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常用电子元件的测量.doc

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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Ω)。 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:1MΩ(兆歐)=1000KΩ(千歐)=100000Ω 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 ①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 kΩ,精度(誤差)為l0%。(實物照片2) 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 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 / / / 誤差 ±5% ±10% ±20% 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) 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); 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:①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。②斷路,用萬用電錶測量錶針指示無窮大。③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(100Ω以下)和高阻值(100kΩ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: 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 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=1000000μF(微法),1F=1000000PF(微微法) 電容器的誤差等級(實物照片14/15) 容許誤差 ±2% ±5% ±10% ±20% ±30% +50%~-20% +100%~-10% 級別 02 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 字母 G J K M N S P 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)=1,000,000μH(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。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。 1.4.4 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。 1.5 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。 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) 第四 部分 第五 部分 符號 意 義 符號 意義 符 號 意義 2 二 極 管 A N型 鍺材料 P W Z L K X G D A CS BT N 普通管 穩壓管 整流管 整流堆 開關管 低頻小功率管 (fα≤3MHZ,Pc≤1W) 高頻小功率管 (fα>3MHZ,Pc<1W) 低頻大功率管 (fα<3MHZ,Pc>1W) 高頻大功率管 (fα>3MHZ,Pc>1W) 場效應管 雙基極管 阻尼管 (管子 序號) 用數 字表 示. (管子 的區 別代 號) 用字 母表 示. B P型 鍺材料 C N型 矽材料 D P型 矽材料 3 三 極 管 A PNP型 鍺材料 B NPN型 鍺材料 C PNP型 矽材料 D NPN型 矽材料 E 化合物材料 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。 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 6. 機械萬用電錶判斷二極體的正負極: 把萬用電錶撥到R×100Ω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100KΩ,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×1000Ω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500Ω~2KΩ,矽管是3KΩ~10KΩ,反向電阻值通常是大於100KΩ(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。 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1KΩ,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 KΩ”和“×10KΩ”擋測量其正向和反向電阻。一般正向電阻小於50 KΩ,反向電阻大於200KΩ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β:定義為集電極直流電流ICQ與基極直流電流IBQ的比值。 2.交流電流放大係數β,三極管在有信號輸入時,交流電流放大係數β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β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,β、β、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: 1. 判別管型和基極(b極): 根據電晶體P-N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PNP型還是NPN型)。把萬用電錶撥到R×100Ω或R×1KΩ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極,而且是PNP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NPN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(e極)和集電極(c極): 對於PNP型的管子,先假設紅表筆接的是c極,黑表筆接e極,並用手捏住b、c二個極(但不能使b、c直接接觸),通過人體,相當於在b、c之間接入一個偏置電阻,讀出c、e間的電阻值,如圖1.1所示。然後將紅、黑表筆對調,重新測c、e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c極,其原理圖見圖1.2。因為c、e間的電阻值較小正說明通過萬用電錶的電流較大,偏置正常,因而表明原來的假設是正確的。若是NPN型的管子,只要將紅、黑表筆對調(即黑表筆接c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PNP型的管子,當用紅表筆接的是c極,黑表筆接e極,電阻值越大說明管子的穿透電流Iceo越小,若電阻值很小,或者錶針不穩,則說明管子的穿透電流Iceo大,品質較差。當按照圖1.1所示的方法給管子b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。 有一些萬用電錶設有測量三極管直流Hfe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×10Ω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“0”處,然後分開紅、黑兩表筆,將萬用電錶撥到Hfe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Hfe參數的測試管座上,(注意:測試管座上有分NPN型和PNP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Hfe參數的刻度)讀出晶體三極管的直流Hfe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b、c、e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。 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 20KΩ 以上, 小於1KΩ 肯定是壞的。 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 : ①萬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。 ②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。 ③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0.5mm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。 ④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。 ⑤IC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。 ⑥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。 ⑦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。 ⑧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dB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dB插孔;對於無dB插孔的萬用表,需要在正表筆串接一隻0.1~0.5μF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 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 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
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