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实验电子故障检测.ppt

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故障检测绪论我们将介绍处理故障检测的一般概念与应用,以及一些相关电路检修的例题。在学习完相关内容后,你应该基本能够 1)利用观察的方法来解决可能因为故障而引起的简单问题; 2)应用分析技巧来评估故障的问题所在; 3)拟订一个方案来确定电路或系统发生故障的原因;作出各种适宜的测量来确定故障的所在;确认因为某个零件失效引起的故障情况。进行故障检查是一种逻辑思考的过程,必须完全了解电子电路或者系统的运行来消除其不正常的功能。故障检查的方法包括三个步骤:分析、计划拟定和测量。发生故障的电路或者系统,就是当我们输入已知为正确的输入电压时,却没有电压输出或者不正常的电压输出。,1 分析,分析问题第一件重要的事是尝试排除任何可观察到的可能产生问题的地方。 一般而言,已开始应该确认电源线有无插到插座上,且保险丝有没有烧毁。若 是使用电池的系统,确认电池是否良好,像这种简单的事有时是产生问题的主 要原因。除了检查电源,还可以利用视觉观察故障,例如烧毁的电阻、断线、松弛 连接、保险丝开路等。因为有些故障与温度有关,有时通过触摸可发现过热的 零件,但须小心接触工作中的电路,以避免可能发生的烫伤或触电。对于间歇 性故障,电路可能正常工作一段时间,而当过热时出现故障。原则上,在进行 故障检修之前作仔细的分析。,2计划拟定在这个阶段,必须考虑如何面对问题,有三种方法可以对大部分的电路或系统作故障检修。 (1)从已知输入电压的输入端开始,向输出端方向检查,直到检测出不正确的测量 点为止。当你发现没有电压或不正确的电压时,你已经把电路的问题缩小到从最后 测量到正确电压点至目前测量点之间了。采用所有故障检修方法检修电路的前提是, 你必须知道各点应有的电压,以便你看到测量值时可以辨别出不正确的值。,(2)从电路的输出端开始,往输入端方向检修,检测各点的电压直到检测到正确的 测量点。这时你已经把电路问题缩小到从最后不正确测量点到目前正确电压点间。,(3)使用二分测试法从电路中央开始,如果这个测量显示正确电压,则电路从 输入到测试点间工作正常,这便意味着故障点是在目前测试点到输出端之间, 故开始追踪这点到输出端的电压。如果这个测量显示,没有电压或不正确电压, 则故障点是在输入端到目前测试点间。故开始追踪这点到输入端的电压。,3 测量,可采用二分测试法等方法测量。,测断路故障,应采用其他的检测方法,例如二分断路法,即将电子电路或系统从 中间断开电路连接,如此时保险丝不被烧毁,则说明故障点在断路点到输出端之间。 如此时保险丝仍被烧毁,则说明故障点在断路点到输入端之间。这样,在逐级向输 入端方向断开电路直到保险丝不被烧毁为止。,4 故障分析在某些情况中,隔离出一个电路故障之后,再进一步隔离电路的零件可能是必 要的。在此情况下,你必须运用逻辑思考方式和对引起某些零件失效的情况有所了解。,1 晶体三极管直流偏置电路的故障检修 (1)基本的晶体管共射极电路图1是一个基本的晶体管偏压电路。图示两个偏压是 VB=0.7V和VC=4.4V,而电源电压VCC=9V。当然,晶体 管不同的β值对电路会有不同的结果。此电路晶体管的 β=200。,,图1,实验一 晶体三极管基本放大电路的故障检测,请用万用表测出此电路的UBE,UCE, 并作出相应的表格将其填入。,在简单的晶体管偏压电路中,可能会同时出现多个故障情况。 可能的故障情况有偏压电阻开路、接线短路以及晶体管本身的损 坏等。了解了几个可能发生在电路中的故障原因,伴随而来的故 障表现为所测量的不正确电压加以表示。,1)基极电阻开路,图2 基极电阻开路,测量出此时的UBE,UCE, 并作出相应的表格将其填入。并分析故障测量出现误差的原因。,1)基极电阻开路,图2 基极电阻开路,2)集电极电阻开路,图3集电极电阻开路,测量出此时的UBE,UCE, 并作出相应的表格将其填入。并分析故障测量出现误差的原因。,2)集电极电阻开路,图3集电极电阻开路,3)晶体管内部发射结开路,图4 晶体管发射结开路,测量出此时的UBE,UCE, VE并作出相应的表格将其填入。并分析故障测量出现误差的原因。,3)晶体管内部发射结开路,图4 晶体管发射结开路,4)晶体管集电结开路,图5 晶体管集电结开路,测量出此时的UBE,UCE, 并作出相应的表格将其填入。并分析故障测量出现误差的原因。,4)晶体管集电结开路,图5 晶体管集电结开路,5)晶体管发射极对地开路,图6晶体管发射极对地开路,测量出此时的UBE,UCE, VE并作出相应的表格将其填入。并分析故障测量出现误差的原因。,5)晶体管发射极对地开路,图6晶体管发射极对地开路,以上是一般故障情况,但不代表所有可能发生的故障。在测量时电路上的 浮点电压(指电路上的某一点,在电气上没有接地或是没有接到一个固定电压) 为零,但在实际测量时可测得很小的变化电压,范围从几微伏到几毫伏之间。,2 晶体管分压偏置电路图7是一个晶体管分压偏置电路,电路正常工作情况时晶 体管各个管脚电压请测量并填入自制的表格。,图7 晶体管分压偏置电路,图7是一个晶体管分压偏置电路,电路正常工作情况时晶 体管各个管脚电压如图所示。,图7 晶体管分压偏置电路,分析此种偏压电路,会发现有一组特别的故障原因,造成晶体管集电极对地之间 的电压成为VCC。共有五种故障原因。,请分析测量误差的原因。,故障测试: 故障1:,,图8故障1,故障分析: 故障1:电阻RB1开路,测量出此时的VB,VC, VE并作出相应的表格将其填入。并分析测量值故障测量出现误差的原因。,故障测试: 故障1:,,图8故障1,故障分析: 故障1:电阻RB1开路 此种故障情况无法提供基极偏压,会使 基极电压VB=0V,晶体三极管截止, IC=0, RC上没有电压,故VC=VCC=12V。由于基极 电流和集电极电流均为零,所以发射极电流 也为零,使得发射极对地电压VE=0V。,故障2:,图8故障,电阻RE开路,测量出此时的VB,VC, VE并作出相应的表格将其填入。并分析测量值和故障测量出现误差的原因。,故障2:,图8故障,电阻RE开路 此种故障基极、集电极和发射极电流均为零 (集电极电流会有一个很小的ICBO)。由于 IC=0A,所以电阻RC上没有压降,故VC=VCC=12V。 基极对地电压可由分压公式得:,用一般万用表电阻档去测发射极对地电压 由于表的高阻抗内阻提供了电流通路,造 成基极-发射极的正向偏压。因此,测得发 射极电压为VE=VB-VBE。发射结电压VBE是 由通过的电流所决定的,为了方便假设 VBE=0.5V,实际上,也可能远小于此值。 故发射极对地电压近似为 VE=VB-VBE=3.53-0.5=3.03V。,故障3:,图9故障3,发射极对地开路,测量出此时的VB,VC, VE并作出相应的表格将其填入。并分析测量值和故障测量出现误差的原因。,故障3:,图9故障3,发射极对地开路不会产生基极电流晶体管截止, 所以IC=0A,故VC=VCC=12V。如同电阻RE开路故 障一样,晶体管基极电位为3.5V左右。由于发射极 虚焊,但电阻RE焊接良好,则测得发射极对地电压 VE=0V。,故障4:,图10故障4,,晶体管内部接线开路,测量出此时的VB,VC, VE并作出相应的表格将其填入。并分析测量值和故障测量出现误差的原因。,故障4:,图10故障4,,晶体管内部接线开路的情况远大于一般外部电 阻开路。同理,由于晶体管并未导通,所以IC=0A, 故VC=VCC=12V。如同电阻RE开路故障一样,晶体管 基极电位为3.5V左右。由于没有电流流过电阻RE, 所以RE没有电压降,即VE=0V。,故障5:,图2.11 故障5,由于晶体管内部集电极开路,,故障5:,图2.11 故障5,由于晶体管内部集电极开路,导致没有IC电 流,故VC=VCC=12V。在这种情况下,基极偏压 受到正向导通的发射结和电阻RE的影响,所以造 成负载效应,其等效电路如图2.15所示。,基极对地点为与发射极对地电压分别如下:,,当电阻R2开路时,晶体管饱和,此时 VB=5.72V,VE=4.92V,VC=5.0V。,图2.11 故障5,,实验二 集成运算放大器故障检修,反馈电阻开路如图4.1(a)所示电路中的反馈电阻Rf开路,则运算放大器会具有极高的开 环增益,这会在输入信号作用下使这个元件进入非线性区,因而使得输出信号严 重削顶失真,如图4.1(b)所示。,图4.1 反馈电阻Rf开路电路及输出波形,(a) (b) (b)图是用示波器测得的输出电压波形,2.输入电阻开路在这种情况下,电路仍然是闭环线路。但是因为R1是开路,其等效电阻为 无穷大,根据公式,可得闭环增益为1,这表明放大器的功能与电压跟随器一样。我们可以观察到输 出信号和输入信号波形相同,如图4.2所示。,图4.2 输入电阻R1开路电路及波形,3.运算放大器输入端开路 在这种情况下,因为输入信号没有加到运算放大器运算放大器,所以 输出为零。如图4.3所示。,图4.3 运算放大器输入端开路电路及波形,一般说来,内部故障会导致输出信号的失真或消失。最好的方法就是先 确定没有外部的故障或焊接等问题,一切都良好的话,那一定是运算放大器 本身出现问题。电压跟随器是同相放大电路中的一种特殊情况。除了运算放大器发生故障、 有缺陷的焊点或调零电位器的问题之外,会发生在电压跟随器电路的唯一问题 就是反馈电路开路了。这和前面讨论的反馈电阻开路具有相同的故障现象。,4. 反相放大器的故障 1).反馈电阻开路 如果Rf开路,如图4.4所示,其输出波形与同相输入情形相同。,图4.4反馈电阻开路电路及输出波形,2).输入电阻开路 这会使输入信号无法达到运算放大器输入端,所以输出端将没有信号, 如图4.5所示。,图4.5输入电阻R1开路电路及输出波形如果运算放大器本身或其他故障现象,与前面介绍的同相放大器电路故障现象相同。,5)通常我们可以用电压跟随器验证运算放大器的好坏 如图4.8(a)是好的, 图4.8(b)是坏的。,(a) (b) 图4.8 电压跟随器可以验证运算放大器的好坏,图4.9所示电路是一个典型的反馈限幅输出滞回电压比较器和正常波形。,图4.9典型的反馈限幅输出滞回电压比较器和正常波形,图4.10显示了几种故障波形,下面让我们根据波形分析一下故障所在。,(a),,(b),,(c),,(d) (a)R2开路;(b)D1或D2开路;(c)R3开路;(d)D2短路。,
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