實(shí)驗(yàn)電子故障檢測(cè)

1、 故障檢測(cè)緒論 我們將介紹處理故障檢測(cè)的一般概念與應(yīng)用，以及一些相關(guān)電路檢修的例題。 在學(xué)習(xí)完相關(guān)內(nèi)容后，你應(yīng)該基本能夠1)利用觀察的方法來解決可能因?yàn)楣收隙鸬暮?jiǎn)單問題；2)應(yīng)用分析技巧來評(píng)估故障的問題所在；3)擬訂一個(gè)方案來確定電路或系統(tǒng)發(fā)生故障的原因；作出各種適宜的測(cè)量來確定故障的所在；確認(rèn)因?yàn)槟硞€(gè)零件失效引起的故障情況。 進(jìn)行故障檢查是一種邏輯思考的過程，必須完全了解電子電路或者系統(tǒng)的運(yùn)行來消除其不正常的功能。故障檢查的方法包括三個(gè)步驟：分析、計(jì)劃擬定和測(cè)量。 發(fā)生故障的電路或者系統(tǒng)，就是當(dāng)我們輸入已知為正確的輸入電壓時(shí)，卻沒有電壓輸出或者不正常的電壓輸出。 1 分析 分析問題第一件

2、重要的事是嘗試排除任何可觀察到的可能產(chǎn)生問題的地方。一般而言，已開始應(yīng)該確認(rèn)電源線有無插到插座上，且保險(xiǎn)絲有沒有燒毀。若是使用電池的系統(tǒng)，確認(rèn)電池是否良好，像這種簡(jiǎn)單的事有時(shí)是產(chǎn)生問題的主要原因。 除了檢查電源，還可以利用視覺觀察故障，例如燒毀的電阻、斷線、松弛連接、保險(xiǎn)絲開路等。因?yàn)橛行┕收吓c溫度有關(guān)，有時(shí)通過觸摸可發(fā)現(xiàn)過熱的零件，但須小心接觸工作中的電路，以避免可能發(fā)生的燙傷或觸電。對(duì)于間歇性故障，電路可能正常工作一段時(shí)間，而當(dāng)過熱時(shí)出現(xiàn)故障。原則上，在進(jìn)行故障檢修之前作仔細(xì)的分析。2計(jì)劃擬定 在這個(gè)階段，必須考慮如何面對(duì)問題，有三種方法可以對(duì)大部分的電路或系統(tǒng)作故障檢修。（1）從已知輸入

3、電壓的輸入端開始，向輸出端方向檢查，直到檢測(cè)出不正確的測(cè)量點(diǎn)為止。當(dāng)你發(fā)現(xiàn)沒有電壓或不正確的電壓時(shí)，你已經(jīng)把電路的問題縮小到從最后測(cè)量到正確電壓點(diǎn)至目前測(cè)量點(diǎn)之間了。采用所有故障檢修方法檢修電路的前提是，你必須知道各點(diǎn)應(yīng)有的電壓，以便你看到測(cè)量值時(shí)可以辨別出不正確的值。（2）從電路的輸出端開始，往輸入端方向檢修，檢測(cè)各點(diǎn)的電壓直到檢測(cè)到正確的測(cè)量點(diǎn)。這時(shí)你已經(jīng)把電路問題縮小到從最后不正確測(cè)量點(diǎn)到目前正確電壓點(diǎn)間。（3）使用二分測(cè)試法從電路中央開始，如果這個(gè)測(cè)量顯示正確電壓，則電路從輸入到測(cè)試點(diǎn)間工作正常，這便意味著故障點(diǎn)是在目前測(cè)試點(diǎn)到輸出端之間，故開始追蹤這點(diǎn)到輸出端的電壓。如果這個(gè)測(cè)量顯示

4、，沒有電壓或不正確電壓，則故障點(diǎn)是在輸入端到目前測(cè)試點(diǎn)間。故開始追蹤這點(diǎn)到輸入端的電壓。3 測(cè)量 可采用二分測(cè)試法等方法測(cè)量。 測(cè)斷路故障，應(yīng)采用其他的檢測(cè)方法，例如二分?jǐn)嗦贩ǎ磳㈦娮与娐坊蛳到y(tǒng)從中間斷開電路連接，如此時(shí)保險(xiǎn)絲不被燒毀，則說明故障點(diǎn)在斷路點(diǎn)到輸出端之間。如此時(shí)保險(xiǎn)絲仍被燒毀，則說明故障點(diǎn)在斷路點(diǎn)到輸入端之間。這樣，在逐級(jí)向輸入端方向斷開電路直到保險(xiǎn)絲不被燒毀為止。4 故障分析 在某些情況中，隔離出一個(gè)電路故障之后，再進(jìn)一步隔離電路的零件可能是必要的。在此情況下，你必須運(yùn)用邏輯思考方式和對(duì)引起某些零件失效的情況有所了解。 1 晶體三極管直流偏置電路的故障檢修（1）基本的晶體管共

5、射極電路 圖1是一個(gè)基本的晶體管偏壓電路。圖示兩個(gè)偏壓是VB=0.7V和VC=4.4V，而電源電壓VCC=9V。當(dāng)然，晶體管不同的值對(duì)電路會(huì)有不同的結(jié)果。此電路晶體管的=200。圖1 實(shí)驗(yàn)一 晶體三極管基本放大電路的故障檢測(cè)請(qǐng)用萬用表測(cè)出此電路的UBE,UCE,并作出相應(yīng)的表格將其填入。 在簡(jiǎn)單的晶體管偏壓電路中，可能會(huì)同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)故障情況。可能的故障情況有偏壓電阻開路、接線短路以及晶體管本身的損壞等。了解了幾個(gè)可能發(fā)生在電路中的故障原因，伴隨而來的故障表現(xiàn)為所測(cè)量的不正確電壓加以表示。1)基極電阻開路圖2 基極電阻開路 測(cè)量出此時(shí)的UBE,UCE,并作出相應(yīng)的表格將其填入。并分析故障測(cè)量出現(xiàn)

6、誤差的原因。1)基極電阻開路圖2 基極電阻開路2)集電極電阻開路圖3集電極電阻開路 測(cè)量出此時(shí)的UBE,UCE,并作出相應(yīng)的表格將其填入。并分析故障測(cè)量出現(xiàn)誤差的原因。2)集電極電阻開路圖3集電極電阻開路3)晶體管內(nèi)部發(fā)射結(jié)開路圖4 晶體管發(fā)射結(jié)開路 測(cè)量出此時(shí)的UBE,UCE,VE并作出相應(yīng)的表格將其填入。并分析故障測(cè)量出現(xiàn)誤差的原因。3)晶體管內(nèi)部發(fā)射結(jié)開路圖4 晶體管發(fā)射結(jié)開路4)晶體管集電結(jié)開路圖5 晶體管集電結(jié)開路 測(cè)量出此時(shí)的UBE,UCE,并作出相應(yīng)的表格將其填入。并分析故障測(cè)量出現(xiàn)誤差的原因。4)晶體管集電結(jié)開路圖5 晶體管集電結(jié)開路5)晶體管發(fā)射極對(duì)地開路圖6晶體管發(fā)射極對(duì)地

7、開路 測(cè)量出此時(shí)的UBE,UCE,VE并作出相應(yīng)的表格將其填入。并分析故障測(cè)量出現(xiàn)誤差的原因。5)晶體管發(fā)射極對(duì)地開路圖6晶體管發(fā)射極對(duì)地開路 以上是一般故障情況，但不代表所有可能發(fā)生的故障。在測(cè)量時(shí)電路上的浮點(diǎn)電壓（指電路上的某一點(diǎn)，在電氣上沒有接地或是沒有接到一個(gè)固定電壓）為零，但在實(shí)際測(cè)量時(shí)可測(cè)得很小的變化電壓，范圍從幾微伏到幾毫伏之間。2 晶體管分壓偏置電路 圖7是一個(gè)晶體管分壓偏置電路，電路正常工作情況時(shí)晶體管各個(gè)管腳電壓請(qǐng)測(cè)量并填入自制的表格。圖7 晶體管分壓偏置電路圖7是一個(gè)晶體管分壓偏置電路，電路正常工作情況時(shí)晶體管各個(gè)管腳電壓如圖所示。圖7 晶體管分壓偏置電路分析此種偏壓電路

8、，會(huì)發(fā)現(xiàn)有一組特別的故障原因，造成晶體管集電極對(duì)地之間的電壓成為VCC。共有五種故障原因。請(qǐng)分析測(cè)量誤差的原因。故障測(cè)試：故障1：圖8故障1故障分析：故障1：電阻RB1開路 測(cè)量出此時(shí)的VB,VC,VE并作出相應(yīng)的表格將其填入。并分析測(cè)量值故障測(cè)量出現(xiàn)誤差的原因。故障測(cè)試：故障1：圖8故障1故障分析：故障1：電阻RB1開路此種故障情況無法提供基極偏壓，會(huì)使基極電壓VB=0V，晶體三極管截止， IC=0，RC上沒有電壓，故VC=VCC=12V。由于基極電流和集電極電流均為零，所以發(fā)射極電流也為零，使得發(fā)射極對(duì)地電壓VE=0V。故障2：圖8故障 電阻RE開路 測(cè)量出此時(shí)的VB,VC,VE并作出相應(yīng)

9、的表格將其填入。并分析測(cè)量值和故障測(cè)量出現(xiàn)誤差的原因。故障2：圖8故障 電阻RE開路此種故障基極、集電極和發(fā)射極電流均為零（集電極電流會(huì)有一個(gè)很小的ICBO）。由于IC=0A，所以電阻RC上沒有壓降,故VC=VCC=12V。基極對(duì)地電壓可由分壓公式得： 用一般萬用表電阻檔去測(cè)發(fā)射極對(duì)地電壓由于表的高阻抗內(nèi)阻提供了電流通路，造成基極-發(fā)射極的正向偏壓。因此，測(cè)得發(fā)射極電壓為VE=VB-VBE。發(fā)射結(jié)電壓VBE是由通過的電流所決定的，為了方便假設(shè)VBE=0.5V，實(shí)際上，也可能遠(yuǎn)小于此值。故發(fā)射極對(duì)地電壓近似為VE=VB-VBE=3.53-0.5=3.03V。故障3:圖9故障3 發(fā)射極對(duì)地開路 測(cè)

10、量出此時(shí)的VB,VC,VE并作出相應(yīng)的表格將其填入。并分析測(cè)量值和故障測(cè)量出現(xiàn)誤差的原因。故障3:圖9故障3 發(fā)射極對(duì)地開路不會(huì)產(chǎn)生基極電流晶體管截止，所以IC=0A，故VC=VCC=12V。如同電阻RE開路故障一樣，晶體管基極電位為3.5V左右。由于發(fā)射極虛焊，但電阻RE焊接良好，則測(cè)得發(fā)射極對(duì)地電壓VE=0V。故障4： 圖10故障4 晶體管內(nèi)部接線開路 測(cè)量出此時(shí)的VB,VC,VE并作出相應(yīng)的表格將其填入。并分析測(cè)量值和故障測(cè)量出現(xiàn)誤差的原因。故障4： 圖10故障4 晶體管內(nèi)部接線開路的情況遠(yuǎn)大于一般外部電阻開路。同理，由于晶體管并未導(dǎo)通，所以IC=0A，故VC=VCC=12V。如同電阻R

11、E開路故障一樣，晶體管基極電位為3.5V左右。由于沒有電流流過電阻RE，所以RE沒有電壓降，即VE=0V。故障5：圖2.11 故障5 由于晶體管內(nèi)部集電極開路故障5：圖2.11 故障5 由于晶體管內(nèi)部集電極開路，導(dǎo)致沒有IC電流，故VC=VCC=12V。在這種情況下，基極偏壓受到正向?qū)ǖ陌l(fā)射結(jié)和電阻RE的影響，所以造成負(fù)載效應(yīng)，其等效電路如圖2.15所示。基極對(duì)地點(diǎn)為與發(fā)射極對(duì)地電壓分別如下：當(dāng)電阻R2開路時(shí)，晶體管飽和，此時(shí)VB=5.72V，VE=4.92V，VC=5.0V。圖2.11 故障5實(shí)驗(yàn)二 集成運(yùn)算放大器故障檢修反饋電阻開路 如圖4.1（a）所示電路中的反饋電阻Rf開路，則運(yùn)算放

12、大器會(huì)具有極高的開環(huán)增益，這會(huì)在輸入信號(hào)作用下使這個(gè)元件進(jìn)入非線性區(qū)，因而使得輸出信號(hào)嚴(yán)重削頂失真，如圖4.1（b）所示。圖4.1 反饋電阻Rf開路電路及輸出波形（a) （b）（b)圖是用示波器測(cè)得的輸出電壓波形 2輸入電阻開路 在這種情況下，電路仍然是閉環(huán)線路。但是因?yàn)镽1是開路，其等效電阻為無窮大，根據(jù)公式 可得閉環(huán)增益為1，這表明放大器的功能與電壓跟隨器一樣。我們可以觀察到輸出信號(hào)和輸入信號(hào)波形相同，如圖4.2所示。圖4.2 輸入電阻R1開路電路及波形3運(yùn)算放大器輸入端開路在這種情況下，因?yàn)檩斎胄盘?hào)沒有加到運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器，所以輸出為零。如圖4.3所示。圖4.3 運(yùn)算放大器輸入端開路

13、電路及波形 一般說來，內(nèi)部故障會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)的失真或消失。最好的方法就是先確定沒有外部的故障或焊接等問題，一切都良好的話，那一定是運(yùn)算放大器本身出現(xiàn)問題。 電壓跟隨器是同相放大電路中的一種特殊情況。除了運(yùn)算放大器發(fā)生故障、有缺陷的焊點(diǎn)或調(diào)零電位器的問題之外，會(huì)發(fā)生在電壓跟隨器電路的唯一問題就是反饋電路開路了。這和前面討論的反饋電阻開路具有相同的故障現(xiàn)象。4. 反相放大器的故障1）反饋電阻開路如果Rf開路，如圖4.4所示，其輸出波形與同相輸入情形相同。圖4.4反饋電阻開路電路及輸出波形2）輸入電阻開路這會(huì)使輸入信號(hào)無法達(dá)到運(yùn)算放大器輸入端，所以輸出端將沒有信號(hào)，如圖4.5所示。 圖4.5輸入電阻R1開路電路及輸出波形如果運(yùn)算放大器本身或其他故障現(xiàn)象，與前面介紹的同相放大器電路故障現(xiàn)象相同。5）通常我們可