Искусство поиска и устранения неисправностей в оборудовании легко постигается и при наличии практики становится почти второй натурой. Хотя начинающим это искусство кажется непостижимым, оно основано на легко запоминающейся последовательности шагов. Во многих случаях для устранения неисправности необходимо педантично, шаг за шагом выполнить ряд процедур. Характер процедуры в основном определяется устройством ремонтируемого оборудования. В качестве иллюстрации рассмотрим общую схему супергетеродинного приемника и используем ее для изучения общих принципов поиска и устранения неисправностей.
Супергетеродинные приемники.
На рис. 1 показана общая блок-схема супергетеродинного приемника. В приемниках такого типа рабочая частота преобразуется в фиксированную промежуточную частоту (ПЧ). Объясняется это тем, что усиление и полосовая фильтрация проще реализуются на фиксированной частоте, чем в некоторой полосе частот. На ранних этапах развития радиотехники достичь высокого усиления и узкой полосы пропускания было гораздо проще на низких частотах, чем на высоких. Поэтому в ранних моделях радиоприемников использовались промежуточные частоты в диапазоне от 40 кГц до 2 МГц. Однако, вот уже около двух десятилетий наблюдается тенденция в сторону более высоких промежуточных частот. Например, в связных ЧМ-приемниках в течение нескольких лет использовалась частота 10,7 МГц, а в усилителях приемников сигналов с одной боковой полосой (ОБП) использовалась промежуточная частота 9 МГц. В настоящее время имеются приемники ВЧ-диапазона (от 3 до 30 МГц) с первой промежуточной частотой, превышающей наивысшую принимаемую. Рассмотрим схему на рис. 1, чтобы выяснить назначение каждого каскада и затем перейти к методам поиска и устранения неисправностей.
Рис. 1. Блок-схема супергетеродинного приемника.
Усилитель высокой частоты (УВЧ) имеет три основные функции. Первая – усиление слабого радиосигнала, на который настроена антенная цепь. Даже многие специалисты бывают удивлены, узнав, что усиление не является главной задачей УВЧ. Главной задачей этого каскада является подавление нежелательных сигналов, особенно сигналов, лежащих в зеркальной полосе частот по отношению к требуемому. Второе назначение УВЧ – полная нейтрализация обратной связи в приемнике. Следующий за УВЧ каскад (смеситель – гетеродин) может генерировать сигнал, который в свою очередь может излучаться антенной цепью. С помощью УВЧ решается проблема развязки сигнала и антенной цепи. Таким образом, УВЧ имеет три основные функции:
1) подавление нежелательных смежных сигналов,
2) подавление сигналов в зеркальной полосе частот,
3) нейтрализация обратной связи.
Смеситель и гетеродин преобразуют ВЧ-сигнал в сигнал промежуточной частоты. Эти каскады иногда объединяют один, называемый преобразователем частоты. Сигнал промежуточной частоты на выходе смесителя или преобразователя частоты является либо суммарным, либо разностным по отношению к частотам ВЧ-сигнала и сигнала гетеродина.
Усилитель промежуточной частоты (УПЧ) имеет высокий коэффициент усиления и является частотно-избирательным. Он обеспечивает усиление и избирательность всего приемника. Например, если полное усиление приемника равно 100 дБ, то вклад УПЧ составляет около 80 дБ. Аналогично вследствие того, что частотно-избирательные фильтры легче сконструировать в расчете на одну фиксированную частоту, избирательность в приемнике сигналов определяется УПЧ.
Детектирующий каскад отделяет модулирующий сигнал от несущей. Именно детектирующим каскадом приемники отличаются друг от друга, так как его устройство зависит от типа модуляции в принимаемом сигнале. На выходе детектора получается сигнал звуковой частоты, который подается на предусилитель низкой частоты.
Предусилитель низкой частоты увеличивает звуковой сигнал до уровня, требуемого на входе усилителя низкой частоты. Предусилитель формирует также полосу пропускания звуковых частот. В связных приемниках полоса модуляции может лежать в пределах всего лишь от 300 до 3000 Гц и, таким образом, использование полосы от 30 до 20 000 Гц, как в высококачественной звуковой аппаратуре, будет только увеличивать уровень шума при приеме сигналов.
Усилитель низкой частоты повышает уровень мощности сигнала до уровня, требуемого на входе громкоговорителя. Хотя выходная акустическая мощность высококачественного приемника может составлять от 15 до 250 Вт, действующее значение звуковой акустической мощности на выходе типичного связного приемника составляет всего несколько сотен милливатт.
Методы поиска и устранения неисправностей.
Имеется два основных последовательных метода поиска и устранения неисправностей в приемнике: сопровождение сигнала и подача сигнала. Оба метода заключаются в отслеживании прохождения сигнала через последовательные каскады и определении, где оно нарушается.
Метод подачи сигнала показан на рис. 2. В этом случае выходным индикатором является громкоговоритель или осциллограф, вольтметр переменного тока или самописец, подключенные в качестве эквивалента нагрузки вместо громкоговорителя. Источником сигнала является генератор, работающий в ПЧ- и ВЧ диапазонах. В большинстве случаев в генераторе должна быть также предусмотрена возможность модуляции в соответствии с типом принимаемого сигнала (АМ, ЧМ, ОБП, ФМ и другие).
Рис. 2. Поиск неисправностей методом подачи сигнала.
В методе подачи сигнала мы начинаем с выходных каскадов и последовательно подаем сигнал на вход каждого каскада. Если испытываемый и все последующие каскады исправны, то сигнал будет регистрироваться выходным индикатором. Затем выход генератора подключается к следующему каскаду, расположенному ближе к входу приемника, и процедура повторяется. После испытания усилителей низкой частоты, вероятно, потребуется настроить генератор на частоту радиоприемника. Когда генератор будет подключен к неисправному каскаду, подача сигнала не будет влиять на показания выходного индикатора, либо выходной индикатор даст значительно более низкий отклик, чем ранее.
Тестирование смесителя и гетеродина (преобразователя частоты) иногда дает неоднозначный результат. Эта часть схемы в любом случае состоит из двух элементов: смесителя и гетеродина, даже если они объединены в единый каскад преобразования частоты. Если смеситель исправен, а гетеродин нет, то ПЧ-сигнал пройдет через смеситель. Тестирование выполняйте следующим образом:
1. Подайте ВЧ-сигнал на вход смесителя.
2. Подайте ПЧ-сигнал на вход смесителя. Если при этом появится сигнал на выходном индикаторе, то возможна неисправность гетеродина, в противном случае неисправен смеситель.
3. При подозрении на неисправность гетеродина подайте сигнал с генератора на гетеродинный вход смесителя. Сигнал должен быть немодулированным с частотой, равной либо сумме, либо разности ВЧ и ПЧ в зависимости от конструкции приемника.
Метод сопровождения сигнала представлен на рис. 3. Этот метод отличается от предыдущего тем, что использует фиксированный источник входного сигнала (или передатчик с антенной, если возможно). Затем регистрирующий прибор подключается последовательно к каждому каскаду до тех пор, пока не обнаружится участок схемы, где сигнал отсутствует или значительно ослаблен. Используя процедуру, противоположную методу подачи сигнала, легко обнаружить поврежденный каскад. Следует, тем не менее, сделать одно предостережение. Приборы, регистрирующие сигнал, обычно представляют собой усилитель низкой частоты с выносной детекторной головкой для детектирования ВЧ-сигнала. Слишком высокое усиление может приводить к ошибочным результатам, если несмотря на очень низкий уровень сигнал все же присутствует.
Рис. 3. Поиск неисправностей методом сопровождения сигнала.
Когда неисправный каскад найден, для обнаружения конкретной причины неисправности применяются другие методы. Например, методы, использующие постоянный ток, позволяют обнаружить неисправный транзистор. Эти методы являются предметом рассмотрения оставшейся части главы и следующей главы. Здесь будут описаны некоторые распространенные типы неисправностей, методы их распознавания и «маленькие хитрости», в особенности для ФМ/ОБП приемников.
1. Высокий уровень акустического шума при установке регулятора на максимальное усиление свидетельствует о высоком уровне усиления, так что неисправность, вероятно, локализована в одном из первых каскадов.
2. Прием лишь нескольких станций в нормально заполненном диапазоне может свидетельствовать о понижении чувствительности. Если фон слаб, обратите внимание на УПЧ (особенно первые каскады). Наличие сигналов, соответствующих показаниям настроечного лимба, снимает подозрения с гетеродина и смесителя.
3. Большое количество сигналов, но с низким уровнем громкости указывает на неисправность оконечных — каскадов, детектора или низкочастотных каскадов. Если регулятор уровня громкости меняет уровень шума штатно, то скорее всего каскады низкой частоты в порядке.
4. Настройте приемник в пределах рабочего диапазона, наблюдая одновременно за индикатором приема. Если индикатор периодически указывает на наличие приема, а выходной сигнал отсутствует, то исправный каскад находится между точкой подключения индикатора в УПЧ и выходом приемника.
5. Неизменные или почти неизменные показания индикатора приема могут свидетельствовать о возбуждении УПЧ либо предыдущего каскада.
Поиск и устранение неисправностей в схемах на полупроводниковых элементах.
Предыдущий раздел был посвящен методам отыскания неисправностей в типовом радиоприемнике. Методами подачи и сопровождения сигнала можно выделить неисправную часть схемы, а затем найти неисправный элемент. В этом разделе будут рассмотрены методы поиска неисправных элементов в схемах на полупроводниковых элементах. В этих методах используются вольтметры постоянного тока. Они не лишены недостатков, но хорошо подходят во многих практических случаях, особенно в комбинации с другими методами.
Рассмотрим схемы на рис. 4, где показаны npn- и pnp-транзисторы. В большинстве усилительных схем напряжение между базой и эмиттером составляет от 0,2 до 0,3 В для обычных германиевых транзисторов (использовавшихся в ранних моделях оборудования) и от 0,6 до 0,7 В для кремниевых транзисторов.
1) в pnp-транзисторах база находится под большим по модулю отрицательным потенциалом, чем эмиттер,
2) в npn-транзисторах база находится под большим положительным потенциалом, чем эмиттер.
Рис. 4. Биполярные npn- и pnp-транзисторы.
Рис. 5. Поиск неисправностей в транзисторной схеме рпр-типа.
Коллектор находится под большим положительным потенциалом, чем эмиттер и база в npn-транзисторах, и большим по модулю отрицательным потенциалом в pnp-транзисторах. На рис. 5 представлена трехкаскадная цепь в схеме радиоприемника. Каждый каскад состоит из pnp-транзистора с питанием от источника постоянного тока. Потенциал коллекторов близок к потенциалу заземления, а потенциал эмиттеров и баз ближе к потенциалу плюсовой шины +10,5 В. Если измерить потенциал коллектора относительно земли, то он будет иметь небольшое положительное значение.
Вольтметр А измеряет потенциал интересующей нас точки (эмиттер на рис. 4) относительно земли. Если измеряемое напряжение примерно соответствует номинальному для каждого узла, то можно надеяться, что в схеме нет серьезных коротких замыканий, но тем не менее нельзя быть уверенным, что схема работает штатно.
Вольтметр В подсоединяется своим положительным электродом к шине питания, а другим – к эмиттеру соответствующего каскада. Эту шину всегда можно найти с помощью инструкции к прибору, но иногда это приходится делать самостоятельно.
Найдите электролитический конденсатор, развязывающий шину питания (C1 на рис. 5). Этот фильтрующий конденсатор укажет на положение шины (если только вы случайно не спутаете его с конденсатором C2) и обычно имеет достаточно припоя на контакте для подсоединения электрода от вольтметра.
Ток, протекающий через каскад, определяется падением напряжения на соответствующем эмиттерном сопротивлении. Если падение напряжения не указано в инструкции, то вычислите его как разность между указанным на схеме потенциалом эмиттера и напряжением на шине питания. Например, в УПЧ на рис. 5 потенциал эмиттера составляет +9,1 В, а потенциал шины питания 10,5 В. Значит, при нормальном токе эмиттера падение напряжения на сопротивлении должно составить 10,5 В – 9,1 В = 1,4 В. Любое серьезное отклонение от этого значения указывает на неисправность. Например, пробой транзистора привел бы к увеличению напряжения на эмиттерном сопротивлении до 10 В, а утечка в транзисторе также привела бы к увеличению напряжения выше 1,4 В, хотя и не столь значительному. Точно так же обрыв эмиттера (или другой режим осечки каскада) уменьшит напряжение на эмиттерном сопротивлении до нуля или около того.
Можно выявить неисправный каскад, проверяя последовательно напряжения на каждом эмиттере. Чаще всего неисправность каскада проявляется в отклонении от номинальных потенциалов эмиттера. Приемники с npn-транзисторами ремонтируются так же.
На рис. 6 представлена схема радиоприемника на основе npn-транзисторов с постоянным питанием, положительным относительно земли. Потенциал коллекторов при этом близок к потенциалу шины питания, а напряжения на эмиттерах и базах гораздо ниже. Значения, приведенные на рис. 6, являются типичными, но их не следует считать универсальными (возможны изменения в зависимости от конкретной схемы, поэтому руководствуйтесь инструкцией к выбранному оборудованию).
Рис. 6. Поиск неисправностей в схеме на npn-транзисторе.
Как и в случае pnp-транзисторов, потенциалы тока эмиттера в npn-транзисторах определяют состояние каскада. Однако в схемах этого типа опорным является потенциал земли, а не шины питания. Тем не менее общий принцип сохраняется. Можно последовательно проверить потенциалы эмиттеров и выявить неисправный каскад. К счастью, при этом требуется меньше вычислений. Легко видеть, что падение напряжения на эмиттерном сопротивлении, определяющее ток эмиттера, равно напряжению на эмиттере.
Оба рассмотренных метода предполагают, что используется постоянное питание, положительное относительно земли. Такое питание применяется во всех современных американских легковых и грузовых автомобилях и, таким образом, типично для портативных конструкций. В большинстве стационарных конструкций, как правило, используется такое же положительное относительно земли напряжение, но не всегда. В некоторых случаях применяется отрицательный относительно земли питающий потенциал либо два питающих потенциала (положительный и отрицательный относительно земли). Общий принцип в этих случаях сохраняется, меняется лишь значение опорного потенциала.
Перестраиваемые генераторы в приемниках либо передатчиках работают в несколько иных режимах. Режим работы транзисторов по постоянному току в таких генераторах, как правило, изменяется при перестройке частоты. Обычно напряжение растет на низкой частоте и падает на высокой (при плавной настройке в пределах рабочего диапазона). Резкие броски напряжения при такой настройке могут свидетельствовать о внезапном прекращении генерации (либо о паразитной генерации при соответствующем положении настроечного лимба).
Кварцевые генераторы работают аналогично. При переключении с одного кристалла на другой напряжение также может измениться. Удаление кристалла обычно приводит к значительному изменению напряжения. Не делайте этого, предварительно не подумав. В ряде случаев, особенно если следующий каскад представляет собой ламповый усилитель мощности с сопротивлением смещения в сеточной цепи, это может вызвать выход оборудования из строя.
Неопределенный случай.
Есть три способа выявления неисправных каскадов радиоприемника. В первых разделах главы описаны методы подачи и сопровождения сигналов, а в последнем – применение вольтметра постоянного тока. Но при этом есть по крайней мере один неопределенный случай.
Рассмотрим рис. 7. Это упрощенная схема каскада низкой частоты, где детализирован лишь предусилитель. Предусилитель низкой частоты и выходной усилитель мощности могут быть объединены либо с помощью конденсатора (как показано здесь), либо напрямую, либо выполнены в виде ИС. Неисправность проявляется в слабом приеме. Радиостанции слышны, но очень тихо. Этот симптом обычно указывает на неисправность УПЧ, детекторного или низкочастотного каскада. В нашем случае неисправен каскад низкой частоты.
Рис. 7. Усилитель низкой частоты.
Во многих случаях потенциалы транзистора Q1 по постоянному току находятся в норме и прохождение сигнала также выглядит штатным, независимо от того, какой метод поиска используется. Неисправность этого типа можно определить напрямую только с помощью специального оборудования, когда чувствительности и импедансы генератора сигналов и регистрирующего прибора согласованы с параметрами ремонтируемого приемника (к такому оборудованию относятся некоторые “радио аналитические“ приборы, используемые в мастерских по ремонту бытовой электроники).
Если вы столкнулись с такой неопределенной ситуацией, проверьте конденсатор C2. Он предназначен для заземления эмиттера по переменному току при одновременном сохранении напряжения смещения по постоянному току. При неисправном конденсаторе усиление каскада заметно упадет, но это не повлияет на режимы по постоянному току. Выключите приемник и припаяйте конденсатор к контактам C2 (точная емкость не критична, для проверки подходит любая емкость в пределах 200% от номинальной). Включите приемник. Если выходная акустическая мощность возросла, замените конденсатор C2.
Тестер для полупроводниковых компонентов.
Аналоговый или цифровой универсальный измерительный прибор можно использовать как тестер для диодов и транзисторов. Если прибор позволяет измерять сопротивление, то можно измерить обратное сопротивление диода и судить о наличии утечки. Можно также определить катод и анод в не маркированном диоде.
Покупка неликвидных транзисторов – популярный способ снабжения ремонтных мастерских запчастями по низким ценам. К сожалению, многие из этих транзисторов и диодов бесполезны. Плохое качество некоторых из них проявляется сразу – они выходят из строя, как только установлены в схему. Другие не имеют маркировки и неизвестно, к какому типу относятся. После проведения измерений можно уверенно сказать, какие из них будут работать, а каким – место на свалке.
Устройство омметра.
Чтобы разобраться в методах тестирования, рассмотрим предварительно соответствующее оборудование. Как работают аналоговые и цифровые омметры? В аналоговых омметрах элемент питания или другой источник постоянного тока соединен последовательно с измерительным прибором и некоторым калиброванным сопротивлением (рис. 8а). Электрический ток идет по цепи через измерительный прибор от одного полюса источника питания к другому. Если подключить последовательно в цепь дополнительное сопротивление, отклонение стрелки измерительного прибора будет меньше, чем при закороченных щупах. Именно поэтому высококачественные измерительные приборы снабжены прецизионными сопротивлениями – они ограничивают отклонение стрелки прибора (и ток) таким образом, что стрелка всегда останавливается в определенном месте шкалы. При закороченных щупах это место будет, очевидно, соответствовать отметке 0 Ом.
Рис. 8а. Типичная схема омметра.
Рис. 8б. Схема современного омметра.
При подключении к входу измерительного прибора внешнего резистора (в режиме измерения сопротивлений) ток в цепи стрелочного индикатора падает и отклонение стрелки будет меньше.
В цифровых универсальных измерительных приборах используется другой принцип измерения сопротивления. В этом случае, как видно на рис. 8б, применяется источник постоянного тока для поддержания строго определенного постоянного тока через неизвестное сопротивление. Основная часть схемы обычно представляет собой милливольтметр с диапазоном измерения от 0 до 1999 мВ. Зная постоянный ток, протекающий через резистор, можно определить сопротивление, измерив падение напряжения на нем. Например, постоянный ток 1 мА создает падение напряжения 1 мВ/Ом. Как правило, постоянный ток зависит от диапазона измерения, но в принципе примерно одинаков.
Тестирование диодов.
Диоды являются простейшими полупроводниковыми приборами, поэтому начнем с них. Кроме того, метод тестирования транзисторов использует тот факт, что переходы база – эмиттер и база – коллектор в транзисторе образуют диоды. Диод пропускает ток только в одном направлении. Это уникальное свойство лежит в основе метода тестирования. Возможны четыре состояния диода: обрыв, пробой, состояние с утечкой и нормальное. Перед началом измерений следует приготовить бумагу и ручку для записи показаний.
Пусть испытывается выпрямительный диод. Переключите омметр на шкалу Rх1 (рис. 9а) и подсоедините щупы к контактам диода. Запишите показания, затем поменяйте зонды местами (рис. 9б) и снова запишите показание. После этого можно заняться интерпретацией результатов.
Рис. 9. Тестирование полупроводникового диода с помощью омметра. Сопротивления при прямом (а) и обратном (б) смещениях существенно различаются.
Рис. 10. Сопротивление пробитого диода близко к нулю при обеих полярностях.
Рис. 11. При обрыве сопротивление диода очень велико независимо от полярности.
Будем считать для простоты, что первый проверяемый диод оказался исправным. Как мы это узнали? Если диод в порядке, то одно из значений сопротивления значительно превышает другое. Абсолютные значения сопротивлений не столь важны, как их отношение. Сравните отношение 5:1 и выше, нормальное для выпрямительных диодов устаревших типов, и 10:1 для современных выпрямительных, а также слаботочных диодов. Например, если нижнее значение сопротивления составляет 500 Ом (типичное значение), то верхнее значение должно быть 5000 Ом и более для хорошего диода. Диоды последних моделей могут иметь очень высокое и даже практически бесконечное отношение сопротивлений.
Слаботочные диоды проверяются так же, как выпрямительные, только омметр следует переключить со шкалы Rх1 на шкалу Rх100. Нижняя шкала Rх1 характеризуется более высоким током во внешней цепи, что может привести к повреждению слаботочных диодов.
Пробитый диод всегда имеет нулевое сопротивление, независимо от полярности щупов (рис. 10). Если же первый и второй отсчеты почти одинаковы, но отличны от нуля, то диод имеет утечку и практически бесполезен.
Пробитый диод и диод с обрывом проверяются аналогично. Диод с обрывом имеет очень высокое (иногда бесконечное) сопротивление (рис. 11). В аналоговом измерительном приборе стрелка не сдвинется с отметки “бесконечность“, а на цифровом дисплее высветится 1999. Пробитый диод имеет либо нулевое, либо очень низкое сопротивление в обоих направлениях (например, меньше 100 Ом). Заметим, что пробитый диод не всегда имеет одинаковые сопротивления в обоих направлениях. Иногда сопротивления могут составлять 50 и 80 Ом, что соответствует очень высокой утечке, и поэтому с точки зрения практических применений такой диод следует считать пробитым.
Омметр можно также использовать для определения катода и анода в не маркированном диоде. Для этого надо знать полярность щупов омметра. Это можно сделать, измерив напряжение на щупах с помощью вольтметра постоянного тока и заметив знак отсчета. Можно использовать и другой метод. Надо взять исправный диод с маркированными катодом и анодом (катод обычно маркируется полоской краски, закруглением и т.д.) и подсоединить его к омметру так, чтобы сопротивление было минимальным. В этом положении положительный зонд омметра соединен с анодом и его можно пометить. Щуп с красным проводом обычно соответствует плюсу.
Если положительный электрод вольтметра известен, то можно произвести маркировку катода и анода в любом диоде. Подсоедините. диод к зондам омметра, чтобы сопротивление было минимально. Тогда положительный электрод соединен с анодом (другой электрод, разумеется, с катодом).
Тестирование транзисторов.
Транзисторы обычно делятся на категории в соответствии с характерными режимами работы. Если посмотреть в каталог, то обнаружится, что многие транзисторы с последовательными номерами имеют сходные характеристики. Одинаковые по рабочим характеристикам npn- и pnp-транзисторы с противоположными полярностями называются комплементарными парами.
Начнем со слаботочных pnp-транзисторов. Метод проверки транзисторов с помощью различных измерительных приборов не отличается от случая проверки диодов. Измерения для слаботочных транзисторов следует проводить по шкале омметра Rx100, а для мощных – по шкале Rх1. Соедините отрицательный щуп омметра с базой транзистора. Попеременно касаясь коллектора и эмиттера положительным щупом, определите сопротивление каждого перехода. Затем выполните эти измерения для противоположной полярности, соединив положительный щуп с базой (рис. 12а – 12г).
Рис. 12а. Обратное смещение перехода база – эмиттер в pnp-транзисторе.
Рис. 12б. Прямое смещение перехода база – эмиттер в pnp-транзисторе.
Рис. 12в. Обратное смещение перехода база – коллектор в pnp-транзисторе.
Рис. 12г. Прямое смещение перехода база – коллектор в pnp-транзисторе.
Какое отношение имеют эти измерения к тестированию транзистора? Одним выстрелом убиты два зайца. Во-первых, можно выявить утечку, пробой или обрыв в транзисторе. Это проявится в отклонении результатов измерений от характерных для диода. Во-вторых, проверена или определена полярность транзистора, т. е. его тип.
Пусть переход база – эмиттер разорван. Тогда омметр покажет очень высокое сопротивление независимо от того, какой электрод подсоединен к базе. Если переход база – эмиттер пробит, то сопротивление в обоих случаях будет очень низким. Информация об утечке содержится в результатах измерений. О ней можно судить по отклонению сопротивления перехода база- эмиттер от нормального, характерного для данного типа транзистора.
Определение типа транзистора сводится просто к определению минимального сопротивления перехода база – эмиттер (рис. 12). Для pnp-транзисторов минимальное сопротивление достигается, когда положительный электрод соединен с эмиттером, а отрицательный – с базой. Для npn-транзисторов картина обратная, т. е. минимальное показание омметра достигается при подсоединении положительного электрода к базе, а отрицательного к эмиттеру.
Определение выводов.
Можно использовать омметр, даже если тип проверяемого транзистора неизвестен. Процедура несколько сложнее – следует более внимательно снимать показания прибора. Сначала укрепите транзистор на куске бумаги или картона, чтобы можно было делать записи. Пометьте выводы транзистора X, Y, Z.
Теперь выберите произвольно какой-либо вывод, например X, и коснитесь его положительным щупом омметра. Отрицательным щупом коснитесь другого вывода, скажем Y. Снимите показания вольтметра и запишите на бумаге между выводами.Поменяйте щупы местами и снова снимите отсчеты и запишите их.
Подведите щупы омметра к другой паре выводов (например Y, Z). Повторите измерения и запишите их. В итоге получается набор сопротивлений между выводами транзистора.
Один набор сопротивлений практически совпадает. Он соответствует коллектору и эмиттеру. Пометьте один из них буквой Э, а другой – К (конкретная маркировка пока не важна). Так как эмиттер и коллектор определены, значит, третий вывод принадлежит базе. Напишите около него букву Б.
Предположим, что данный транзистор типа npn. Если сопротивление база – эмиттер было ниже, а сопротивление база – коллектор выше, когда положительный электрод соединен с базой, то это npn-транзистор. Именно поэтому эмиттер и коллектор были помечены произвольно. Этот процесс требует навыка. Поэтому имеет смысл попрактиковаться с известными транзисторами. Для pnp-транзистора картина будет обратная. В любом случае надо сначала определить эмиттер и коллектор, а затем измерить сопротивления переходов база – эмиттер и база – коллектор.
Мы проделали значительную работу по сортировке исправных, неисправных и не маркированных транзисторов. Было ли это оправдано? Наш метод позволяет отделить зерна от плевел, когда приобретается партия транзисторов. Он также может быть использован при поиске неисправностей и ремонте.
Проверка на усиление.
Транзистор, в котором потенциал базы не влияет на ток перехода база – коллектор, не имеет практической ценности. Все рассмотренные методы тестирования выявляют серьезные неисправности – обрыв эмиттера, пробой перехода коллектор – эмиттер и т. п., но не дают информации об усилительных свойствах транзистора. На рис. 13 показан метод, используемый радиотехниками для определения качества транзистора.
Рис. 13. Проверка биполярного транзистора на псевдоусиление.
Рис. 14. Проверка на утечку. Из измерений при обеих полярностях выберите максимальный отсчет.
Подсоедините щупы омметра к коллектору и эмиттеру так, чтобы полярность соответствовала используемой в схеме. Для npn-транзисторов отрицательный щуп соедините с эмиттером, а положительный – с коллектором (рис. 13). При исправном транзисторе показания прибора будут очень высоки, практически бесконечны. Далее замкните базу на коллектор. Если транзистор исправен, то сопротивление коллектор – эмиттер упадет. Некоторые предпочитают использовать сопротивление 100 или 500 кОм вместо короткого замыкания (R на рис. 13).
Проверка на утечку.
Утечка в транзисторе – это нежелательный ток от коллектора к эмиттеру и обратно. Проверка на утечку сводится к двукратному измерению сопротивления коллектор эмиттер при различных полярностях (рис. 14).
Утечка определяется большим из двух значений (одно сопротивление обычно мало вследствие свойств перехода). В германиевых транзисторах утечка ниже, чем в кремниевых. Кремниевые транзисторы имеют практически бесконечное сопротивление во всех трех диапазонах омметра. Германиевые транзисторы могут быть пригодны при утечке 100 кОм.
Применение цифровых универсальных измерительных приборов.
Цифровые универсальные измерительные приборы в основном (но не полностью) вытеснили приборы прежних конструкций. Выше мы обсудили метод измерения сопротивления с помощью цифрового прибора. К сожалению, этот метод не подходит для проверки полупроводниковых радиоэлементов, так как напряжение на щупах недостаточно для прямого смещения pn-перехода. Хотя это позволяет измерять сопротивления непосредственно в схеме, без удаления полупроводниковых деталей, но препятствует проверке полупроводниковых деталей. Тем не менее в последних моделях цифровых универсальных измерительных приборов такая возможность существует благодаря специальному режиму, позволяющему смещать диодный переход в прямом направлении. Соответствующая шкала в режиме измерения сопротивлений помечена словами “Высокое напряжение“ или символом диода.
Меры предосторожности.
Диоды и небольшие транзисторы могут быть повреждены током омметра. Поэтому начинайте всегда со шкалы Rх100, а затем переходите на Rх10, Rх1 только в том случае, если это необходимо для заметного отклонения стрелки. Оба отсчета производите на одной шкале. Обычно ток в омметре зависит от диапазона измерений, так что измерения на разных шкалах соответствуют разным смещениям и сравнивать их – все равно что сравнивать яблоки с апельсинами. При работе с приборами старых конструкций, в частности изготовленных до 1965 г., убедитесь, что в омметре стоит батарея на 1,5 В, а не 22,5 В, которая может вывести из строя большинство полупроводниковых элементов.
Автор: Джозеф Карр