常用电子元件的测量

1 第一章 常用電子元件的測量 1 1 概述 電路元件 如電阻器 電容器 電感器 晶體二極管 晶體三極管 等是組成電子儀器最基本的元件 它們的品質和性能的好壞直接影 響電子儀器的性能 因此 無論是在設計 生產 使用 調試或維 護等工作中都必須掌握這些元件的測量方法 電路元件按其在電路中的作用和使用條件不同 應採用不同的測 量方法和測量儀器 但不管測試方法和手段如何變化 電路元件的 測量必須保證測試條件與規定的標準工作條件相符合 即測量時所 加電壓 電流 頻率及環境條件等必須符合測量要求 否則測量結 果不能代表實際的參數 1 2 電阻器 1 電阻作用和表述 電阻在電路中多用來進行限流 分壓 分流以 及阻抗匹配等 也有在數位電路中作為提拉 上拉 電阻使用的 它是電路中應用最多的元件之一 電阻器它的代表符號為 R 單位是歐姆 符號 為了表示區分 一般將普通電阻標定為 R 可調電阻用 VR 表示 熱 敏電阻用 TR 表示 等等 實物照片 1 電阻的單位 1M 兆歐 1000K 千歐 100000 2 電阻主要參數有 標稱阻值 誤差等級和額定功率 電阻的表示方法有直標法和色環法 2 電阻的表示方法 電阻規格的直標法 直標法是直接將電阻的類別和主要技術參數的數值標注在電阻的 表面上 如圖 1 所示為碳膜電阻 T 為碳膜 H 為合成碳膜 J 金屬 膜 X 線繞 阻值為 1 2 k 精度 誤差 為 l0 實物照片 2 電阻的色環表示 色環顏 色 黑 棕 紅 橙 黃 綠 藍 紫 灰 白 金銀本色 對應數 值 0123456789 誤差 5 10 20 3 色環標記法有兩種形式 四道和 五道色環標記法 四道色環 第 1 2 色環表示阻值的第一 第二 位元數字 第 3 色環表示前兩位元數字再 乘以 10 的方次 第 4 色環表示阻值的容 許誤差 五道色環 第 1 2 3 色環表示 阻值的 3 位元數字 第 4 色環表示前 3 位元數字再乘以 10 的方次 第 5 色環表示阻值的容許誤差 1 至 4 道 4 色標為 3 道 色環是均 勻分佈的 另外一道是間隔較遠分佈的 讀取色標應該從均勻分佈 的那一端開始 也可以從色環顏色斷定從電阻的那一端開始讀 最 後一環只有三種色 實物照片 3 電阻額定功率的直接標識方法 如圖 3 所示 電阻額定功率一般常見的有 1 8W 個別數位電路會用到 1 4W 電源 電路或大功率驅動會用到 1 2W 甚至更大 替代電阻器和電位器時要注意元件的阻值和額定功率 3 電阻器串聯和並聯 電阻器串聯時 總容量 R R1 R2 R3 兩個電阻器並聯時 總容量 R R1 R2 R1 R2 4 串 並聯後總功率為 W W1 W2 W3 即串 並聯小功率電阻可 以代用大功率電阻 但是要注意 串或並聯兩個以上不同阻值的電阻時 其分擔的功率 是不同的 4 測量電阻的方法 判斷電阻是否正常最方便的辦法就是使用萬用 表 用萬用表的兩個表筆直接測量電阻的兩端就可以了 萬用電錶 測量電阻的過程可以分解為四個步驟 選量程 調零 測試 讀數 萬用電錶面板圖 一般的電阻是可以線上測量 線上阻值和標稱阻值差別不大 但有 些電路設計電阻的兩端連接其他的電路形成並聯 這樣阻值就會降 低 有些甚至降低一半還要多 那麼就要用電烙鐵焊起電阻的一端 進行測量 大部分情況下線上測量的阻值是低於標稱阻值的 因為 屬於並聯 如果你測量出電阻高於標稱阻值那麼有幾點可能 一是 電阻斷路 二是色標看錯 三是萬用表錯誤 使用錯誤或者電池低 由於模擬式萬用表電阻擋刻度的非線性 使得刻度誤差較大 應合理 選擇量程 使指標盡可能偏轉至刻度中心位置 測量誤差也較大 因而模擬式萬用表只能做一般性的粗略檢查測量 數位式萬用表測 量電阻的誤差比類比式萬用表的誤差小 但用它測量阻值較小的電 5 阻時 相對誤差仍然比較大 測電壓和電流應靠近滿刻度的 1 3 區 域 其它測量電阻的方法有 電橋法測量電阻和伏安法測量電阻 當對 電阻值的測量精度要求很高時 可用直流電橋法進行測量 伏安法 是一種間接測量法 先直接測量被測電阻兩端的電壓和流過它的電 流 然後根據歐姆定律 R U I 算出被測電阻的阻值 伏安法原理簡 單 測量方便 尤其適用於測量非線性電阻的伏安特性 伏安法有 電流錶內接和電流錶外接兩種測量電路 當電流錶內阻小於被測量 電阻用電流錶內接法 5 電阻器常見故障 阻值變化 一般都是變大 用萬用電錶可以 查出 注意線上測量會有誤差 故障無法修理只有換新 斷路 用萬用電錶測量錶針指示無窮大 內部接觸不良 工作時有微小 跳火花現象 給儀器帶來雜音 雜訊 時好時壞 只能在壞時檢查 並作更換 6 電阻損壞的特點 以開路最常見 阻值變大較少見 阻值變小十 分少見 其損壞的特點一是低阻值 100 以下 和高阻值 100k 以上 的損壞率較高 中間阻值 如幾百歐到幾十千歐 的極少損壞 二是低阻值電阻損壞時往往是燒焦發黑易發現 而高 阻值電阻損壞時很少有痕跡 圓柱形線繞電阻燒壞時有的會發黑或 6 表面爆皮 裂紋 有的沒有痕跡 水泥電阻是線繞電阻的一種 燒 壞時可能會斷裂 實物照片 4 否則也沒有可見痕跡 保險電阻燒 壞時有的表面會炸掉一塊皮 有的也沒有什麼痕跡 但絕不會燒焦 發黑 根據以上特點 在檢查電阻時可有所側重 快速找出損壞的 電阻 7 電位器 它是一種具有三個接頭的可變電阻器 代表符號為 W 它可以帶開關 也可以不帶開關 它分為可調電位器 調整幅度不 超過 360 度 和多圈可調電位器 它的測量方法和常見故障同電阻 器的相似 先測量電位器兩固定端之間的總固定電阻 然後測量滑 動端對任意一端之問的電阻值 進行測量時 緩慢調節滑動端的位 置 觀察電阻值的變化情況 阻值指示應平穩變化 沒有跳變現象 而且滑動端從開始調到另一端時 應滑動靈活 鬆緊適度 聽不到 噝噝 的雜訊 否則說明滑動端接觸不良 或滑動端的引出機構 內部存在故障 電位器的標稱一般採用 3 位元數位標注 前兩位元是有效數值 後 一位是 10 的冪數 例如 1k 的電位器標注成 102 10 是有效數字 2 表示 10 的 2 次方 這樣組合起來就是 1000 也就是 1k 同樣 103 表示 10k 223 表示 22k 202 表示 2k 實物照片 5 8 8 其他種類電阻 7 水泥電阻 在電視機和開關電源裡面常看到 巨大的白色電阻 電 阻值很低 一般在幾歐姆甚至幾十歐姆 開路是最常見的故障 這 個電阻一般用在假負載上 所以手觸摸燙手是正常的 阻值一般直 接標注在上面 照片 9 線繞電阻 體積功率都很大 阻值不大 一般在負載和高功率驅動 中採用 熱敏電阻 對溫度敏感 根據溫度的變化改變阻值 作為不精確溫 度測量使用 也用作電源電路的過流保護 根據不同的用途體積也 不同 但溫度範圍都很寬可以在很高或者很低的溫度下工作 有些 可直接浸入在液體內工作 壓敏電阻 對電壓敏感 一般用於電源過壓保護 並聯在電源輸入 端 電壓高於標稱範圍即刻短路燒毀上一級保險 從而保護後級電 路 這個電阻的阻值正常情況下很大幾乎開路 發生保護時很小接 近短路 也有一次性和自恢復型的 光敏電阻 對光敏感 目前很少採用了 一般都使用光電管替代了 1 3 電容器 8 電容器在電路中多用來濾波 隔直 耦合交流 旁路交流及與電感 元件構成振盪電路等 也是電路中應用最多的元件之一 電容器可 分為無極性和有極性電容 照片 11 12 電解電容是目前用得較多的電容器 它體積小 耐壓高 是有極 性電容 正極是金屬片表面上形成的一層氧化膜 負極是液體 半 液體或膠狀的電解液 因其有正 負極之分 一般工作在直流狀態 下 如果極性用反 將使漏電流劇增 在此情況下 電解電容將會 急劇變熱而使電容損壞 甚至引起爆炸 常見的有鋁電解和鉭電解 兩種 鋁電解有鋁制外殼 鉭電解沒用外殼 鉭電解體積小價格昂 貴 電解電容大多用於電源電路中 對電源進行濾波 鋁電解採用 負極標注 就是在負極端進行明顯的標注 一般是從上到下的黑或 者白條 條上印有 標記 新購買的鋁電解正極的引腳要長於負極 引腳 鉭電解採用正極標記 在正極上有一條黑線注明 實物照片 13 電容器它的代表符號為 C 單位是法拉 符號 F 其主要參數有 標稱容量 容許誤差等級 工作電壓 耐壓 1F 1000000 F 微 法 1F 1000000PF 微微法 電容器的誤差等級 實物照片 14 15 容許誤 2 5 10 20 30 50 20 100 10 9 差 級別02 字母GJKMNSP 表示方法有直標法 色環法和數碼法 色環法及色環代表的意義同 電阻器相同 數碼法一般用三位數表示 從左算起 第 1 2 位元數 位為容量的第一 第二位元數位 第 3 位元數位表示前兩位元數位 再乘以 10 的方次 數碼法的電容量單位為 PF 通常在三位元數後 用字母表示誤差 照片 16 電解電容 體積小 容量大 但它有極性 極性不可以接錯 而且 容量數值不穩 漏電較大 容易老化 即使長期不用也容易變質容 量減退 用萬用電錶的電阻檔測量電解電容時 電錶指標擺動到一 定的數值後 應當返回起點或接近起點 指標擺動的幅度越大表示 電容容量越大 指標返回起點時離起點越近表示電容漏電越小 絕 緣電阻越大 若指針不擺動或擺動後不返回 則表示電容器已斷路 或短路損壞 電容器常見故障主要是斷路 短路 容量減退 漏電 大容量電容 器可用萬用電錶查找 方法同 電解電容 小容量電容器除短路 嚴重漏電外 其它故障用普通萬用電錶不易檢查 有些機械萬用電 錶具有測量電容的檔 但要外加電源 使用方法參見萬用電錶的說 10 明書 有些數位萬用電錶 包括數位式電容表 具有直接測量電容 的檔 替代電容器時要注意元件的容量值和耐壓值 兩個電容器串聯時 總容量 C C1 C2 C1 C2 串聯後耐壓為 若串聯的各電容容量相等 則所承受的電壓也相等 若容量不等 則容量越大所承受的電壓愈小 容量越小所承受的電壓愈大 因為 串聯時每個電容充電電流相等 其電壓降相加等於總電壓 電容器並聯時 總容量 C C1 C2 C3 並聯每個電容所承受的 電壓即為電路電壓 1 4 電感元件 電感元件概括起來可分兩大類 一類為自感式線圈 如天線線圈 調諧線圈 阻流線圈 提升線圈 穩頻線圈 偏轉線圈等 另一類 為互感式變壓器 如電源變壓器 音訊變壓器 振盪變壓器 中頻 變壓器 中周 等 電路圖上用 L 表示電感 電感量 自感係數 單位是亨利 用 H 用表示 實物照片 17 19 1H 1000mH 毫亨 1 000 000 H 微亨 1 4 1 線圈 是只有一個繞組並靠自感原理工作的元件 它一般由 繞組 骨架和導磁芯三部分組成 實物照片 18 線圈廣泛用於電 11 子電器的阻流 降壓 交連 濾波 諧振 調諧等電路中 普通的 單層線圈固定電感大小跟 1 4w 電阻差不多 在電源輸出電路中起 隔交通直 的作用 就是將電源中濾波不乾淨的交流信號阻擋 將直流通過 此類電感的阻值都非常小 只有幾歐姆幾十歐姆 有 很多萬用表可以測量 mH 級的電感 但在維修中電感的標稱一般不是 很重要 電感的標值有色標也有色點 這些都跟電阻的色標識別類 似 還有直接標注的 實物照片 17 1 4 2 變壓器 是利用兩個線圈繞組的互感原理來傳遞電信號和電 能的器件 它一般由繞組線圈 骨架和鐵芯三部分組成 變壓器繞 組和圈數 直接關係到變壓比 電流比 阻抗比以及高頻電路裡的 諧振頻率等 電路圖上一般用 B 或 T 表示變壓器 實物照片 19 1 4 3 線圈常見故障主要是斷線 短路 線匝鬆動 線圈斷線可用 萬用電錶歐姆檔進行檢查 在修理時可部分或全部重繞 線圈斷線 也時常發生在接線端子 如脫焊或受力而斷線 要仔細觀察就能發 現 線圈短路大多是由於受潮後線的絕緣力降低而被擊穿 由於一 般線圈電阻小而用萬用電錶不易發現線圈短路 特別是局部短路 最好的辦法是用 Q 表或電橋等儀器進行測量 看其電感值和 Q 值是 否和正常值一致 在修理時可重繞或將短路處填以適當的絕緣材料 12 線圈線匝鬆動較輕時可用絕緣膠水加固 較重時 有部分亂線或全 部亂線 可部分或全部重繞 1 4 41 4 4 變壓器常見故障主要是斷路 短路 漏電 斷路時無輸出電 壓 初級輸入電流很小或無輸入電流 可用萬用電錶歐姆檔進行檢 查 在修理時可部分或全部重繞線圈 變壓器線圈發生短路或嚴重 漏電時 所產生的現象是變壓器溫度過高 有焦臭味 冒煙 輸出 電壓降低 須將短路的線圈拆除重繞 1 51 5晶體極管 晶體極管包括晶體二極管和晶體三極管 晶體二極管簡稱二極體 是一種常用的具有一個 PN 結的半導體器件 晶體二極管的用途有 整流 檢波 穩壓 發光 開關 變頻等 晶體三極管通常簡稱為電晶體或三極管 是一種具有兩個 PN 結的半 導體器件 晶體三極管是電子電路中的核心器件之一 在各種電子 電路中的應用十分廣泛 晶體三極管按用途可分為 低頻放大管 高頻放大管 開關管 低雜訊管 高反壓管 複合管 按輸出功率 的不同可分為 小功率管 中功率管 大功率管 按半導體材料的 不同可分為 鍺管 矽管和化合管 安導電極性的不同可分為 NPN 型和 PNP 型 晶體三極管有三種狀態 放大 截止 飽和 13 國產電晶體組成型號的符號及其意義見下表 第一部分 電極數 目 第二部分 極性和材料 第三部分 管子類型 符號意 義 符 號 意義符 號 意義 第四 部分 第五 部分 AN 型 鍺材 料 BP 型 鍺材 料 CN 型 矽材 料 2二 極 管 DP 型 矽材 料 APNP 型 鍺 材料 BNPN 型 鍺 材料 3三 極 管 CPNP 型 矽 材料 P W Z L K X G D A CS BT 普通管 穩壓管 整流管 整流堆 開關管 低頻小功率管 f 3MHZ Pc 1W 高頻小功率管 f 3MHZ Pc 1W 低頻大功率管 f 3MHZ Pc 1W 高頻大功率管 f 3MHZ Pc 1W 管 子 序號 用數 字表 示 管 子 的區 別代 號 用字 母表 示 14 DNPN 型 矽 材料 E化合物材料 N 場效應管 雙基極管 阻尼管 例 2AP9 鍺材料普通二極體 3DG6 NPN 型 矽材料高頻小功率三極管 1 5 1 晶體二極管的主要參數 晶體二極管一般可用到十萬小時以上 但是如果使用不合理 他就 不能充分發揮作用 甚至很快地被損壞 要合理地使用二極體 必 須掌握他的主要參數 因為參數是反應品質和特性的 最高工作頻率 fM MC 二極體能承受的最高頻率 通過 PN 結交 流電頻率高於此值 二極體將不能正常工作 最高反向工作電壓 VRM V 二極體長期正常工作時 所允 許的最高反壓 若越過此值 PN 結就有被擊穿的可能 對於交流 電來說 最高反向工作電壓也就是二極體的最高工作電壓 最大整流電流 IOM mA 二極體能長期正常工作時的最大正 向電流 因為電流通過二極體時就要發熱 如果正向電流越過此值 二極體就會有燒壞的危險 所以用二極體整流時 流過二極體的正 向電流 既輸出直流 不允許超過最大整流電流 15 1 5 2 晶體二極管的正 負極的判別 1 看外殼上的符號標記 通常在二極體的外殼上標有二極體的符號 標有三角形箭頭的一端為正極 另一端為負極 實物照片 20 22 2 看外殼上標記的色點 在點接觸二極體的外殼上 通常標有色點 白色或紅色 除少數二極體 如 2AP9 2AP10 等 外 一般 標記色點的這端為正極 3 透過玻璃看觸針 對於點接觸型玻璃外殼二極體 如果標記已磨 掉 則可將外殼上的漆層 黑色或白色 輕輕刮掉一點 透過玻璃 看那頭是金屬觸針 那頭是 N 型鍺片 有金屬觸針的那頭就是正極 4 整流二極體體積較大 而且都是以黑色表示 所有的整流二極體 都是負標記 就是在負極用白色或者黑色環狀標示 開關管和穩壓 管在有些型號裡面都是紅色不好區分 有些穩壓管是灰色的 除整 流二極體外 其餘的二極體很少損壞 其壽命一般都在幾十萬小時 實物照片 23 5 矽橋 整流橋 矽堆 這些都是指一個東西 整流橋實際上就是 將 4 個二極體組合的橋式整流集成化了 表示交流輸入 表示直 流輸出 實物照片 24 25 16 6 機械萬用電錶判斷二極體的正負極 把萬用電錶撥到 R 100 的檔上 用萬用電錶的紅黑兩表筆接到二 極體的兩個電極上 若萬用電錶指針指示的電阻值較少 則黑表筆 所接的是二極體的正極 紅表筆所接的是二極體的負極 若萬用電 錶指針指示的電阻值大於 100 則黑表筆所接的是二極體的負 極 紅表筆所接的是二極體的正極 這是由於萬用電錶在使用電阻 檔測量時 黑表筆是接的是電錶內電池的正極 紅表筆所接的是電 錶內電池的負極 1 5 3 晶體二極管的簡易測試 1 判斷二極體的好壞 把萬用電錶撥到 R 1000 的檔上 用萬用電錶測量二極體的正 反向電阻 好的二極體正向電阻值通常是 鍺管是 500 2K 矽管是 3K 10K 反向電阻值通常是大於 100K 矽管更大一 些 正向電阻越少越好 反向電阻越大越好 若測得反向電阻值很 小 說明二極體已經失去單向導電的作用 若測得正反向電阻值很 大 說明二極體已經損壞 接近斷路 從材料來分 二極體可分為 鍺管和矽管 它們最顯著的特點是門限電壓 或者稱為接通電壓 的不同 通常鍺管是 0 2 0 4V 矽管是 0 6 0 8V 它可以由電晶 體特性圖示儀來測量 17 2 用數字式萬用表測量二極體 一般數字式萬用表上都有二極體測試擋 例如 DT890D 型數位萬用 表 但其測試原理與採用模擬式萬用表測量電阻完全不同 它實際 上測量的是二極體的直流電壓降 當二極體的正負極分別與數字萬 用表的紅黑表筆相接時 二極體正嚮導通 萬用表上顯示出二極體 的正嚮導通電壓 UD 門限電壓或者稱為接通電壓 若二極體的正 負極分別與數字萬用表的黑紅表筆相接 二極體反向偏置 表上顯 示一固定電壓 約為 2 8V 3 用電晶體圖示儀測量二極體 電晶體圖示儀可以顯示二極體的伏安特性曲線 例如 測量二 極體的正向伏安特性曲線 首先將圖示儀螢光屏上的光點置於座標 左下角 峰值電壓範圍置 0 20V 集電極掃描電壓極性置於 功耗電阻置 1K x 軸集電極電壓置 0 1V 度 y 軸集電極電流 置 5mA 度 y 軸倍率置 1 將二極體的正負極分別接在面板 上的 C 和 E 接線柱上 緩慢調節峰值電壓旋鈕 即可得到二極體正 向伏安特性曲線 從螢幕顯示圖可以直接讀出二極體的導通電壓 4 發光二極體的測量 發光二極體一般由磷砷化鎵 磷化鎵等材料製成 它的內部 存在一個 PN 結 也具有單向導電性 但發光二極體在正嚮導通時會 18 發光 光的亮度隨導通電流增大而增強 光的顏色與波長有關 實 物照片 26 用模擬式萬用表判別發光二極體 模擬式萬用表判斷發光二極 體的極性的方法與判斷普通二極體的方法是一樣的 只不過一般發 光二極體的正嚮導通電壓值超過 1V 實際使用電流可達 100mA 以上 測量時可用量程較大的 1 K 和 10K 擋測量其正向和反 向電阻 一般正向電阻小於 50 K 反向電阻大於 200K 為正常 1 5 4 晶體三極管的主要參數 半導體三極管是內部含有兩個 PN 結 外部具有三個電極的半導 體器件 有 PNP 和 NPN 形式 表徵電晶體性能的電參數很多 主要 分為兩大類 一類是運用參數 表明三極管在一般工作時的參數 另一類是極限參數 表明了三極管的安全使用範圍 前者主要包括 電流放大係數 截止頻率 極間反向電流等 後者包括擊穿電壓 集電極最大允許電流 集電極最大耗散功率等 1 直流電流放大係數 定義為集電極直流電流 ICQ 與基極直流 電流 IBQ 的比值 19 2 交流電流放大係數 三極管在有信號輸入時 交流電流放大 係數 定義為集電極電流的變化量 Ic 與基極電流的變化量 Ib 之比 3 穿透電流 Iceo 是基極 b 開路 集電極 c 與發射極 e 間加反向 電壓時的集電極電流 矽管的 Iceo 在幾微安以下 4 反向擊穿電壓 V BR CEO 是基極 b 開路 集電極 c 與發射極 e 間的反向擊穿電壓 5 集電極最大允許電流 ICM 是 值下降到額定值的 1 3 時所允 許的最大集電極電流 6 集電極最大允許功耗 PCM 是集電極上允許消耗功率的最大值 VCEO ICM PCM 的值可由器件手冊查得 Iceo 的值可用電 晶體圖示儀進行測量 1 5 5 晶體三極管管型和管腳的判別 判別管型和基極 極 根據電晶體 結正向電阻小 反向電阻大的特點 可以判別管 子的基極和管子的類型 是 型還是 型 把萬用電錶撥 到 R 或 R 的檔上 先假設管子的一根管腳為 基 極 用萬用電錶的紅表筆接 基極 黑筆分別接另外兩個管腳 若萬用電錶指針指示的電阻值均較少 則紅表筆所接的是要找的基 20 極 而且是 型的管子 再將紅 黑表筆對調 即用黑表筆接 基極 紅筆分別接另外兩個管腳 這時若測量得到的電阻值均 較大 則上述假設的基極是正確的 如果紅表筆接 基極 按上述 的方法測量得到的電阻值均較大 且用黑表筆接 基極 紅筆分別 接另外兩個管腳 這時若測量得到的電阻值均較小 則所接的 基 極 是 型管子的基極 如果按上述的方法測量得到的電阻值 是一個較大 一個較小 則原假設的 基極 是錯誤的 這樣就需 要重新假設管子的另一根管腳為 基極 再進行測量直到滿足上述 要求為止 2 判別發射極 極 和集電極 極 對於 型的管子 先假設紅表筆接的是 極 黑表筆接 極 並用手捏住 二個極 但不能使 直接接觸 通過人 體 相當於在 之間接入一個偏置電阻 讀出 間的電阻 值 如圖 1 1 所示 然後將紅 黑表筆對調 重新測 間的電 阻值 並與前次的讀數比較 哪一次阻值較小 說明哪一次的假設 是正確的 即該次紅表筆 接的是 極 其原理圖見 圖 1 2 因為 間的 電阻值較小正說明通過萬 21 用電錶的電流較大 偏置正常 因而表明原來的假設是正確的 若 是 型的管子 只要將紅 黑表筆對調 即黑表筆接 極 按 照上述的方法測試判別即可 3 粗略判斷晶體三極管的品質 對於 型的管子 當用紅表筆接的是 極 黑表筆接 極 電阻值越大說明管子的穿透電流 ceo 越小 若電阻值很小 或者 錶針不穩 則說明管子的穿透電流 ceo 大 品質較差 當按照圖 1 1 所示的方法給管子 極加上一正向偏流時 電阻值變化越大 說明 管子的放大倍數越大 22 有一些萬用電錶設有測量三極管直流 fe 參數檔 根據讀數也 可以粗略判斷晶體三極管的品質 方法是 先將萬用電錶撥到 R 的檔上 紅 黑兩表筆短接 調節萬用電錶的歐姆調零電位器 使錶 針指示在歐姆刻度的 處 然後分 開紅 黑兩表筆 將萬用電錶撥到 fe 參數的檔上 按照晶體三極 管管腳的排列 將晶體三極管插入萬用電錶 fe 參數的測試管座上 注意 測試管座上有分 型和 型 這時就可以根據錶 針所指示的值 萬用電錶有專門的直流 fe 參數的刻度 讀出晶體 三極管的直流 fe 參數值 如果所用的晶體三極管是有型號標稱的 可以根據電晶體手冊找出管子的 三個電極 圖 1 3 列出 一些常用的晶體三極管的管腳位置 供參考 實物照片 31 37 晶體三極管有金屬封裝和塑膠封裝兩種 一般金屬封裝的管子的外 殼接 C 極 1 5 6 三極管的替換 三極管的替換一般掌握這麼幾個原則 PNP 對換 PNP NPN 對換 NPN 在開關管使用當中放大倍數不需要考慮的 耐壓和電流要重點 考慮 在替換過程中 管腳的不一致是經常存在的 不能直接替換 23 的 要麼查找相關手冊確定引腳順序再進行替換 要麼運用萬用表 進行測試 有很多數位表都帶有三極管放大倍數的檢測 有 PNP 和 NPN 的測試總共 8 個插孔 把三極管的引腳通過調換方向就可以在 這些插孔中的三個得到一個準確的放大倍數的顯示 而在其他的插 孔要麼不顯示 要麼顯示全段字元 這樣就可以準確的判斷出各個 引腳以及這個三極管的好壞 顯示的放大倍數一般都超過 100 1 5 7 三極管的線上測量 在三極管的判斷中 線上用電阻擋測量是最直接的 上面的文字已 經闡述了如何測量 除非有明顯的短路或斷路 否則三極管的好壞 用電阻擋不是那麼容易被判斷出來 有些大功率的三極管例如電視 機裡的行管和開關電源中的開關管本身帶有內置阻尼 管腳間電阻 很小 往往誤認為是短路 其實遇到這種情況一定要先查詢該管的 詳細資料才能做出判斷 線上測量還有一個方法就是在基極施加一個高電平信號或者等待這 個高電平信號的出現 然後測量集電極 c 和發射極 e 的電壓 關係就可以知道這個管子的好壞 從經驗中得知 三極管的集電極 c 往往接到一個高電平或者電源信號上或者一個元器件的輸出 發射極 e 往往接地或者接下一個需要推動的元器件 舉例說明一 下 一個三極管經過測量知道 b 為 0V c 為 5V e 為 0V 在整個 24 設備運行過程中 b 有 5V 0V 的變化 那麼等待這個 b 5V 的出現測量 e 和 c 的電壓就可以知道好壞 如果 b 5V 是瞬間的 不好掌握 那 麼用 10k 的電阻一端接 5V 另一端接 b 就可以長期提供高電平信號 但這麼做的前提是斷開原來的線路 在高電平出現時 測量到 e 和 c 的電壓都降低且它們之間又不超過 1V 的電壓差 那麼就可以斷定 這個三極管是正常的 具體說來就是 c 原來是 5V e 原來是 0V 高電平加入 b 後 c 為 0 9V e 為 0 4V 或者 c 為 2V e 為 1 4V 這些 都是正常的 本文章中沒有特殊說明的情況下所講的電壓都是該點 的對地電壓 這些電壓的不同完全取決於後面的電路 直接測量 e 和 c 之間的電壓也是很好的辦法 例如 e c 原來的電壓差是 5V 高電平加入 b 後 e c 的電壓差小於 1V 那麼就可以斷定三極管已 經導通 是正常的 有時候測量三極管後續電路無法正常工作 往往先懷疑三極管 是否正常 這個思路是對的 但推動這個三極管的電路也需要檢查 的 應為它不給三極管高電平信號讓三極管如何工作呢 明顯的感 覺三極管發燙 冒煙兒甚至炸開 這些都沒有什麼好量的了 直接 更換就可以了 當然要搞明白原因 是三極管本身出現問題還是其 他電路有問題造成的 25 1 6 積體電路 積體電路是採用半導體製作工藝 在一塊較小的單晶矽片上製作上 許多晶體管及電阻器 電容器等元器件 並按照多層佈線或遂道佈 線的方法將元器件組合成完整的電子電路 它在電路中用字母 IC 也有用文字符號 N 等 表示 使用積體電路前 要對該積體電路的功能 內部結構 電特性 外形封裝以及與該積體電路相連接的電路作全面分析和理解 使用 時各項電性能參數不得超出該積體電路所允許的最大使用範圍 1 6 1 積體電路分類 積體電路按其功能 結構的不同 可以分為模擬積體電路和數位積 體電路兩大類 積體電路按製作工藝可分為半導體積體電路和膜積體電路 膜積體 電路又分類厚膜積體電路和薄膜積體電路 積體電路按集成度高低的不同可分為小規模積體電路 中規模積體 電路 大型積體電路和超大型積體電路 積體電路按導電類型可分為雙極型積體電路和單極型積體電路 雙極型積體電路的製作工藝複雜 功耗較大 代表積體電路有 TTL ECL HTL LST TL STTL 等類型 單極型積體電路的製作工 26 藝簡單 功耗也較低 易於製成大型積體電路 代表積體電路有 CMOS NMOS PMOS 等類型 積體電路按用途可分為電視機用積體電路 音響用積體電路 影碟 機用積體電路 錄影機用積體電路 電腦 微機 用積體電路 電 子琴用積體電路 通信用積體電路 照相機用積體電路 遙控積體 電路 語言積體電路 報警器用積體電路及各種專用積體電路 1 6 2 積體電路的外形 實物照片 40 42 半導體積體電路的外形大致上有圖 1 4 所示的幾種 即 a 金屬圓殼 照片 43 b 扁平型陶瓷或塑膠雙列和單 列 照片 44 c 雙列直插型 照片 45 46 d 金屬菱形 外形不同或內部電路不 同時 引出線的根數各不相同 如金屬圓形 有 8 根 10 根 12 根 14 根等 直插型陶 瓷或塑科雙列 單列的引線有 9 根 14 根 16 根 18 根 24 根等 引出線的排列序號 各有一定的規律 一般從外殼頂部看時按逆時針方向編號 金屬圓 殼以突出的鍵為准 逆時針按 l 2 3 編排 扁平型和直插型 一般都以色點標記為准 逆時針計數 金屬菱形以定值孔為起點 順時針方向 1 2 3 計數 無任何標記和色點的積體電路 把 27 印有型號的一面朝上 左下角第 1 根引出線就是 1 腳 除了以上常 規的引腳方向排列外 也有一些引腳方向排列較為特殊 應引起注 意 這些大多屬於單列直插式封裝結構 它的引腳方向排列剛好與 上面說的相反 尾碼為 R 如 M5115 和 M5115RP HA1339A 和 A1339AR HA1366W 和 HA1366AR 等 即印有型號或商標的一面朝自 己時 引腳朝下 尾碼為 R 的引腳排列方向是自右向左 這主要 是一些雙聲道音訊功率放大電路 在連接 BTL 功放電路時 印刷板 的排列對稱方便 而特製設計的 在印刷線路板上安裝積體電路時 要注意方向不要搞錯 否則 通電時積體電路很可能被燒毀 1 6 3 簡單的方法判斷常用積體電路的品質及好壞 一看 封裝考究 型號標記清晰 字跡 商標及出廠編號 產地俱全且 印刷品質較好 有的為烤漆 鐳射蝕刻等 這樣的廠家在生產加工過 程中 品質控制的比較嚴格 二檢 引腳光滑亮澤 無腐蝕插拔痕跡 生產日期較短 正規商店經 營 三測 對常用數位積體電路 為保護輸入端及工廠生產需要 每一個 輸入端分別對 VDD GND 接了一個二級管 反接 用萬用表的測二 級管檔位可測出二級管效應 VDD GND 之間電阻值靜態在 20K 以 上 小於 1K 肯定是壞的 28 對常用類比及線性積體電路 通常要插入應用電路中才可判斷 為安 全考慮 建議先焊上一個同腳位元的積體電路插座 確信週邊電路 無錯誤再插入積體電路 萬一不好可找商家更換 1 6 4 IC 積體電路的好壞判別方法 一 不在路檢測 這種方法是在 IC 未焊入電路時進行的 一般情況下可用萬用表 測量各引腳對應於接地引腳之間的正 反向電阻值 並和完好的 IC 進行較 二 在路檢測 這是一種通過萬用表檢測 IC 各引腳在路 IC 在電路中 直流電 阻 對地交直流電壓以及總工作電流的檢測方法 這種方法克服了 代換試驗法需要有可代換 IC 的局限性和拆卸 IC 的麻煩 是檢測 IC 最常用和實用的方法 1 直流工作電壓測量 這是一種在通電情況下 用萬用表直流電壓擋對直流供電電壓 週邊元件的工作電壓進行測量 檢測 IC 各引腳對地直流電壓值 並 與正常值相比較 進而壓縮故障範圍 查出損壞的元件 測量時要 注意以下八點 29 萬用表要有足夠大的內阻 至少要大於被測電路電阻的 10 倍以上 以免造成較大的測量誤差 通常把各電位器旋到中間位置 如果是電視機 信號源要採用標 準的彩條信號發生器 表筆或探頭要採取防滑措施 因任何瞬間短路都容易損壞 IC 可 採取如下方法防止表筆滑動 取一段自行車用氣門芯套在表筆尖上 並要長出表筆尖約 0 5 左右 這既能使表筆尖良好地與被測試 點接觸 又能有效防止打滑 即使碰上鄰近點也不會短路 當測得某一引腳電壓與正常值不符時 應根據該引腳電壓對 IC 正 常工作有無重要影響以及其他引腳電壓的相應變化進行分析 才能 判斷 IC 的好壞 IC 引腳電壓會受週邊元器件影響 當週邊元器件發生漏電 短路 開路或變值時 或週邊電路連接的是一個阻值可變的電位器 則電 位器滑動臂所處的位置不同 都會使引腳電壓發生變化 若 IC 各引腳電壓正常 則一般認為 IC 正常 若 IC 部分引腳電壓 異常 則應從偏離正常值最大處入手 檢查週邊元件有無故障 若 無故障 則 IC 很可能損壞 30 對於動態接收裝置 如電視機 在有無信號時 IC 各引腳電壓是 不同的 如發現引腳電壓不該變化的反而變化大 該隨信號大小和 可調元件不同位置而變化的反而不變化 就可確定 IC 損壞 對於多種工作方式的裝置 如錄影機 在不同工作方式下 IC 各 引腳電壓也是不同的 2 交流工作電壓測量法 為了掌握 IC 交流信號的變化情況 可以用帶有 B 插孔的萬用表對 IC 的交流工作電壓進行近似測量 檢測時萬用表置於交流電壓擋 正表筆插入 B 插孔 對於無 B 插孔的萬用表 需要在正表筆串接 一隻 0 1 0 5 F 隔直電容 該法適用於工作頻率較低的 IC 如電 視機的視頻放大級 場掃描電路等 由於這些電路的固有頻率不同 波形不同 所測的資料是近似值 只能供參考 3 總電流測量法 該法是通過檢測 IC 電源進線的總電流 來判 IC 好壞的一種方 法 由於 IC 內部絕大多數為直接耦合 IC 損壞時 如某一個 PN 結 擊穿或開路 會引起後級飽和與截止 使總電流發生變化 所以通 過測量總電流的方法可以判 IC 的好壞 也可用測量電源通路中電 阻的電壓降 用歐姆定律計算出總電流值 1 6 5 積體電路的拆裝方法 31 1 金屬編織帶吸錫法 取一段可焊性很好的多股金屬編織帶 再浸上松香酒精溶液 用烙 鐵同時加熱引腳上的焊錫和編織帶 到一定溫度後 引腳上的焊錫 將被編織帶吸附住 然後把編織帶吃上錫的剪去 再用同樣的方法 吸去其它引腳上的焊錫 直至全部引腳上的焊錫被吸走 這時 可 用小改錐把積體電路輕輕撬起即可拆下 2 空氣負壓吸錫法 利用吸錫器 吸錫器一般有三種 一是本身無加熱裝置 靠電烙鐵 把焊錫熔化後 利用吸錫器產生的負壓把熔化的焊錫從每個引腳吸 走 二是一體化吸錫電烙鐵 它本身就有熱源 使用更為方便 三 是具有烙鐵頭加熱後自動的吸錫器 但設備成本高 一般常用第一 種和第二種吸錫器 3 醫用空心針頭法 找一支 9 至 10 號醫用空心針頭 原則上是針尖內徑剛好能套住積體 電路引出腳 其外徑能插入引腳孔 然後用小銼刀把原有尖端針口 銼平 再把成形的平口外圓銼成斜狀 使用時採用尖頭烙鐵把引腳 焊錫化 此時把針頭套住引腳 插入印刷板孔內 然後邊移開烙鐵 邊旋轉針頭 使熔錫凝固 最後拔出針頭 這樣 訪該引腳就和印 刷板完全脫離 照此方法 每個引腳做一遍 那麼 整塊積體電路 32 即能自動脫離印刷板 此方法簡便易行 4 特製烙鐵頭熔焊法 本方法雖然簡便易行 效率高 但需要特製一個專用烙鐵頭 其形 狀剛好能同時接觸到該積體電路的每一個引腳 不同數量引腳的積 體電路要製成不同尺寸的烙鐵頭 電烙鐵的功率要大些 一般採用 大於 50W 內熱式或 100W 外熱式 此種方法更適用於同規格 批量大 的拆卸工作 但也可以採用 Z 形烙鐵頭 一頭插入外熱電烙鐵 另一頭的長度同于積體電路長度 這樣可單邊同時熔化 如果兩邊 來回加熱 另一手用鑷子 即可夾出積體電路 5 焊錫熔化拔出法 在不具備以上條件的情況下 只用一把電烙鐵和一把小改錐 用烙 鐵按順序一邊熔化各引腳上的焊錫 一邊用小改錐向外撬 直至全 部引腳脫離印刷板為止 此種方法看來簡單 但拆卸很不容易 而 且很容易拆壞積體電路和印刷線路板 6 焊錫熔化吹氣法 此方法同第 5 點 只是用氣流把熔化的焊錫吹走 用此種方法時 必須氣流向下 這樣可將焊錫及時排走 以免留在印刷板上或音響 設備內留下扣患 7 焊錫熔化掃除法 33 此方法是用一把電烙鐵和一把小刷子 當把引腳上的焊錫熔化後即 刻用小刷子把焊錫刷掃掉 以達到積體電路引腳和印刷板脫離的目 的 每個引腳都這樣處理後就可用小起子輕撬積體電路 使之脫離 印刷電路板 8 添加焊錫熔化法 由於焊錫熔化拔出法是採用依次逐個熔化後向外脫離 這樣 必將 由於引腳不能同時熔化而拔出困難 此方法是將焊錫熔化在雙列引 腳的每個腳上 並使這兩列的每個引腳相連 以便傳熱 每加熱一 邊就向外輕撬 兩邊來回動作 直至拔出積體電路 1 6 6 應用積體電路時應注意的事項 1 使用時不要超過技術參數的極限值 2 焊接時 電烙鐵的功率在 25 45 瓦之間 焊接時間一般不超過 10 秒鐘 3 積體電路的使用溫度一般在 30 85 之間 安裝時儘量遠離發 熱元件 功率積體電路的外亮或散熱片要跟散熱器 板 緊密接觸 保證有良好的散熱條件 4 MOS 積體電路應防止柵極靜電感應擊穿 為此要求一切測試儀器 電烙鐵 線路本身要良好地接地 MOS 積體電路有較高的輸入阻抗 34 少量電荷就能產生較高電壓 不使用時必須用金屬遮罩盒或金屬紙 封裝 5 積體電路的引線不要強行扭彎 也不能齊根部折彎 6 要注意供電電源的穩定性 要確認供電電源和積體電路測量儀器 在電源通斷切換時 如果產生異常的脈衝波 則要在電路中增設諸 如二極體組成的浪湧吸收電路 7 不應帶電插拔積體電路 帶有積體電路插座或電路間連接採用接 外掛程式 以及元件式結構的音響設備等 應儘量避免拔插集成塊 或接外掛程式 必要拔插前 一定要切斷電源 並注意讓電源濾波 電容放電後進行 8 有些空腳不應擅自接地 內部等效電路和應用電路中有的引出腳 沒有標明 遇到空的引出腳時 不應擅自接地 這些引出腳為更替 或備用腳 有時也作為內部連接 35 第二章 教學儀器維修的基本方法 與技術 儘管教學儀器設備的種類繁多 原 理各不相同 但是其維修程式和基 本方法是相似的 2 1 通用維修程式 教學儀器的通用維修過程分為五個 階段 詳見圖 2 1 所示 要強調制定維修方案 按照程式去 檢修 以減少其盲目性 2 1 1 準備階段 教學儀器維修的準備工作較多 最主要的是瞭解儀器的故障現象 收集技術資料 準備所需的拆卸工具和檢測工具 或檢測儀器 1 瞭解儀器的故障現象 當拿到要維修的設備時 應仔細查詢有關設備的各種情況 並做適 當的記錄 如果儀器損壞時間太久 應查閱儀器損壞登記表 如果 曾經修理過的儀器 則還應查閱儀器維修登記表或儀器卡上的有關 記錄 供維修時參考 36 2 技術資料的準備 完整的技術資料 包括使用說明書 原理圖和裝配圖 維修登 記表 儀器卡片等 如果現成的技術資料不完整 也可繪製 或者 找到另一台能正常工作的同類型儀器 這樣可以通過對比更快地找 到故障部位 3 準備維修工具和檢測儀器 維修教學儀器工具選用要合適 既可避免損傷儀器 保證維修品質 又可提高工效 教學儀器種類較多 故維修教學儀器常用的工具或 檢測儀器也是多種多樣 所以必須根據教學儀器的故障準備好維修 工具和檢測儀器 2 1 2 檢查階段 根據瞭解的故障現象 維修者應進行測試 確認故障是否屬實 若對故障瞭解不全面 應按常規對設備進行檢查 檢查設備方法有 多種 有些設備還需拆開才能進行檢查 檢查後要制定出維修方案 並準備或自製維修工具和選購材料 1 故障判別方法 不同的儀器故障有不同的判別方法 這裡介紹五種通用的故障檢查 方法 37 綜合法 是對儀器進行各種規範操作 檢查儀器的顯示 指示 功能 操作等是否正常 這時如發現哪兒不正常就從那兒開始深入 檢查 分割法 將儀器分割成若干個單元 先粗略地檢查各單元 待有 些眉目後 再深入一步檢查有問題的單元 再將有問題的單元分割 成若干塊再查 再查 再分 再查 直至找到故障所在為止 直覺法 對儀器故障可以利用人的感官去發現 例如 對電子儀 器應當注意觀察有沒有脫焊現象 電線和電阻器有沒有燒焦 機器 內部有沒有異物 保險絲斷沒斷 燈絲亮不亮 電解電容器是否漏 出液體 有沒有放電引起的砰砰聲 有沒有燒焦味等等 這些直觀 檢查往往能夠很快找到故障 在進行直覺法檢查時應特別注意安全 比較法 將有故障的儀器與無故障的儀器進行對照 特別是對有 故障儀器的故障部位與無故障儀器的相應部位進行測量 檢查 可 從中發現問題 交換法 用好的備件 部件 外掛程式交換到有故障的儀器部位 或者同一儀器上相同的部件 外掛程式進行交換 這樣也會比較容 易地找出儀器的故障 2 拆卸方法 38 在拆卸過程中 倘若考慮不周 方法不對 往往容易造成被拆 卸零件的損壞或變形 嚴重的可能造成無法修復 使得整個儀器報 廢 拆卸時 往往是由表及裡 由此及彼 儘量避免一修儀器就全 機拆開 對不熟悉的儀器 拆卸部件之前 應仔細觀察分析它的結 構特點 力求看懂記牢 並仔細考慮拆卸的順序 確定合適的拆卸 方法 選用恰當的拆卸工具 在拆卸時還要做好拆卸標記 記錄 必要時在記錄本上繪製草圖幫助記憶 對拆卸困難的部件 應仔細 揣摩它裝配的辦法 然後才試拆卸 千萬不可硬撬硬扭 以致損壞 本來完好的機件 教學儀器設備在拆卸時 一般是按照從外到內 從上到下 先 拆成部件或組部件 再拆成零件的原則進行 對於維修者還必須注 意下述幾種類型的拆卸方法 外殼類零件的拆卸 教學儀器的外殼 外罩等 目前大多數採用 螺釘或螺釘螺母連接到骨架或主體零件上 很顯然 這些連接件 使用通用工具就可以完成拆卸工作 如螺絲刀和鉗子 機械類零件的拆卸 對機械類零件的拆卸要特別注意三種情況 第一 在拆卸螺紋配合的零件時 零件的回松方向必須辨別清楚 第二 一般裝配的機器零件之間都是有一定配合的 雖然配合的鬆 39 緊依配合性質的不同而不同 拆卸時常要採用手錘衝擊拆卸 錘擊 拆卸時 必須對受擊部位採取保護措施 一般使用銅棒 膠木棒 木棒或木板等保護受擊的軸端 軸套或軸上的其他零件 第三 對 精度較高的配合零件 不允許採用錘擊拆卸 可用拉撥器進行拆卸 拉卸時 拉撥器的各拉鉤應相互平行 鉤子和零件貼合要平整 同 時 螺杆和軸端間應墊合適的墊塊 防止軸端或中心孔損環 在零 件和拉鉤間也應墊入墊塊 以免拉力集中而損壞零件 拆卸機械類零件還必須做到 拆下的部件和零件 必須有次序 有規則地安放在木架 木箱或零件盤內 避免雜亂地堆放 甚至拖 散遺失 對精密的零件 如 絲杆 長軸類零件 更應小心安放和包 紮好 以防彎曲變形和碰傷 拆下的零件 如 軸 齒輪 螺釘 螺 母 鍵 墊片 定位銷等 盡可能地按原來結構連在一起 防止丟失 對於成套加工或不能互換的零件 在拆卸前應做上記號 並用繩索 串起 以免搞亂 使裝配時發生錯誤 而影響它們原有的配合性質 電子器件的拆卸 為了檢查故障有時需要測量電子器件 測量之 前一定要把元器件從電路板上拆下來 為了防止失誤 維修者應當 遵循以下的操作原則 第一 最好每次只拆下一個元器件 拆下元 器件時應記下每個引腳的焊接位置 在引腳數目較多或者對這種元 40 器件的引腳排列方式不太熟悉時 應在每個引腳上貼上膠布 寫上 記號 或者採取其它的標記方法 第二 如果不得已必須拆下較多 的元器件 一定要給每個元器件分別做上記號 第三 如果測量結 果表明該元件沒有故障 應及時把它焊接到電路板上 第四 應利 用元器件拆下來的這個機會 檢查一下印製板有沒有毛病 在檢修過程中 無論是採用哪種方法 只要是需要拆下元器件 均需記住上述的操作規則 切不要隨便拆下許多元器件 最後弄不 清如何裝回去 2 1 3 修復階段 教學儀器修復階段包括儀器的拆卸 零部件的清潔 零部件的 修理 包括更換或代換 複檢 裝配和調整幾個步驟 拆卸方法與 前面介紹的相同 在這裡不再重複 1 零部件的清洗 為了便於檢查零件的損壞情況和鑒定是否更換 對於拆卸下來 的零件應根據不同物件做必要的清洗工作 金屬零部件的清洗在教學儀器修理中常見的有下列四種