- 电子技术基础.模电部分
- 杨碧石 戴春风 陆冬明
- 2108字
- 2020-08-26 16:15:23
2.9 故障诊断和检测
本节将介绍三极管的测试技术和如何检测放大电路中的一些故障,并了解故障可能对电路或系统产生的后果。
2.9.1 三极管的简易测试
三极管在使用前应了解它的性能优劣,判别它能否符合使用要求。除了应用专门的仪器测试外,也可用万用表做一些简单的测试。
1.三极管好坏的判别
使用三极管时,要首先判断它的好坏,判断方法可以用一只普通万用表(或数字万用表)测试三极管的好坏。测量时,将万用表拨到“电阻”挡,一般用R×100或R×1k这两挡(而R×1挡电流较大,R×10k挡电压较高,都容易使被测管损坏),测试三极管的两个PN结,方法同测试二极管(参见第1章相关内容)。
2.硅管或锗管的判别
因为硅管发射极正向压降一般为0.6~0.8V,而锗管只有0.2~0.3V,所以只要按图2.32测得基-射极的正向压降,即可区别硅管或锗管。
图2.32 判别硅管和锗管的测试电路
3.估计比较β的大小
按图2.33连接NPN型管电路,万用表拨至“R×1k”挡(此时黑表笔与表内电池的正极相接,红表笔与表内电池的负极相接),比较开关S断开和接通时的电阻值,前后两个读数相差越大,表示三极管的β越高。这是因为当S断开时,管子截止,C-E极之间的电阻大,S接通后,管子发射极正偏,集电极反偏,处于导通放大状态,根据IC=βIB原理,如果β大,IC也大,C、E极之间的电阻就小,所以两次读数相差大就表示β大。
图2.33 估测β的电路
如果被测是PNP型三极管,只要将万用表黑表笔接E极,红表笔接C极(与测NPN型管的接法相反),其他不变,仍可用同样的方法估测比较β的大小。
4.估测ICEO
将万用表的选挡开关拨至“R×1k”挡测NPN型三极管时,黑表笔(表内电池正极)接集电极,红表笔(表内电池负极)接发射极,如图2.34所示(测PNP型管时红、黑表笔对调)。所测阻值大的管子,ICEO小。对于小功率管,当测出的阻值在几十千欧以上时,表示ICEO不太大,该三极管可以使用。若阻值无穷大,表示三极管内部开路;若阻值为0,表示三极管内部短路,这2种情况时三极管已经损坏不能使用。对于大功率管,由于ICEO通常比较大,所以阻值很小,有的只有数十欧。
图2.34 ICEO的估测
5.NPN管型和PNP管型的判别
三极管内部有两个PN结,根据PN结正向电阻小、反向电阻大的特性,可以测定管型。
测试时,可以先测定管子的基极。将万用表选挡开关放在“R×1k”挡或“R×100”挡,用黑表笔和任一管脚相接(假设它是基极B),红表笔分别和另外2个管脚相接,测量其阻值都很小,如图2.35(a)所示;再把红表笔接假设的基极B,黑表笔分别和另外两个管脚相接,若测量其阻值都很大,如图2.35(b)所示,此时可以确定假设的基极B是正确的,而且是NPN型的管子。原因是黑表笔与表内电池的正极相接,每1次测得的是2个PN结的正向电阻值,所以很小;而每2次测得的是2个PN结的反向电阻值,所以很大。
图2.35 管型和基极B的判别
如果用红表笔与任一管脚相接,黑表笔分别与另两个管脚相接,再把红表笔调换另一管脚,按上述方法测量,如果2次阻值都很小,则红表笔所接的就是PNP管的基极。
6.3个管脚的判别
首先用前述方法确定三极管的基极B和管型。假定确定为NPN型管,而且基极B已找出,则可用图2.33估测β值的方法来判断C、E极,即先假定一个待定电极为集电极C(另一个假定为发射极E)接入电路,记下欧姆表摆动的幅度,然后再把这2个待定电极对调一下,即原来假定为C极的改为假定为E极(原假定为E极的改为假定为C极)接入电路,再记下欧姆表摆动的幅度。摆动幅度大的一次(即阻值小的一次),黑表笔所接的管脚为集电极C,红表笔所接管脚为发射极E。这是因为三极管只有各电极电压极性正确时才能导通放大,β值较大的缘故。如果待测电极管子是PNP型管,只要把图2.33电路中红、黑表笔对调位置,仍照上述方法测试。
7.晶体三极管测试器
晶体三极管也可以用晶体三极管测试器来进行测试,如在某印刷电路(PCB)中放大器工作不正常,可以用晶体三极管测试器的测试夹(测试表棒)分别接到三极管的三个极上,如果三极管是正常的,测试器会提供一个正确的测试结果,避免了盲目拆除三极管的麻烦;如果三极管已经损坏,则测试器得不到测试结果,这样可以决定拆换三极管,排除故障。
2.9.2 放大电路静态故障检测
在三极管放大电路中,可能会同时出现多个故障情况。应首先从电路的直流静态开始检测,根据发生故障电路的元器件数据,在理论上计算出相差测点的电压值,然而根据实际测量数值判断故障的原因,找到故障点,并加以排除。在确保电源电压正确的连接情况下,直流静态故障可能的情况有偏置电阻开路、上下偏置电阻接反、接线短路以及三极管本身内部开路或短路。如基极或集电极电阻开路,对应测试的极上电压近似为零;如三极管本身内部开路,则检测到的各个极上电压值为相应所加的直流电压值(如集电极内部开路时测得集电极的电压为电源电压值)。
2.9.3 放大电路动态故障检测
在三极管放大电路中,如果静态测试正常,就可以进行动态测试。应首先从电路的输入端加入信号,然后用示波器观察输出波形,如发现输出有失真,应适当调节静态工作点,直至波形不失真;如发现输出端无任何波形,则检查电路中耦合电容是否连接好或者电容器本身已经开路,根据故障产生的原因加以排除。
思考题
1.如何判断三极管好坏及管脚?
2.如何判断三极管在什么情况下会饱和?什么情况下会截止?