数的测量，每个仪表多只能测量其中的三个参数，且存在造价高、笨重、量程小等缺陷，有待改进。
本实用新型的目的是，设计一种多功能高频参数测量仪，可对上述七种参数进行测量，具有使用方便灵活、测量快捷、造价低的特点，并有较宽的测量范围，为电器维修人员等提供实用的必备工具。
本实用新型的技术方案是，它包括金属外壳和装有被测电感电容插座的LC振荡器、有高频检测信号输入插座的串联分压电路、低频信号源、有相应插座的大、小阻值电阻及大容量电容幅度转换器、高频信号源、两只联动的功能转换开关、高阻输入式电压放大器、频率－幅度转换器、接有晶体管插座的hfe与fT幅度转换器、精密检波器、电磁式表头，所述高频电路分别有屏蔽罩，其设计特点是，所述LC振荡器的输出和串联分压电路的一路输出分别经第一只功能转换开关送至高阻输入电压放大器，所述高阻输入电压放大器的输出送至频率－－幅度转换器变换后经第二只功能转换开关做为精密检波器的输入，接有低频信号源的大、小阻值电阻及大容量电容幅度转换器的输出和串联分压电路的另一路输出分别经第一只功能转换开关送至高阻输入电压放大器，而所述高阻输入电压放大器的输出送至精密检波器，低频信号源的输出和高频信号源的输出分别经第一只功能转换开关送至hfe与fT共用幅度转换器，而所述hfe与fT共用幅度转换器的输出经第二只功能转换开关送至精密检波器，所述精密检波器的输出信号送至电磁式表头，由此构成将所述各被测参数转换成交流信号的幅度而对所述参数进行测量的相应检测电路。
以下结合附图及实施例对本实用新型的结构和工作原理做出进一步说明。
图1是电路结构框图(其中1－串联分压电路，2－低频信号源，3－大、小阻值电阻及大容量电容幅度转换器，4－LC振荡器，5－高阻输入电压放大器，6－频率－－幅度转换器，7－高频信号源，8－hfe与fT幅度转换器，9－精密检波器，10－电磁式表头，Kp、Ko－功能转换开关，图2为图1中方框(1)(2)(3)(4)(7)的实际电路，图3为图1中电路(5)的实际结构，图4为图1中电路(6)的实际结构，图5为图1中电路(9)(10)的实际电路，图6为图1中电路(8)的实际电路，图7为外壳面板结构(其中10－电磁式表头，11－金属外壳，12－晶体管插座，13－被测电感与电容插座，14－高频检测信号输入插座，15－LC选择开关，16－交流电压、大、小阻值电阻及大容量电容档位选择开关，17－被测大阻值电阻插座，18－被测小阻值电阻及大容量电容插座，19－电源开关，20－频率、电感、电容选择开关)。
由图1和图7可知，本实用新型包括金属外壳(11)、装有被测电感与电容插座(13)的LC振荡器(4)、带高频检测信号输入插座(14)的串联分压电路(1)、低频信号源(2)、带有被测大阻值电阻插座(17)和小阻置电阻及大容量电容插座(18)的大、小阻值及大容量电容幅度转换器(3)、高频信号源(7)、两只联动的(单掷多位)功能转换开关Kp与Ko(其中Pa与Ph为开关Kp的公共触片，Q为开关Ko的公共触片)、高阻输入式电压放大器(5)、频率－－幅度转换器(6)、接有晶体管插座(12)的hfe与fT幅度转换器(8)、精密检波器(9)和电磁式(即指针式)表头(10)，其结构特点是，所述LC振荡器(4)的输出和串联分压电路(1)的一路输出分别经功能转换开关Kp送至高阻输入电压放大器(5)，所述放大器(5)的输出送至频率－－幅度转换器(6)变换后经功能转换开关Ko做为精密检波器(9)的输入；接有低频信号源(2)的大小阻值电阻及大容量电容幅度转换器(3)的输出和串联分压电路(1)的另一路输出分别经功能转换开关Kp送至高阻输入电压放大器(5)而该放大器(5)的输出经功能转换开关Ko送至精密检波器(9)，低频信号源(2)的输出和高频信号源(7)的输出分别经功能转换开关Kp送至hfe与fT幅度转换器(8)，而该转换器(8)的输出经功能转换开关Ko送至精密检波器(9)，所述精密检波器(9)的输出信号送至电磁式表头(10)，由此构成将被测的电容R、电容C、电感L、频率F、高频电压V、三极管hfe值、高频三极管特征频率fT转换成相应的交流幅值的测量电路，且所述电路(4)至(9)分别置于屏蔽罩中。
参见图2，由图1所示本实用新型的串联分压电路(1)由量程转换开关(16)、依次串联且分别设有量程接点的电阻R1(2.97K)、R2(220K)、R3(99K)、R4(5.6M)、R5(1.6M)、R6(560K)、R7(160K)、R8(56K)、R9(16K)、R10(8K)以及电阻R11组成，量程转换开关(16)的公共触片接有高频检测信号输入插座(14)；当被测交流信号经插座(14)和开关(16)的适当接点而经电阻分压后从R10上获得分压做为所述电路(1)的输出(如估计信号电压为0.3V，对于mv档则可选通R4和R5之间的接点档)。所述低频信号源(2)的组成包括IC1(NE555)、IC2(7805稳压块)、电容C30、C31、C32、电阻R40、R41、R42、R43、R56、晶体三极管BG11、BG12、电源开关(19)、6F22型电池，其中IC1与C30、R40、R41组成一个频率约为100HZ而占空比为50％的信号发生器，其信号经R42、R43、BG11、BG12组成的推动电路限幅扩流后，从BG11与BG12的集电极上输出峰值约为4.86V的等幅方波信号，另一路经R56输出hfe档的(电流)测试信号，IC1由6F22型电池供电以保证其工作可靠性，稳压集成块7805与电池6F22、C31、C32组成稳压电源电路，以稳定方波信号幅度提供后面各级的＋5V电源。所述大小阻值电阻及大容量电容幅度转换器(3)的组成是，由电阻R44、R45、R46、R47、被测小阻值电阻及大容量电容插座(18)及所述选择开关(16)部分触点组成小阻值电阻rx与量电容(如电解电容)CD共用的幅度转换电路，其输出信号从插座(18)上取得；由R48、R49、R50、R51、R52、R53六个取样电阻、电容C33、C34、C35、C36、C37、C38、被测大阻值电阻Rx插座(17)及选择开关(16)部份触点组成Rx幅度转换电路，其输出信号从所述取样电阻上获得。本电路的工作原理是，将低频信号源(2)产生峰值为4.86V的方波信号分压(CD档实际上是积分)成波动幅度平均值不大于0.9mv的信号电压做为输出。所述LD振荡器(4)的组成包括电阻R28、三极管BG7、电感L1、电容C11、C12、C13、LC选择开关(15)及被测电感(Lx)与电容(Cx)插座(13)，当LC选择开关(15)与L1接通时，L1与插座(13)上的被测电容Cx组成LC并联式谐振器，而当开关(15)与C11C12C13公共点接通时，C11C12C13与插座(13)上的待测电感Lx组成LC并联式谐振器；从R28过来的(由振荡信号放大整形)方波信号经BG7放大后补充振荡器因幅射与分布电阻上所消耗的振荡能量，维持振荡连续性。实际电路中，LC振荡器的正反馈信号取自电路(6)时，可使电路简化、降低造价，而且稳定性高。所述高频信号源(7)的组成是，由IC3(UPC1651)、电容C39、C40、C41、电感L2组成一个频率约为150KHZ的电容三点式振荡器，再经晶体管BG13、电阻R54、R55组成的放大器放大后输出，作为高频三极管特征频率fT的测试信号。
参见图3，所述高阻输入式电压放大器(5)由晶体管BG1、BG2、BG3、电阻R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、调节电压放大量的可变电阻R21、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8组成，BG1、BG2、BG3和所述阻容元件组成三级阻容耦合式电流串联负反馈放大器。因输入级为自举升压式的，且三级电路采用闭环串联式反馈，故本放大器的输入阻抗可达兆欧以上。电压放大倍数由电阻R20调整，放大量约为300倍。C1为电源滤波电容。进行mv测量时所输入的100uv－1mv电压，以及从R、r、C、D幅度变换来的脉动平均值不大于0.9mv信号电压经此电路放大300倍后，输出一个不大于300mv的电压。从串联分压电路(1)送来的3mv～30mv的F信号经此电路放大后，输出一个900mv以上的电压就可送至下一级电路。F档经分压再放大的优点是输入电压的适应范围很大(约3mv至5v)。对LC振荡器送来的信号经此电路放大后，能适应电路(6)输入要求，使LC振荡器的放大环节电路简化，本电路的高输入阻抗有利于振荡器的振荡稳定性和连续性。
参见图4，所述频率－－幅度转换器(6)的组成与工作原理是，由于从放大器(5)输出的交流信号电压较小、幅度与波形均不完全一致，且放大器输出阻抗较大，因而设置由电容C9、C10、电阻R22、R23、R24、R25、R26、晶体管BG4、BG5、BG6组成的放大器将波形放大并将正弦波或三角波整形为方波，再由BG5、BG6的集电极送至后级积分电路；电阻R27通过选择开关(20)与电容C14、C15、C16、C17、C18、C19组成积分电路，对不同数量级的频率可通过选择开关(20)选通不同的积分电容。由于Lx与Cx的测量先要转换为频率，所以可共用所述转换器(6)。此外，与放大器(5)一起将LC振荡器(4)送来的振荡信号放大成方波再反馈到LC振荡器(4)以维持振荡的连续性。
参见图5，所述精密检波器(9)的组成是，放大器BG8、BG9及偏置与耦合元件C20、C21、C22、C23、R29、R30、R31、R32、R38、R39组成两组放大电路。由BG10、R33、C24、C25组成射极输出器作阻抗变换；由D1、D2、R34、R35、C26、C27、C28、C29组成检波及滤波电路，检出经放大器放大后的信号推动电磁式表头(10)指示。R36、R37作为反馈电阻与R38、R39一起作为检波电路的反馈元件，由于反馈信号取在检波之后，且BG8、BG9、BG10的放大量较大，所以由于检波二极管的导通电压和非线性带来的失真几乎可以忽略不计。从mv、F、L、C、R、r、CD、hfe、fT转换来的信号电压交流半波的平均值要求不超过0.3V(通过调整检波以前电路实现)，因而可以共用同一个幅度检测电路，即精密检波器(9)和所述表头(10)。
参见图6，所述hfe与fT幅度转换器(8)由晶体管插座(12)和电阻R57、R58组成。NPN型三极管hfe幅度转换的原理是，低频信号源(12)经R56(参见图1)输出的方波电流信号通过Kp加至被测三极管b极，从而集电极C上的波动电压Uc与hfe成正比。Uc经可调电阻(或电位器)R57分压到适当幅值再输入到所述检波电路。PNP型的幅度转换原理与NPN型相同。fT的测量原理是当被测三极管be结加上一个与fT比拟的固定频率为fβ的信号电流时，通过测量电流放大率β即可测出fT，故其测量原理与hfe测量相似。在此电路中，高频测试信号频率fβ约为150MHZ，即可测出1000MHZ以内的三极管特征频率。在此电路中，由于集电极负载相同而hfe档与fT档的电流放大倍数不同，故前级供电电阻的阻值不同。做为实施例的各电路结构中，有关参数列于附图2至7中。有关的转换开关与选择开关可采用2×6位互锁式按键开关(双联式结构)。由于本装置属于高频电路，为减少干扰，各部份高频电路均应屏蔽良好，并采用金属(如薄铁板制成的)外壳(11)，全机尺寸为15.5×22.5×6.4cm，重量(含电池)小于2公斤。由于表头(10)指针偏转角度与加在表头的端电压幅度成正比，而在频率－－幅度转换器(6)中电压幅度与频率近似成反比，所以LC档位的档位差为100倍，即表头上Lx或Cx的刻度近似二分之一次方。按上述结构及参数(参见附图参数)构成的本实用新型，频率测量范围为25HZ至40MHZ，电感的测量范围是0.1μH至0.4H，无极性电容的测量范围是2PF至1μF，大阻值电阻的测量范围是2.7KΩ至10000KΩ，小阻值电阻测量范围是0.1Ω至2.8KΩ，大容量电容测量范围是0.45μF至10000μF，hfe的测量范围是10－300(倍)，fT的测量范围是20MHZ至1GHZ。
由以上可知，本实用新型为一种多功能高频测量仪，可分别测量R、L、C、F、V、hfe、fT值，运用了将所述参数换转为交流幅度的设计原理，可测参数多，测量范围宽，具有结构简单、使用方便、造价低的特点，为广大电器维修人员及有关专业人员提供了一种功能全、实用性强的普及型测量仪表。
权利要求1.一种多功能高频测量仪，它包括金属外壳(11)和装有被测电感电容插座(13)的LC振荡器(4)、带有高频检测信号输入插座(14)的串联分压电路(1)、低频信号源(2)、带有被测大阻值电阻插座(17)和小阻值电阻及大容量电容插座(18)的大、小阻值及大容量幅度转换器(3)、高频信号源(7)、两只联动的功能转换开关KP、KQ、高阻输入式电压放大器(5)、频率--幅度转换器(6)、接有晶体管插座(12)的hfe与fT幅度转换器(8)、精密检波器(9)和电磁式表头(10)，所述电路(4)(5)(6)(7)(8)(9)分别置于屏蔽罩中，其特征是，所述LC振荡器(4)的输出和串联分压电路(1)的一路输出分别经功能转换开关KP送至高阻输入电压放大器(5)，所述放大器(5)的输出送至频率--幅度转换器(6)变换后经功能转换开关KO做为精密检波器(9)的输入，接有低频信号源(2)的大、小阻值电阻及大容量电容幅度转换器(3)的输出和串联分压电路(1)的另一路输出分别经功能转换开关KP送至高阻输入电压放大器(5)，而高阻输入电压放大器(5)的输出经功能转换开关KO送至精密检波器(9)，低频信号源(2)的输出和高频信号源(7)的输出分别经功能转换开关KP送至hfe和fT幅度转换器(8)，而该转换器(8)的输出经功能转换开关KQ送至精密检波器(9)，所述精密检波器(9)的输出信号送至电磁式表头(10)，由此构成将被测电阻、电容、电感、频率、高频电压、三极管hfe高频三极管特征频率转换成相应交流信号电压幅度的测量电路。
2.根据权利要求1所述的多功能高频测量仪，其特征是，所述串联分压电路(1)由量程转换开关(16)、依次串联且分别设置有量程接点的电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10以及电阻R11组成，所述量程转换开关(16)的公共触片接有高频检测信号输入插座(14)。
3.根据权利要求1所述的多功能高频测量仪，其特征是，所述低频信号源(2)的组成包括由6F22电池、电源开关(19)、7805稳压集成块IC2、以及C31、C32构成的稳压电源、由型号为NE555的IC1与C30、C40、C41组成的信号发生器、由R42、R43、BG11、BG12组成的推动电路。
4.根据权利要求1所述的多功能高频测量仪，其特征是，所述大小阻置电阻及大容量电容幅度转换器(3)的结构是，由电阻R44、R45、R46、R47、被测小阻值电阻及大容量电容插座(18)和选择开关(16)部份触点组成大阻值电阻幅度转换电路。
5.根据权利要求1所述的多功能高频测量仪，其特征是，所述LC振荡器(4)的组成包括从所述电路(6)获得推动信号的电阻R28、三极管BG7、电感L1、电容C11、C12、C13、LC选择开关(15)及被测电感电容插座(13)。
6.根据权利要求1所述的多功能高频测量仪，其特征是，所述高频信号源(7)的组成包括由型号为μPC1651、电容C39、C40、C41、电感L2构成的三点式振荡器、由晶体管BG13、电阻R54、R55构成的放大器。
7.根据权利要求1所述的多功能高频测量仪，其特征是，所述高阻输入电压放大器(5)是由晶体管BG1、BG3和电阻R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、调节电压放大量的可调电阻R20、R21及电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8组成的三级阻容耦合式电流串联负反馈放大器。
8.根据权利要求1所述的多功能高频测量仪，其特征是，所述频率－－幅度转换器(6)的组成包括由电容C9、C10、电阻R22、R23、R24、R25、R26及晶体管BG4、BG5、BG6构成的放大器和由电阻R27和选择开关(20)以及电容C14、C15、C16、C17、C18、C19构成的积分电路。
9.根据权利要求1所述的多功能高频测量仪，其特征是，所述精密检波器(9)的组成包括由BG8、BG9及偏置与耦合元件C20、C21、C22、C23、R29、R30、R31、R32、R38、R39构成的两级放大器和由BG10、R33、C24、C25构成的射极输出器以及由D1、D2、R35、C26、C27、C28、C29构成的检波与滤波电路、由电阻R36与R37构成的反馈电路。
10.根据权利要求1所述的多功能高频测量仪，其特征是，所述hfe与fT幅度转换器(9)由晶体管插座(12)和电阻R57、R58构成。
专利摘要本实用新型公开了一种测量电阻、电感、电容、高频电压、频率、晶体三极管h
文档编号G01R15/12GK2195097SQ93234070
公开日1995年4月19日 申请日期1993年6月4日 优先权日1993年6月4日
发明者李逸翎 申请人:李逸翎