单级晶体管放大电路故障诊断分析方法Word下载.docx

1、三、 电容器故障 6四、 晶体管故障 7参考文献 10一、单极晶体管放大电路如图1所示典型的单极晶体管放大电路中，流过晶体管的平均电流随着输入信号的变化 增加或者减少，集电极负载电阻R3两端电压的变化反映了集电极电流的变化。为了保证晶 体管放大电路的交流输岀不失真，集电极直流工作电压（即集电极和地之间的直流电压）应 当和交流输出信的最大幅值相等大致为直流供电电压VCC的1/2。电阻元件Rl, R2, R4构 成偏巻电路，并且保证静态工作点电压稳左。在单极晶体管放大电路中，多种因素都会引起 静态工作点电压的变化，为了保证电路正常工作，静态工作点电压的稳立是非常重要的。硅三极管构成的单级晶体管放大

2、电路中，影响电路稳定性的最主要的原因是晶体管电流 放大倍数hFE的变化。即使是同时一型号的晶体管，电流放大倍数hFE的数值可能会在50 至500之间。如果不认貞考虑电路的稳左措施，当更换晶体管时，就会引起工作点的显著变 化，在偏置电路中，只要保证基极电压，VB不随基极电流变化，就可以保证直流工作点稳 左。为了实现这一目的，R1和R2的选用是要保证流过其上的电流工作点电压。当忽略基极 电流时，基极的直流工作电压由下决定：Vb= （Vcc （R1+R2） XR2另一方面，发射极电压VE由下式决泄：VE二VB-VBE英中，VBE是基极和发射极之间的正向偏压，硅晶体管的典型值是0.7V左右。 此时的发

3、射极电流为：IE二VE/R4。基极电流和集电极电流相比可以忽略，即IE二IC。集电极直流电压VC由下式 决左：VC=VCC-ICR3.在这里由于VB被偏置分压电路固左保持不变，因此，集电极直 流电压VC保持不变。该电路中串联负反馈的效果。当集电极电流增加时，集电极电压下降，发射极电流上升，发射极电压上升。 但是，基极电压VB是由分压器确左，发射极电压VE增大使得晶体管的基极和发射极 之间是电压降低，进而使得集电极电流降低。这样，晶体管集电极电压稳定在静态工 作点。为了保障晶体管放大电路的静态工作点不受其他直流电路电压的影响，同时还 要传递交流输入/输出信号，在电路中，必须要接入交流耦合电容C1

4、和C2,在低频 放大电路中，为了实现隔直流通交流的目的，C1和C2的电容值要选的大一些（例如 10uf）交流旁路电容C3的作用是提供交流放大信号通路，避免因发射极电阻R4降低 电路的交流放大倍数。由于基极和发射极之间发射极阻抗很低，电容器C3的电容值 必须要选大一些（例如100uf）o图一所示的电路，当电路的电流放大系数很大，并且基极电流可以忽略不计时, 电路的直流偏置电压可以用如下公式计算：VB二（VCC/R1+R2） ）R2= （12）/47 千欧+12 千欧）12 欧二2. 4vVE二VB-VBE二2. 4-0. 7=1. 7vVC=VCC-ICR3其中，IC二IE二VE/R4VC=12

5、- （3.05MA*2.2 千欧）=12-6. 7=5. 3v.上述电路中各点电压计算结果如下表所示。在实际电路中，由于采用20千欧/V的仪表测量电压，此时的测量值稍稍有所 不同，实际测量数值如下表所示。这是由于偏置电路中的分压电阻误差为百分之十的 缘故。从以上两表中可以看到，计算值和测量值基本一致。在判断电路故障之前，应该试算一下电路中各点理论电压值的大小，这样有助 于发现和判断电路中的故障点。下而我们分别讨论一下如图1所示单极晶体管放大电路中，各种电路故障现象 和故障诊断、分析方法。二、电阻故障1.RI断路故障当R1断路时，流过R2和晶体管基极电路的电流为0,晶体管处于关断状态， 发射极和

6、基极电压均为0.同时，由于集电极电流为0,集电极负载电阻R3上的压降 为0.集电极电压等于VCC。此时，电路中各点电压如图2所示。电路输出为零。123输出测竜值（V+122、R2断路故障当R2断路时，原来流过R2的电流也将流入晶体管的基极。但是，由于晶体管 电流放大系数的限制，实际上流过R1的电流减少，即基极电压升髙。有雨基极电流 的增加，使得晶体管处于饱和导通状态。集电极电压和发射极的电压只有0.1V。电 路中各点电压如图3所示。电路的输岀变形，放大信号的负半波被削减。3 稿出测址值（Y）3.6一 2.62.5 负半波被削减3、R3断路故障R3断路时，集电极电流为0,发射极电流由基极提供。基

7、极和发射极之间，相当于正向导通 二极管,R4和R2并联。由于R4的阻值很小（典型值为560欧姆）,发射极电压很低。此时, 基极电压比发射极电圧髙0. 65Vo电路中各点电压如图4所示。测載点 i】输岀榭量值（v t OJ50.1OJ由于集电极电阻R3断路，可以假左发射极电压为0但是，在测量中.由于测量仪表的接 入，对地有一高阻抗通路，通过测量仪表在基极和集电极之间有一微小电流流过。4、R4断路故障R4断路时发射极和地断开，晶体管中没有电流流过。因此，集电极电压等于VCC。基极电压 是由分压电阻R1和R2决定，流过基极的电流与流过R2的电流相比较很小，基极电压几乎 不变。电路中各点的电压值如图5

8、所示。图側金点I ,测最值（V）2.312 1与R3断路故障时的情况一样，由于在发射极和地之间测量仪表的接入，电路中有微小 电流通过，发射极电压比正常值略髙。三、电容器故障1.C1或C2断路故障在这类故障中，电路的偏置条件没有变化，只是耦合电容断开。为了要确立究竟是哪一个 电容器岀现故障.需要使用示波器电路中各点的电压值如图6所示。测1I测駅值（V）23一j551.72、C3断路故障这时电路的偏置条件同样没有变化，放大器的电压放大倍数下降。这是由于C3断路时， 交流信号在R4两端产生负反馈。电压放大倍数由R3/R4决迫，比给泄值（约为4）低。电 路中各点的电压值如图7所示。测址点2_电压放大f

9、S数55降低3、C3短路故障当C3短路时，发射极电阻R4被短路，发射极电压为0,晶体管正向偏压增大进入饱和状态, 流入晶体管的电流增加。同时，由于晶体管电流被VCC/R3限左，可以防止晶体管的破坏。 此时，基极电压比发射极电压髙0.7V左右。电路中各点的电压如图8所示。测傲点1测哥值（V） 10.7；0.150 i四、晶体管故障1.晶体管集电极断开故障当晶体管集电结断开时，集电极没有电流通过，测试点2处的电压上升至12V。发射结处于 正向导通状态，相当于一个二极管正向导通。电路中各点电压如图9所示。测镇点测 ftffi（V）0.75122、晶体管集电结被击穿短路故障当晶体管集电结被击穿发生短路

10、故障时，发射结和R4以及R3构成一个电流通路，该电路的 阻抗值远远低于R1和R2所构成的电路的阻抗值，此时流过R4的电流为 I二（VCC-VBE）/（R3+R4）二（12-0. 7）/（2. 76K） =4MA,发射极电压为 I*R4=2. 7V, TP1 和 TP2 点处的 电压比发射极电压高0.7v左右，基极和发射极所构成的二极管处于正向导通状态。电路中 各点电压值如图10所示。2-3计算值（V）3晶体管发射结断路故障时，流过晶体管的电流0, R3和R4两端的电压降为0因此，集电 极电压上升为VCC,发射极电压降为0,基极电压有偏巻电阻RL和R2决泄，保持在2.3v 左右。电路中各点电压值

11、如图11所示。側屋点I 3T输出测冒值（V厂004.晶体管发射结短路故障当晶体管发射结被击穿产生短路故障时，R2和R4直接相连构成并联状态，TP1和TP2电压 相等，电压值降低。此时，晶体管的作用完全消失，集电极电压上升至vcc。电路中各点电 压如图12所示测点测It值（）0.1312 15.集电极和发射极之间短路故障当晶体管集电极和发射极之间产生短路故障时，发射极和基电级电圧相等，其值又构成分压 器的电阻R3和R4决左。此时，基极电压保持为2. 3v不变，发射极电压上升，发射结处于 关断状态。电路中个点电压如图13所示。测盘点2.5参考文献11周雪，模拟电子技术西安电子科技大学出版社，2004张晓东，有趣的家用电子制作人民邮电岀版社，20033李振声，实验电子技术国防工业出版社，20034任为民，电子技术基础课程设计中央广播电视大学出版社，19975王兆安，电力电子技术机械工业岀版社，20006湘潭电机制造学可控硅技术机械工业出版社，19797谢克明电工电子技术简明教程髙等教育出版社，20038韩振振，数字电路逻借设计大连理工大学出版社，20009王之芳，传感器应用技术西北工业大学出版社，199610丁镇生传感器及传感技术应用电子工业出版社，199811童诗白华成英.模拟电子技术基础高等教冇出版，200612刘绪军张常友家电维修杂志社2008