偶看新闻高密胶手套厂家:第一章 常用电子元件的测量 - beyondqa@126的日志 - 网易博客
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/28 19:55:51
1.1 概述
电路元件，如电阻器、电容器、电感器、晶体二极管、晶体三极管等是组成电子仪器最基本的元件，它们的质量和性能的好坏直接影响电子仪器的性能。因此，无论是在设计、生产、使用、调试或维护等工作中都必须掌握这些元件的测量方法。
电路元件按其在电路中的作用和使用条件不同，应采用不同的测量方法和测量仪器。但不管测试方法和手段如何变化，电路元件的测量必须保证测试条件与规定的标准工作条件相符合，即测量时所加电压、电流、频率及环境条件等必须符合测量要求，否则测量结果不能代表实际的参数。
1.2 电阻器
1. 电阻作用和表述。电阻在电路中多用来进行限流、分压、分流以及阻抗匹配等，也有在数字电路中作为提拉（上拉）电阻使用的，它是电路中应用最多的元件之一。
电阻器它的代表符号为R，单位是欧姆（符号Ω）。
为了表示区分，一般将普通电阻标定为R，可调电阻用VR表示，热敏电阻用TR表示，等等。（实物照片1）
电阻的单位:1MΩ(兆欧)=1000KΩ(千欧)=100000Ω
电阻主要参数有：标称阻值、误差等级和额定功率。
电阻的表示方法有直标法和色环法。
2. 电阻的表示方法
①电阻规格的直标法
直标法是直接将电阻的类别和主要技术参数的数值标注在电阻的表面上，如图1所示为碳膜电阻（T为碳膜，H为合成碳膜，J金属膜，X线绕），阻值为1.2 kΩ，精度(误差)为l0％。（实物照片2）
② 电阻的色环表示
色环颜色
黑
棕
红
橙
黄
绿
蓝
紫
灰
白
金
银
本色
对应数值
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
/
/
/
误差
±5%
±10%
±20%
色环表示法有两种形式：四道和五道色环表示法；四道色环，第1、2色环表示阻值的第一、第二位数字，第3色环表示前两位数字再乘以10的方次，第4色环表示阻值的容许误差。五道色环，第1、2、3色环表示阻值的3位数字，第4色环表示前3位数字再乘以10的方次，第5色环表示阻值的容许误差。1至4道（4色标为3道）色环是均匀分布的，另外一道是间隔较远分布的，读取色标应该从均匀分布的那一端开始。也可以从色环颜色断定从电阻的那一端开始读，最后一环只有三种色。（实物照片3）
③电阻额定功率的直接标识方法。如图3所示。
电阻额定功率一般常见的有1/8W，个别数字电路会用到1/4W，电源电路或大功率驱动会用到1/2W，甚至更大。
替代电阻器和电位器时要注意元件的阻值和额定功率。
3. 电阻器串联和并联
电阻器串联时：总容量R=R1+R2+R3+……；
两个电阻器并联时：总容量R=（R1×R2）/（R1+R2）；
串、并联后总功率为：W=W1+W2+W3+……；即串、并联小功率电阻可以代用大功率电阻。
但是要注意：串或并联两个以上不同阻值的电阻时，其分担的功率是不同的。
4. 测量电阻的方法。判断电阻是否正常最方便的办法就是使用万用表，用万用表的两个表笔直接测量电阻的两端就可以了。万用电表测量电阻的过程可以分解为四个步骤：选量程→调零→测试→读数。（万用电表面板图）
一般的电阻是可以在线测量，在线阻值和标称阻值差别不大，但有些电路设计电阻的两端连接其他的电路形成并联，这样阻值就会降低，有些甚至降低一半还要多，那么就要用电烙铁焊起电阻的一端进行测量。大部分情况下在线测量的阻值是低于标称阻值的，因为属于并联；如果你测量出电阻高于标称阻值那么有几点可能，一是电阻断路，二是色标看错，三是万用表错误（使用错误或者电池低）。
由于模拟式万用表电阻挡刻度的非线性，使得刻度误差较大(应合理选择量程，使指针尽可能偏转至刻度中心位置)，测量误差也较大，因而模拟式万用表只能做一般性的粗略检查测量。数字式万用表测量电阻的误差比模拟式万用表的误差小，但用它测量阻值较小的电阻时，相对误差仍然比较大。（测电压和电流应靠近满刻度的1/3区域）
其它测量电阻的方法有：电桥法测量电阻和伏安法测量电阻。当对电阻值的测量精度要求很高时，可用直流电桥法进行测量。伏安法是一种间接测量法，先直接测量被测电阻两端的电压和流过它的电流，然后根据欧姆定律R=U/I算出被测电阻的阻值。伏安法原理简单、测量方便，尤其适用于测量非线性电阻的伏安特性。伏安法有电流表内接和电流表外接两种测量电路。当电流表内阻小于被测量电阻用电流表内接法。
5. 电阻器常见故障：①阻值变化，一般都是变大。用万用电表可以查出（注意在线测量会有误差），故障无法修理只有换新。②断路，用万用电表测量表针指示无穷大。③内部接触不良。工作时有微小跳火花现象，给仪器带来杂音、噪声、时好时坏；只能在坏时检查并作更换。
6. 电阻损坏的特点：以开路最常见，阻值变大较少见，阻值变小十分少见。其损坏的特点一是低阻值（100Ω以下）和高阻值（100kΩ以上）的损坏率较高，中间阻值（如几百欧到几十千欧）的极少损坏；二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑易发现，而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹，有的没有痕迹。水泥电阻是线绕电阻的一种，烧坏时可能会断裂（实物照片4），否则也没有可见痕迹。保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮，有的也没有什么痕迹，但绝不会烧焦发黑。根据以上特点，在检查电阻时可有所侧重，快速找出损坏的电阻。
7. 电位器：它是一种具有三个接头的可变电阻器，代表符号为W。它可以带开关，也可以不带开关。它分为可调电位器（调整幅度不超过360度）和多圈可调电位器。它的测量方法和常见故障同电阻器的相似。先测量电位器两固定端之间的总固定电阻，然后测量滑动端对任意一端之问的电阻值。进行测量时，缓慢调节滑动端的位置，观察电阻值的变化情况，阻值指示应平稳变化，没有跳变现象；而且滑动端从开始调到另一端时，应滑动灵活，松紧适度，听不到“咝咝”的噪声，否则说明滑动端接触不良，或滑动端的引出机构内部存在故障。
电位器的标称一般采用3位数字标注，前两位是有效数值，后一位是10的幂数，例如1k的电位器标注成102，10是有效数字，2表示10的2次方，这样组合起来就是1000也就是1k，同样103表示10k，223表示22k，202表示2k。（实物照片5-8）
8. 其他种类电阻：
水泥电阻，在电视机和开关电源里面常看到，巨大的白色电阻，电阻值很低，一般在几欧姆甚至几十欧姆，开路是最常见的故障，这个电阻一般用在假负载上，所以手触摸烫手是正常的。阻值一般直接标注在上面。（照片9）
线绕电阻，体积功率都很大，阻值不大，一般在负载和高功率驱动中采用。
热敏电阻，对温度敏感，根据温度的变化改变阻值，作为不精确温度测量使用。也用作电源电路的过流保护，根据不同的用途体积也不同，但温度范围都很宽可以在很高或者很低的温度下工作，有些可直接浸入在液体内工作。
压敏电阻，对电压敏感，一般用于电源过压保护，并联在电源输入端，电压高于标称范围即刻短路烧毁上一级保险，从而保护后级电路。这个电阻的阻值正常情况下很大几乎开路，发生保护时很小接近短路，也有一次性和自恢复型的。
光敏电阻，对光敏感，目前很少采用了，一般都使用光电管替代了。
1.3 电容器
电容器在电路中多用来滤波、隔直、耦合交流、旁路交流及与电感元件构成振荡电路等，也是电路中应用最多的元件之一。电容器可分为无极性和有极性电容。照片11-12
电解电容是目前用得较多的电容器，它体积小、耐压高，是有极性电容；正极是金属片表面上形成的一层氧化膜，负极是液体、半液体或胶状的电解液。因其有正、负极之分，一般工作在直流状态下，如果极性用反，将使漏电流剧增，在此情况下，电解电容将会急剧变热而使电容损坏，甚至引起爆炸。常见的有铝电解和钽电解两种，铝电解有铝制外壳，钽电解没用外壳，钽电解体积小价格昂贵。电解电容大多用于电源电路中，对电源进行滤波。铝电解采用负极标注，就是在负极端进行明显的标注，一般是从上到下的黑或者白条，条上印有- 标记。新购买的铝电解正极的引脚要长于负极引脚。钽电解采用正极标记，在正极上有一条黑线注明+。实物照片13
电容器它的代表符号为C，单位是法拉（符号F）。其主要参数有：标称容量、容许误差等级、工作电压（耐压）。1F=1000000μF（微法），1F=1000000PF（微微法）
电容器的误差等级（实物照片14/15）
容许误差
±2%
±5%
±10%
±20%
±30%
+50%~-20%
+100%~-10%
级别
02
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
字母
G
J
K
M
N
S
P
表示方法有直标法、色环法和数码法。色环法及色环代表的意义同电阻器相同。数码法一般用三位数表示，从左算起，第1、2位数字为容量的第一、第二位数字，第3位数字表示前两位数字再乘以10的方次，数码法的电容量单位为PF，通常在三位数后用字母表示误差。（照片16）
电解电容：体积小、容量大，但它有极性，极性不可以接错，而且容量数值不稳、漏电较大，容易老化，即使长期不用也容易变质容量减退。用万用电表的电阻档测量电解电容时，电表指针摆动到一定的数值后，应当返回起点或接近起点；指针摆动的幅度越大表示电容容量越大，指针返回起点时离起点越近表示电容漏电越小、绝缘电阻越大；若指针不摆动或摆动后不返回，则表示电容器已断路或短路损坏。
电容器常见故障主要是断路、短路、容量减退、漏电。大容量电容器可用万用电表查找，方法同“电解电容”。小容量电容器除短路、严重漏电外，其它故障用普通万用电表不易检查。有些机械万用电表具有测量电容的档，但要外加电源（使用方法参见万用电表的说明书），有些数字万用电表（包括数字式电容表）具有直接测量电容的档。
替代电容器时要注意元件的容量值和耐压值。
两个电容器串联时：总容量C=（C1×C2）/（C1+C2）；串联后耐压为：若串联的各电容容量相等，则所承受的电压也相等；若容量不等，则容量越大所承受的电压愈小，容量越小所承受的电压愈大。（因为串联时每个电容充电电流相等，其电压降相加等于总电压）。
电容器并联时：总容量C=C1+C2+C3+……；并联每个电容所承受的电压即为电路电压。
1.4 电感元件
电感元件概括起来可分两大类：一类为自感式线圈，如天线线圈、调谐线圈、阻流线圈、提升线圈、稳频线圈、偏转线圈等；另一类为互感式变压器，如电源变压器、音频变压器、振荡变压器、中频变压器（中周）等。电路图上用L表示电感。电感量（自感系数）单位是亨利，用H用表示，（实物照片17-19）
1H=1000mH（毫亨）=1,000,000μH(微亨)。
1.4.1线圈：是只有一个绕组并靠自感原理工作的元件，它一般由绕组、骨架和导磁芯三部分组成。（实物照片18）线圈广泛用于电子电器的阻流、降压、交连、滤波、谐振、调谐等电路中。普通的单层线圈固定电感大小跟1/4w电阻差不多，在电源输出电路中起“隔交通直”的作用，就是将电源中滤波不干净的交流信号阻挡，将直流通过。此类电感的阻值都非常小，只有几欧姆几十欧姆。有很多万用表可以测量mH级的电感，但在维修中电感的标称一般不是很重要。电感的标值有色标也有色点，这些都跟电阻的色标识别类似，还有直接标注的。（实物照片17）
1.4.2变压器：是利用两个线圈绕组的互感原理来传递电信号和电能的器件，它一般由绕组线圈、骨架和铁芯三部分组成。变压器绕组和圈数，直接关系到变压比、电流比、阻抗比以及高频电路里的谐振频率等。电路图上一般用B或T表示变压器。（实物照片19）
1.4.3线圈常见故障主要是断线、短路、线匝松动。线圈断线可用万用电表欧姆档进行检查，在修理时可部分或全部重绕；线圈断线也时常发生在接线端子（如脱焊或受力而断线），要仔细观察就能发现。线圈短路大多是由于受潮后线的绝缘力降低而被击穿，由于一般线圈电阻小而用万用电表不易发现线圈短路（特别是局部短路），最好的办法是用Q表或电桥等仪器进行测量，看其电感值和Q值是否和正常值一致，在修理时可重绕或将短路处填以适当的绝缘材料。线圈线匝松动较轻时可用绝缘胶水加固，较重时（有部分乱线或全部乱线）可部分或全部重绕。
1.4.4 变压器常见故障主要是断路、短路、漏电，断路时无输出电压，初级输入电流很小或无输入电流，可用万用电表欧姆档进行检查，在修理时可部分或全部重绕线圈。变压器线圈发生短路或严重漏电时，所产生的现象是变压器温度过高、有焦臭味、冒烟、输出电压降低，须将短路的线圈拆除重绕。
1.5 晶体极管（晶体极管包括晶体二极管和晶体三极管。）
晶体二极管简称二极管，是一种常用的具有一个PN结的半导体器件。
晶体二极管的用途有：整流、检波、稳压、发光、开关、变频等。
晶体三极管通常简称为晶体管或三极管，是一种具有两个PN结的半导体器件。晶体三极管是电子电路中的核心器件之一，在各种电子电路中的应用十分广泛。晶体三极管按用途可分为：低频放大管、高频放大管、开关管、低噪声管、高反压管、复合管；按输出功率的不同可分为：小功率管、中功率管、大功率管；按半导体材料的不同可分为：锗管、硅管和化合管；安导电极性的不同可分为：NPN型和PNP型。晶体三极管有三种状态：放大、截止、饱和。
国产晶体管组成型号的符号及其意义见下表
第一部分
(电极数目)
第二部分
(极性和材料)
第三部分
(管子类型)
第四
部分
第五
部分
符号
意
义
符号
意义
符
号
意义
2
二
极
管
A
N型 锗材料
P
W
Z
L
K
X
G
D
A
CS
BT
N
普通管
稳压管
整流管
整流堆
开关管
低频小功率管
（fα≤3MHZ,Pc≤1W）
高频小功率管
（fα＞3MHZ,Pc＜1W）
低频大功率管
（fα＜3MHZ,Pc＞1W）
高频大功率管
（fα＞3MHZ,Pc＞1W）
场效应管
双基极管
阻尼管
(管子
序号)
用数
字表
示.
(管子
的区
别代
号)
用字
母表
示.
B
P型 锗材料
C
N型 硅材料
D
P型 硅材料
3
三
极
管
A
PNP型 锗材料
B
NPN型 锗材料
C
PNP型 硅材料
D
NPN型 硅材料
E
化合物材料
例：2AP9(锗材料普通二极管)，
3DG6（NPN型 硅材料高频小功率三极管）
1.5.1晶体二极管的主要参数
晶体二极管一般可用到十万小时以上。但是如果使用不合理，他就不能充分发挥作用，甚至很快地被损坏。要合理地使用二极管，必须掌握他的主要参数，因为参数是反应质量和特性的。
最高工作频率 fM（ MC ）二极管能承受的最高频率。通过 PN 结交流电频率高于此值，二极管将不能正常工作。
最高反向工作电压 VRM（ V ）---- 二极管长期正常工作时，所允许的最高反压。若越过此值， PN 结就有被击穿的可能，对于交流电来说，最高反向工作电压也就是二极管的最高工作电压。
最大整流电流 IOM（mA） ---- 二极管能长期正常工作时的最大正向电流。因为电流通过二极管时就要发热，如果正向电流越过此值，二极管就会有烧坏的危险。所以用二极管整流时，流过二极管的正向电流（既输出直流）不允许超过最大整流电流。
1.5.2 晶体二极管的正、负极的判别：
1．看外壳上的符号标记：通常在二极管的外壳上标有二极管的符号。标有三角形箭头的一端为正极，另一端为负极。 （实物照片20-22）
2．看外壳上标记的色点：在点接触二极管的外壳上，通常标有色点（白色或红色）。除少数二极管（如 2AP9 、 2AP10 等）外，一般标记色点的这端为正极。
3．透过玻璃看触针：对于点接触型玻璃外壳二极管，如果标记已磨掉，则可将外壳上的漆层（黑色或白色）轻轻刮掉一点，透过玻璃看那头是金属触针，那头是 N 型锗片。有金属触针的那头就是正极。
4. 整流二极管体积较大，而且都是以黑色表示，所有的整流二极管都是负标记，就是在负极用白色或者黑色环状标示。开关管和稳压管在有些型号里面都是红色不好区分，有些稳压管是灰色的。除整流二极管外，其余的二极管很少损坏，其寿命一般都在几十万小时。（实物照片23）
5. 硅桥，整流桥，硅堆，这些都是指一个东西。整流桥实际上就是将4个二极管组合的桥式整流集成化了，~表示交流输入，+-表示直流输出。实物照片24-25
6. 机械万用电表判断二极管的正负极：
把万用电表拨到R×100Ω的档上，用万用电表的红黑两表笔接到二极管的两个电极上，若万用电表指针指示的电阻值较少，则黑表笔所接的是二极管的正极，红表笔所接的是二极管的负极；若万用电表指针指示的电阻值大于100ＫΩ，则黑表笔所接的是二极管的负极，红表笔所接的是二极管的正极；这是由于万用电表在使用电阻档测量时，黑表笔是接的是电表内电池的正极，红表笔所接的是电表内电池的负极。
1.5.3 晶体二极管的简易测试：
1. 判断二极管的好坏：
把万用电表拨到R×1000Ω的档上，用万用电表测量二极管的正反向电阻，好的二极管正向电阻值通常是：锗管是500Ω～2KΩ，硅管是3KΩ～10KΩ，反向电阻值通常是大于100KΩ（硅管更大一些）；正向电阻越少越好，反向电阻越大越好。若测得反向电阻值很小，说明二极管已经失去单向导电的作用；若测得正反向电阻值很大，说明二极管已经损坏（接近断路）。从材料来分，二极管可分为锗管和硅管；它们最显著的特点是门限电压（或者称为接通电压）的不同，通常锗管是0.2～0.4V，硅管是0.6～0.8V；它可以由晶体管特性图示仪来测量。
2. 用数字式万用表测量二极管
一般数字式万用表上都有二极管测试挡。例如，DT890D型数字万用表，但其测试原理与采用模拟式万用表测量电阻完全不同，它实际上测量的是二极管的直流电压降。当二极管的正负极分别与数字万用表的红黑表笔相接时，二极管正向导通，万用表上显示出二极管的正向导通电压UD（门限电压或者称为接通电压）。若二极管的正负极分别与数字万用表的黑红表笔相接，二极管反向偏置，表上显示一固定电压，约为2.8V。
*3．用晶体管图示仪测量二极管
晶体管图示仪可以显示二极管的伏安特性曲线。例如，测量二极管的正向伏安特性曲线。首先将图示仪荧光屏上的光点置于坐标左下角，峰值电压范围置0—20V．集电极扫描电压极性置于“+”，功耗电阻置1KΩ，x轴集电极电压置“0.1V/度”，y轴集电极电流置“5mA／度”，y轴倍率置“×1”，将二极管的正负极分别接在面板上的C和E接线柱上，缓慢调节峰值电压旋钮，即可得到二极管正向伏安特性曲线。从屏幕显示图可以直接读出二极管的导通电压。
4．发光二极管的测量
发光二极管一般由磷砷化镓、磷化镓等材料制成．它的内部存在一个PN结，也具有单向导电性，但发光二极管在正向导通时会发光，光的亮度随导通电流增大而增强，光的颜色与波长有关。（实物照片26）
用模拟式万用表判别发光二极管。模拟式万用表判断发光二极管的极性的方法与判断普通二极管的方法是一样的，只不过一般发光二极管的正向导通电压值超过1V，实际使用电流可达100mA以上，测量时可用量程较大的“×1 KΩ”和“×10KΩ”挡测量其正向和反向电阻。一般正向电阻小于50 KΩ，反向电阻大于200KΩ为正常。
1.5.4晶体三极管的主要参数
半导体三极管是内部含有两个PN结、外部具有三个电极的半导体器件。有PNP和NPN形式。表征晶体管性能的电参数很多，主要分为两大类，一类是运用参数，表明三极管在一般工作时的参数；另一类是极限参数，表明了三极管的安全使用范围。前者主要包括电流放大系数、截止频率、极间反向电流等；后者包括击穿电压、集电极最大允许电流、集电极最大耗散功率等。
1．直流电流放大系数β：定义为集电极直流电流ICQ与基极直流电流IBQ的比值。
2．交流电流放大系数β，三极管在有信号输入时，交流电流放大系数β定义为集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比。
3．穿透电流Iceo：是基极b开路，集电极c与发射极e间加反向电压时的集电极电流。硅管的Iceo在几微安以下。
4．反向击穿电压V(BR)CEO：是基极b开路，集电极c与发射极e间的反向击穿电压。
5．集电极最大允许电流ICM：是β值下降到额定值的1／3时所允许的最大集电极电流。
6．集电极最大允许功耗PCM:是集电极上允许消耗功率的最大值。
VCEO、ICM、PCM的值可由器件手册查得，β、β、Iceo的值可用晶体管图示仪进行测量。
1.5.5晶体三极管管型和管脚的判别：
１. 判别管型和基极（ｂ极）：
根据晶体管Ｐ－Ｎ结正向电阻小、反向电阻大的特点，可以判别管子的基极和管子的类型（是ＰＮＰ型还是ＮＰＮ型）。把万用电表拨到R×１００Ω或R×１ＫΩ的档上，先假设管子的一根管脚为“基极”，用万用电表的红表笔接“基极”，黑笔分别接另外两个管脚，若万用电表指针指示的电阻值均较少，则红表笔所接的是要找的基极，而且是ＰＮＰ型的管子；再将红、黑表笔对调（即用黑表笔接“基极”，红笔分别接另外两个管脚），这时若测量得到的电阻值均较大，则上述假设的基极是正确的。如果红表笔接“基极”，按上述的方法测量得到的电阻值均较大，且用黑表笔接“基极”，红笔分别接另外两个管脚），这时若测量得到的电阻值均较小，则所接的“基极”是ＮＰＮ型管子的基极。如果按上述的方法测量得到的电阻值是一个较大、一个较小，则原假设的“基极”是错误的，这样就需要重新假设管子的另一根管脚为“基极”，再进行测量直到满足上述要求为止。
2.判别发射极（ｅ极）和集电极（ｃ极）：
对于ＰＮＰ型的管子，先假设红表笔接的是ｃ极，黑表笔接ｅ极，并用手捏住ｂ、ｃ二个极（但不能使ｂ、ｃ直接接触），通过人体，相当于在ｂ、ｃ之间接入一个偏置电阻，读出ｃ、ｅ间的电阻值，如图1.1所示。然后将红、黑表笔对调，重新测ｃ、ｅ间的电阻值，并与前次的读数比较；哪一次阻值较小，说明哪一次的假设是正确的，即该次红表笔接的是ｃ极，其原理图见图1.2。因为ｃ、ｅ间的电阻值较小正说明通过万用电表的电流较大，偏置正常，因而表明原来的假设是正确的。若是ＮＰＮ型的管子，只要将红、黑表笔对调（即黑表笔接ｃ极），按照上述的方法测试判别即可。
3.粗略判断晶体三极管的质量：
对于ＰＮＰ型的管子，当用红表笔接的是ｃ极，黑表笔接ｅ极，电阻值越大说明管子的穿透电流Ｉceo越小，若电阻值很小，或者表针不稳，则说明管子的穿透电流Ｉceo大，质量较差。当按照图1.1所示的方法给管子ｂ极加上一正向偏流时，电阻值变化越大，说明管子的放大倍数越大。
有一些万用电表设有测量三极管直流Ｈfe参数档，根据读数也可以粗略判断晶体三极管的质量。方法是：先将万用电表拨到R×１０Ω的档上，红、黑两表笔短接，调节万用电表的欧姆调零电位器，使表针指示在欧姆刻度的“０”处，然后分开红、黑两表笔，将万用电表拨到Ｈfe参数的档上，按照晶体三极管管脚的排列，将晶体三极管插入万用电表Ｈfe参数的测试管座上，（注意：测试管座上有分ＮＰＮ型和ＰＮＰ型）；这时就可以根据表针所指示的值（万用电表有专门的直流Ｈfe参数的刻度）读出晶体三极管的直流Ｈfe参数值。如果所用的晶
体三极管是有型号标称的，可以根据晶体管手册找出管子的ｂ、ｃ、ｅ三个电极。图1.3列出一些常用的晶体三极管的管脚位置，供参考。实物照片31-37
晶体三极管有金属封装和塑料封装两种，一般金属封装的管子的外壳接C极。
1.5.6 三极管的替换
三极管的替换一般掌握这么几个原则，PNP对换PNP,NPN对换NPN；在开关管使用当中放大倍数不需要考虑的，耐压和电流要重点考虑。在替换过程中，管脚的不一致是经常存在的，不能直接替换的，要么查找相关手册确定引脚顺序再进行替换，要么运用万用表进行测试，有很多数字表都带有三极管放大倍数的检测，有PNP和NPN的测试总共8个插孔，把三极管的引脚通过调换方向就可以在这些插孔中的三个得到一个准确的放大倍数的显示，而在其他的插孔要么不显示，要么显示全段字符。这样就可以准确的判断出各个引脚以及这个三极管的好坏。显示的放大倍数一般都超过100。
1.5.7三极管的在线测量
在三极管的判断中，在线用电阻挡测量是最直接的，上面的文字已经阐述了如何测量，除非有明显的短路或断路，否则三极管的好坏用电阻挡不是那么容易被判断出来，有些大功率的三极管例如电视机里的行管和开关电源中的开关管本身带有内置阻尼，管脚间电阻很小，往往误认为是短路，其实遇到这种情况一定要先查询该管的详细资料才能做出判断。
在线测量还有一个方法就是在基极施加一个高电平信号或者等待这个高电平信号的出现，然后测量集电极（c）和发射极（e）的电压关系就可以知道这个管子的好坏，从经验中得知，三极管的集电极（c）往往接到一个高电平或者电源信号上或者一个元器件的输出，发射极（e）往往接地或者接下一个需要推动的元器件。举例说明一下，一个三极管经过测量知道b为0V，c为5V，e为0V ，在整个设备运行过程中b有5V-0V的变化，那么等待这个b=5V的出现测量e和c的电压就可以知道好坏，如果b=5V是瞬间的，不好掌握，那么用10k的电阻一端接5V，另一端接b就可以长期提供高电平信号，但这么做的前提是断开原来的线路，在高电平出现时，测量到e和c的电压都降低且它们之间又不超过1V的电压差，那么就可以断定这个三极管是正常的，具体说来就是c原来是5V ，e原来是0V ，高电平加入b后，c为0.9V, e为0.4V或者c为2V,e为1.4V这些都是正常的，（本文章中没有特殊说明的情况下所讲的电压都是该点的对地电压），这些电压的不同完全取决于后面的电路。直接测量e和c之间的电压也是很好的办法，例如e、c原来的电压差是5V，高电平加入b后，e、c的电压差小于1V，那么就可以断定三极管已经导通，是正常的。
有时候测量三极管后续电路无法正常工作，往往先怀疑三极管是否正常，这个思路是对的，但推动这个三极管的电路也需要检查的，应为它不给三极管高电平信号让三极管如何工作呢。明显的感觉三极管发烫、冒烟儿甚至炸开，这些都没有什么好量的了，直接更换就可以了。当然要搞明白原因，是三极管本身出现问题还是其他电路有问题造成的。
1.6 集成电路
集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。它在电路中用字母“IC”（也有用文字符号“N”等）表示。
使用集成电路前，要对该集成电路的功能，内部结构、电特性、外形封装以及与该集成电路相连接的电路作全面分析和理解，使用时各项电性能参数不得超出该集成电路所允许的最大使用范围。
1.6.1集成电路分类
集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。
集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和膜集成电路。膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。
集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路。
集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路。
双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易于制成大规模集成电路，代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。
集成电路按用途可分为电视机用集成电路。音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。
1.6.2集成电路的外形（实物照片40-42）
半导体集成电路的外形大致上有图1.4所示的几种，即(a)金属圆壳（照片43），(b)扁平型陶瓷或塑料双列和单列（照片44），(c)双列直插型（照片45-46），(d)金属菱形。外形不同或内部电路不同时，引出线的根数各不相同，如金属圆形有8根、10根、12根、14根等，直插型陶瓷或塑科双列，单列的引线有9根、14根、16根、18根、24根等。引出线的排列序号各有一定的规律，一般从外壳顶部看时按逆时针方向编号，金属圆壳以突出的键为准，逆时针按l、2，3……编排，扁平型和直插型一般都以色点标记为准，逆时针计数，金属菱形以定值孔为起点，顺时针方向1、2、3……计数。无任何标记和色点的集成电路。把印有型号的一面朝上，左下角第1根引出线就是1脚。除了以上常规的引脚方向排列外，也有一些引脚方向排列较为特殊，应引起注意，这些大多属于单列直插式封装结构，它的引脚方向排列刚好与上面说的相反,后缀为“R”，如M5115和M5115RP、HA1339A和A1339AR、HA1366W和HA1366AR等，即印有型号或商标的一面朝自己时，引脚朝下，后缀为“R”的引脚排列方向是自右向左，这主要是一些双声道音频功率放大电路，在连接BTL功放电路时，印刷板的排列对称方便，而特制设计的。在印刷线路板上安装集成电路时，要注意方向不要搞错，否则，通电时集成电路很可能被烧毁。
1.6.3简单的方法判断常用集成电路的质量及好坏
一看：封装考究,型号标记清晰,字迹,商标及出厂编号,产地俱全且印刷质量较好,(有的为烤漆,激光蚀刻等) 这样的厂家在生产加工过程中,质量控制的比较严格。
二检: 引脚光滑亮泽,无腐蚀插拔痕迹, 生产日期较短,正规商店经营。
三测: 对常用数字集成电路, 为保护输入端及工厂生产需要,每一个输入端分别对 VDD GND 接了一个二级管,(反接), 用万用表的测二级管档位可测出二级管效应, VDD GND 之间电阻值静态在 20KΩ 以上, 小于1KΩ 肯定是坏的。
对常用模拟及线性集成电路, 通常要插入应用电路中才可判断,为安全考虑, 建议先焊上一个同脚位的集成电路插座, 确信外围电路无错误再插入集成电路, 万一不好可找商家更换。
1.6.4 IC集成电路的好坏判别方法
一、不在路检测
这种方法是在IC未焊入电路时进行的，一般情况下可用万用表测量各引脚对应于接地引脚之间的正、反向电阻值，并和完好的IC进行较。
二、在路检测
这是一种通过万用表检测IC各引脚在路（IC在电路中）直流电阻、对地交直流电压以及总工作电流的检测方法。这种方法克服了代换试验法需要有可代换IC的局限性和拆卸IC的麻烦，是检测IC最常用和实用的方法。
1. 直流工作电压测量
这是一种在通电情况下，用万用表直流电压挡对直流供电电压、外围元件的工作电压进行测量；检测IC各引脚对地直流电压值，并与正常值相比较，进而压缩故障范围，查出损坏的元件。测量时要注意以下八点 ：
①万用表要有足够大的内阻，至少要大于被测电路电阻的10倍以上，以免造成较大的测量误差。
②通常把各电位器旋到中间位置，如果是电视机，信号源要采用标准的彩条信号发生器。
③表笔或探头要采取防滑措施。因任何瞬间短路都容易损坏IC。可采取如下方法防止表笔滑动：取一段自行车用气门芯套在表笔尖上，并要长出表笔尖约0.5ｍｍ左右，这既能使表笔尖良好地与被测试点接触，又能有效防止打滑，即使碰上邻近点也不会短路。
④当测得某一引脚电压与正常值不符时，应根据该引脚电压对IC正常工作有无重要影响以及其他引脚电压的相应变化进行分析，才能判断IC的好坏。
⑤IC引脚电压会受外围元器件影响。当外围元器件发生漏电、短路、开路或变值时，或外围电路连接的是一个阻值可变的电位器，则电位器滑动臂所处的位置不同，都会使引脚电压发生变化。
⑥若IC各引脚电压正常，则一般认为IC正常；若IC部分引脚电压异常，则应从偏离正常值最大处入手，检查外围元件有无故障，若无故障，则IC很可能损坏。
⑦对于动态接收装置，如电视机，在有无信号时，IC各引脚电压是不同的。如发现引脚电压不该变化的反而变化大，该随信号大小和可调元件不同位置而变化的反而不变化，就可确定IC损坏。
⑧对于多种工作方式的装置，如录像机，在不同工作方式下，IC各引脚电压也是不同的。
2．交流工作电压测量法
为了掌握IC交流信号的变化情况，可以用带有ｄB插孔的万用表对IC的交流工作电压进行近似测量。检测时万用表置于交流电压挡，正表笔插入ｄB插孔；对于无ｄB插孔的万用表，需要在正表笔串接一只0.1～0.5μF隔直电容。该法适用于工作频率较低的IC，如电视机的视频放大级、场扫描电路等。由于这些电路的固有频率不同，波形不同，所测的数据是近似值，只能供参考。
3．总电流测量法
该法是通过检测IC电源进线的总电流，来判 IC好坏的一种方法。由于IC内部绝大多数为直接耦合，IC损坏时（如某一个PN结击穿或开路）会引起后级饱和与截止，使总电流发生变化。所以通过测量总电流的方法可以判 IC的好坏。也可用测量电源通路中电阻的电压降，用欧姆定律计算出总电流值。
1.6.5集成电路的拆装方法
1. 金属编织带吸锡法
取一段可焊性很好的多股金属编织带，再浸上松香酒精溶液，用烙铁同时加热引脚上的焊锡和编织带，到一定温度后，引脚上的焊锡将被编织带吸附住；然后把编织带吃上锡的剪去，再用同样的方法吸去其它引脚上的焊锡，直至全部引脚上的焊锡被吸走，这时，可用小改锥把集成电路轻轻撬起即可拆下。
2.空气负压吸锡法
利用吸锡器。吸锡器一般有三种：一是本身无加热装置，靠电烙铁把焊锡熔化后，利用吸锡器产生的负压把熔化的焊锡从每个引脚吸走；二是一体化吸锡电烙铁，它本身就有热源，使用更为方便；三是具有烙铁头加热后自动的吸锡器，但设备成本高，一般常用第一种和第二种吸锡器。
3.医用空心针头法：
找一支9至10号医用空心针头（原则上是针尖内径刚好能套住集成电路引出脚，其外径能插入引脚孔）；然后用小锉刀把原有尖端针口锉平，再把成形的平口外圆锉成斜状，使用时采用尖头烙铁把引脚焊锡化，此时把针头套住引脚，插入印刷板孔内，然后边移开烙铁边旋转针头，使熔锡凝固，最后拔出针头，这样，访该引脚就和印刷板完全脱离。照此方法，每个引脚做一遍，那么，整块集成电路即能自动脱离印刷板，此方法简便易行。
4.特制烙铁头熔焊法
本方法虽然简便易行、效率高，但需要特制一个专用烙铁头，其形状刚好能同时接触到该集成电路的每一个引脚。不同数量引脚的集成电路要制成不同尺寸的烙铁头，电烙铁的功率要大些，一般采用大于50W内热式或100W外热式。此种方法更适用于同规格、批量大的拆卸工作，但也可以采用“Z”形烙铁头，一头插入外热电烙铁，另一头的长度同于集成电路长度，这样可单边同时熔化。如果两边来回加热，另一手用镊子，即可夹出集成电路。
5.焊锡熔化拔出法
在不具备以上条件的情况下，只用一把电烙铁和一把小改锥，用烙铁按顺序一边熔化各引脚上的焊锡，一边用小改锥向外撬，直至全部引脚脱离印刷板为止。此种方法看来简单，但拆卸很不容易，而且很容易拆坏集成电路和印刷线路板。
6.焊锡熔化吹气法
此方法同第5点，只是用气流把熔化的焊锡吹走。用此种方法时，必须气流向下，这样可将焊锡及时排走，以免留在印刷板上或音响设备内留下扣患。
7.焊锡熔化扫除法
此方法是用一把电烙铁和一把小刷子，当把引脚上的焊锡熔化后即刻用小刷子把焊锡刷扫掉，以达到集成电路引脚和印刷板脱离的目的。每个引脚都这样处理后就可用小起子轻撬集成电路，使之脱离印刷电路板。
8.添加焊锡熔化法
由于焊锡熔化拔出法是采用依次逐个熔化后向外脱离，这样，必将由于引脚不能同时熔化而拔出困难。此方法是将焊锡熔化在双列引脚的每个脚上，并使这两列的每个引脚相连，以便传热，每加热一边就向外轻撬，两边来回动作，直至拔出集成电路。
1.6.6 应用集成电路时应注意的事项
1．使用时不要超过技术参数的极限值。
2．焊接时，电烙铁的功率在25～45瓦之间，焊接时间一般不超过10秒钟。
3．集成电路的使用温度一般在-30～85℃之间，安装时尽量远离发热元件。功率集成电路的外亮或散热片要跟散热器(板)紧密接触，保证有良好的散热条件。
4．MOS集成电路应防止栅极静电感应击穿，为此要求一切测试仪器、电烙铁、线路本身要良好地接地。MOS集成电路有较高的输入阻抗，少量电荷就能产生较高电压，不使用时必须用金属屏蔽盒或金属纸封装。
5．集成电路的引线不要强行扭弯，也不能齐根部折弯。
6. 要注意供电电源的稳定性。要确认供电电源和集成电路测量仪器在电源通断切换时，如果产生异常的脉冲波，则要在电路中增设诸如二极管组成的浪涌吸收电路。
7. 不应带电插拔集成电路。带有集成电路插座或电路间连接采用接插件，以及组件式结构的音响设备等，应尽量避免拔插集成块或接插件，必要拔插前，一定要切断电源，并注意让电源滤波电容放电后进行。
8. 有些空脚不应擅自接地。内部等效电路和应用电路中有的引出脚没有标明，遇到空的引出脚时，不应擅自接地，这些引出脚为更替或备用脚，有时也作为内部连接。
第二章 教学仪器维修的基本方法与技术
尽管教学仪器设备的种类繁多，原理各不相同，但是其维修程序和基本方法是相似的。
2.1 通用维修程序
教学仪器的通用维修过程分为五个阶段，详见图2.1所示。
要强调制定维修方案，按照程序去检修，以减少其盲目性。
2.1.1 准备阶段
教学仪器维修的准备工作较多，最主要的是了解仪器的故障现象，收集技术资料，准备所需的拆卸工具和检测工具(或检测仪器)。
1.了解仪器的故障现象
当拿到要维修的设备时，应仔细查询有关设备的各种情况，并做适当的记录。如果仪器损坏时间太久，应查阅仪器损坏登记表，如果曾经修理过的仪器，则还应查阅仪器维修登记表或仪器卡上的有关记录，供维修时参考。
2.技术资料的准备
完整的技术资料，包括使用说明书，原理图和装配图、维修登记表、仪器卡片等。如果现成的技术资料不完整，也可绘制，或者找到另一台能正常工作的同类型仪器，这样可以通过对比更快地找到故障部位。
3.准备维修工具和检测仪器
维修教学仪器工具选用要合适，既可避免损伤仪器，保证维修质量，又可提高工效。教学仪器种类较多，故维修教学仪器常用的工具或检测仪器也是多种多样，所以必须根据教学仪器的故障准备好维修工具和检测仪器。
2.1.2 检查阶段
根据了解的故障现象，维修者应进行测试，确认故障是否属实。若对故障了解不全面，应按常规对设备进行检查。检查设备方法有多种，有些设备还需拆开才能进行检查。检查后要制定出维修方案，并准备或自制维修工具和选购材料。
1.故障判别方法
不同的仪器故障有不同的判别方法，这里介绍五种通用的故障检查方法。
①综合法：是对仪器进行各种规范操作，检查仪器的显示，指示、功能、操作等是否正常。这时如发现哪儿不正常就从那儿开始深入检查。
②分割法：将仪器分割成若干个单元，先粗略地检查各单元，待有些眉目后，再深入一步检查有问题的单元。再将有问题的单元分割成若干块再查……再查，再分，再查，直至找到故障所在为止。
③直觉法：对仪器故障可以利用人的感官去发现。例如，对电子仪器应当注意观察有没有脱焊现象，电线和电阻器有没有烧焦，机器内部有没有异物，保险丝断没断，灯丝亮不亮，电解电容器是否漏出液体，有没有放电引起的砰砰声，有没有烧焦味等等。这些直观检查往往能够很快找到故障。在进行直觉法检查时应特别注意安全。
④比较法：将有故障的仪器与无故障的仪器进行对照。特别是对有故障仪器的故障部位与无故障仪器的相应部位进行测量，检查，可从中发现问题。
⑤交换法：用好的备件、部件、插件交换到有故障的仪器部位，或者同一仪器上相同的部件，插件进行交换，这样也会比较容易地找出仪器的故障。
2. 拆卸方法
在拆卸过程中，倘若考虑不周，方法不对，往往容易造成被拆卸零件的损坏或变形，严重的可能造成无法修复，使得整个仪器报废。
拆卸时，往往是由表及里，由此及彼，尽量避免一修仪器就全机拆开。对不熟悉的仪器，拆卸部件之前，应仔细观察分析它的结构特点，力求看懂记牢；并仔细考虑拆卸的顺序，确定合适的拆卸方法，选用恰当的拆卸工具。在拆卸时还要做好拆卸标记，记录，必要时在记录本上绘制草图帮助记忆。对拆卸困难的部件，应仔细揣摩它装配的办法，然后才试拆卸。千万不可硬撬硬扭，以致损坏本来完好的机件。
教学仪器设备在拆卸时，一般是按照从外到内，从上到下，先拆成部件或组部件，再拆成零件的原则进行，对于维修者还必须注意下述几种类型的拆卸方法：
①外壳类零件的拆卸：教学仪器的外壳、外罩等，目前大多数采用螺钉或螺钉螺母连接到骨架或主体零件上。很显然，这些连接件，使用通用工具就可以完成拆卸工作（如螺丝刀和钳子）。
②机械类零件的拆卸：对机械类零件的拆卸要特别注意三种情况。第一、在拆卸螺纹配合的零件时，零件的回松方向必须辨别清楚。第二、一般装配的机器零件之间都是有一定配合的。虽然配合的松紧依配合性质的不同而不同，拆卸时常要采用手锤冲击拆卸。锤击拆卸时，必须对受击部位采取保护措施，一般使用铜棒，胶木棒、木棒或木板等保护受击的轴端，轴套或轴上的其他零件。第三、对精度较高的配合零件，不允许采用锤击拆卸，可用拉拨器进行拆卸。拉卸时，拉拨器的各拉钩应相互平行，钩子和零件贴合要平整。同时，螺杆和轴端间应垫合适的垫块，防止轴端或中心孔损环。在零件和拉钩间也应垫入垫块，以免拉力集中而损坏零件。
拆卸机械类零件还必须做到：拆下的部件和零件，必须有次序，有规则地安放在木架、木箱或零件盘内，避免杂乱地堆放，甚至拖散遗失，对精密的零件(如：丝杆、长轴类零件)更应小心安放和包扎好，以防弯曲变形和碰伤，拆下的零件(如：轴，齿轮，螺钉，螺母，键，垫片，定位销等)尽可能地按原来结构连在一起，防止丢失，对于成套加工或不能互换的零件，在拆卸前应做上记号，并用绳索串起，以免搞乱，使装配时发生错误，而影响它们原有的配合性质。
③电子器件的拆卸：为了检查故障有时需要测量电子器件，测量之前一定要把元器件从电路板上拆下来。为了防止失误，维修者应当遵循以下的操作原则。第一，最好每次只拆下一个元器件。拆下元器件时应记下每个引脚的焊接位置。在引脚数目较多或者对这种元器件的引脚排列方式不太熟悉时，应在每个引脚上贴上胶布，写上记号，或者采取其它的标记方法。第二，如果不得已必须拆下较多的元器件，一定要给每个元器件分别做上记号。第三，如果测量结果表明该元件没有故障，应及时把它焊接到电路板上。第四，应利用元器件拆下来的这个机会，检查一下印制板有没有毛病。
在检修过程中，无论是采用哪种方法，只要是需要拆下元器件，均需记住上述的操作规则，切不要随便拆下许多元器件，最后弄不清如何装回去。
2.1.3 修复阶段
教学仪器修复阶段包括仪器的拆卸，零部件的清洁，零部件的修理(包括更换或代换)、复检，装配和调整几个步骤。拆卸方法与前面介绍的相同，在这里不再重复。
1.零部件的清洗
为了便于检查零件的损坏情况和鉴定是否更换，对于拆卸下来的零件应根据不同对象做必要的清洗工作。
①金属零部件的清洗在教学仪器修理中常见的有下列四种。一是带有油污零件的清洗：带有油污的零件一般可用煤油或柴油清洗，除铝合金零件、精密零件外，还可用热的碱性溶液浸煮。二是一般金属零部件的清洗：清洗金属零件，一般采用80号擦拭汽油。为了节省汽油，提高清洗质量，可将汽油分别盛在两个缸子。第一缸洗头遍，第二缸作第二道清洗。当第二缸汽油用脏后，改作第一缸用，将原第一缸的汽油换上新汽油改为第二缸。清洗时，逐一将待洗金属零件先用汽油浸泡一下，然后选用合适的刷子(试管或软毛刷等)刷洗。对有螺纹的零件，应注意不要互相碰撞，以免损伤螺纹。小螺丝应放在培养皿中清洗，以防丢失。零件洗净后，应用绸布擦干，或用电吹风吹干，等待安装。三是金属度盘的清洗：金属度盘大都是用铜、铝或其它合金制成，一般质较软，刻线较细，如擦拭不好，会直接影响读数精度，清洗时必须十分小心。如度盘比较光亮且无锈斑，只需用脱脂棉或清洁的麂皮蘸上少许汽油沿度盘切线方向清洗即可，如度盘很脏，且有锈斑，则在擦拭前，先用脱脂棉或麂皮将度盘表面的浮灰，沙粒清洗干净，然后将加工研磨过的炭精粉和普通仪表油调成糊状，一手转动度盘，一手用毛呢或脱脂棉蘸上步许炭糊，沿度盘的切线方向擦拭，边擦边看，直到度盘上的污迹锈斑擦净为止。度盘上残留的炭糊、油迹需用脱脂棉擦净。四是轴系的清洗：竖轴，横轴及轴套不要与一般金属零件放在一起清洗，只需用绸布蘸上清洁的溶剂汽油反复擦拭，直至干净即可。轴上转角处的油污要用削尖的柳木条拨出来洗去。轴套内的油污，可削一条略小于轴径的木棒，裹上浸了溶剂汽油的绸布(不宜用纱布)伸入轴套内，仔细擦拭干净。钢珠则应放在清洁的培养皿中清洗，以免丢失。
2. 零部件的维修、更换和代换
①维修与更换相比较。维修任何仪器和部件时，都应该认真分析和检查零件的损坏原因和损坏程度，根据损坏情况以及要求修复的期限和维修的经济性，考虑维修方案。如更换新零件，从速度上讲，在备品、配件充足的情况下，是可以缩短维修周期的。但是，它的缺点是不经济。因为不少磨损或损坏的零件采取不同的方法是可以修复的，在一般情况下，修理零件要比制造新的零件有利得多。所以在零件的结构或工作性能许可的条件下，采用修复方法，这样比较经济。
零件的修复方法很多，目前常用的方法有以下三种：第一、焊接法：运用于零件磨损或局部断裂的修复。第二、环氧树脂粘接法：用于零件磨损和缺陷的补偿，以及轴，套等零件的断裂的修复。第三，钳工修复法：用于需要利用钳工工具进行加工才能修复的零件。
②零部件的代换当。原配件没有时，则用相似类型的零件进行代换。代换时要注意下面三点。第一、新换上的配件性能要达到或高于原配件。第二、要考虑换上的配件对仪器其它部分性能有无影响，如有则要调整其它配件，使整个仪器性能基本保持不变。第三、对于特殊的零部件，尤其是生产厂家特别注册的专用零配件，原则上不能使用代用品。
3. 复检
在找到了故障元件并且经过修复或更换之后，需再进行检查，看一看原有的故障现象是否已完全消失，有没有新的故障现象。如果还有故障，就必须再从头做起。如果没有故障，还应对仪器内部进行仔细的直观检查，以免遗留隐患。不同类型的仪器，检查内容不同，现以电子仪器为例加以说明。电子仪器检查项目包括：有没有焊锡渣，线头，螺钉或螺帽之类的异物遗留在机器里，检修过程中所使用的辅助连接线或飞线是否都拆掉，检修过程中动过的焊点是否仍符合质量要求，机内的活动部分是否都固定好，机内的电缆和电线的走线位置是否恢复原样。需固定的地方是否已固定了，连线有没有被烫伤或被磨损，有没有连线被夹在底座与机壳之间，连线的线头是否完整；屏蔽罩是否都装好，有没有什么元件的位置不合适，可能会碰到机壳或盖板等。
2.1.4 测试阶段
检验是仪器修复后确定是否合格的重要根据。它一般应包括。测试(安全测试，性能测试)和试验。
1. 安全测试
为了保证操作者不发生触电危险，在教学中有几个主要安全性能测试项目，如绝缘电阻测量，电气强度试验、泄漏电流测置、漏电距离，接地电阻测量，温升和湿热试验等。如果这几个项目测试合格，人身触电事故一般是可以避免的。下面介绍几个项目的测试方法。
①绝缘电阻测量 用兆欧表测量仪器带电部分和非常带电金属部分之间，或不同极性带电部分之间的绝缘电阻值。一般教学仪器的绝缘电阻至少要在2MΩ以上。测定绝缘电阻，首先应将被测仪器脱离电源，然后再从兆欧表上的“电路”和“接地”两个接线柱上分别引出两根导线至被测仪器的受测部位，以2转／秒的速度平稳地转动手柄1分钟后，待指针稳定不动时，即可读出绝缘
电阻值。
②电气强度试验(耐压试验) 电气强度试验是衡量电器的绝缘性能在电场的作用下耐击穿的能力。教学仪器的电气强度一般在500V以上时1分钟不击穿。测定电气强度试验的装置图有多种。图2.2是一种比较通用的线路图。
③温升测量：判断仪器是否在进行可靠工作还必须测量电器中线圈，轴承和柄把等处或整个仪器的温升或温度。温度和温升概念不同，温升等于测量仪器的温度减去周围环境温度。教学仪器的温升一般在60℃左右，最大不得超过80℃。
2. 性能的测试
运用检测工具或仪器将修理后的仪器进行测试，看其是否达到说明书上的性能和技术参数或技术指标(如有略小的变化，只要做实验时现象明显也算合格)。
3. 试验
按仪器说明书或有关资料进行试验，只有试验成功，才能算修理合格。
2.1.5．结束阶段
维修的教学仪器经测试合格后，还应进行修饰，装配和记载维修情况。
1. 修饰
维修的教学仪器，在复检或测试结束后，应进行外表的修饰工作。修饰的目的在于防止仪器的表面锈蚀，并使仪器的外表增加美观。在进行修饰时要根据原教具的修饰方法进行。
2. 装配
①装配前的检查零部件在装配前，必须分别对要装的零部件和被装的主件分别进行检查。现以晶体三极管为例，加以说明。新晶体三极管在焊接到电路板之前，应先经过晶体管测试仪或使用万用表测试，以免把晶体三极管焊上去后又要拆下来。在晶体三极管被焊接下来之后，一定要开机检查电路板上的基极焊点与发射极焊点之间的电压，一定要检查基极焊点是否短路到电源，其次是要检查集电极焊点是否短路到电源，如果集电极的负载不是电阻，而是电感，则要检查阻尼二极管或限幅二极管是否完好。上述的这些电路故障都会使新换上的晶体三极管损坏。
②装配技术：在教学仪器维修中装配技术常有焊接技术，粘接技术和机械装配技术。下面介绍几种机械装配技术。
第一、螺母和螺钉的装配在装配螺母和螺钉的时候，要保证它们联接得坚固有力，不会松动，为此掌握装配的要点是很重要的。装配螺钉和螺母时的要求。螺钉或螺母与零件贴合的表面应光洁，平整，贴合处的表面应当经过加工，否则容易松动或使螺钉弯曲，接触表面应当清洁，螺钉，螺母应当在机油中洗净，螺孔内的脏物应当用压缩空气吹净，在工作中有振动时，为防止螺钉和螺母回松，必须采用保险装置。保险装置有开口销，止动螺钉、弹簧垫圈和保险垫圈等几种。
第二，销的装配联接用的销子、常用的有圆柱销和圆锥销两种。圆柱销全靠配合时的过盈，装配时先在销子上涂油，用铜、铝等软金属垫在销子端面上，将销子打入孔中，也可使用虎钳将销子压入孔中。圆锥销一般是定位销，装拆方便，可在一个孔内装拆几次，而不损坏联接质量。装配后，销子的大端应稍漏出零件表面或与零件表面相平，小头应与表面相平或缩进一些。
第三，铆接的装配铆钉有实心铆钉和空心铆钉等。用空心铆钉联接时，先用开花冲或铁钉，将铆钉无帽的一端冲开，再用钉锤敲紧。用实心铆钉联接时，可直接对铆钉两面施加压力，将铆钉面压扁而起铆合作甩。
第四，过盈配合的装配教学仪器机械零件装配中有些地方使用过盈配合，例如带轮与轴的联接，滑动轴承与孔的联接等等。过盈配合通常采用压合的方法进行装配，过盈较小时，也可采用敲入法。压合或敲入零件时，施力一定要均匀，应注意轴与孔的中心线一定要保持一致，不允许存在倾斜现象。
3. 修理记载
仪器维修好后，要将故障现象、维修办法及最后检验结果在仪器卡上记录下来，并填写好仪器维修登记表，作为这个仪器的资科保存。
2.2 检查电子仪器的故障的一般方法
1、询问用户法：问一问用户此仪器购买的时间、地点，使用的情况，何时何地出现何故障，问到的情况，就成为观察和分析故障原因的宝贵资料和重要线索。
2、操作检查法：实际操作一下被检修的仪器的功能旋钮、按键、开关、插孔，看看故障现象有何种变化，使仪器的故障充分地暴露，给进一步观察故障现象、判断故障原因提供可靠的依据。
这种方法不仅可以代替询问用户，而且还可以对用户反映的情况加以验证。
3、直观法：所谓直观法就是从外表面直接观察故障的方法。这种方法是利用看、听、嗅、触等功能去帮助发现和查找产生故障的部位。
“看”就是查看仪器内有无冒烟处，电阻表面有无烧焦痕迹，电容表面有无漏电液迹或胀裂现象，连线是否脱落，元器件有无缺损和断开，印刷板的焊点有无虚焊和短接现象，保险丝是否烧断，电子管、示波管是否漏气（严重时管内径发白）等等。
“听”则是在仪器通电时仔细听机内有无打火声，或其它异常声音出现。“嗅”就是嗅机内有无电阻表面漆层烧毁出现的焦味，高压跳火花时产生的臭氧味，变压器烧毁时发出的烤清漆气味等。
“触”就是用手触摸晶体管、电子管的管壳、电阻或变压器线圈等元件是否发热、烫手等。用手触摸元件前应对仪器进行一下是否漏电的检查（用试电笔检查），以免发生触电事故；切记应该是“瞬间”触碰。
4、测量电阻法：利用万用电表欧姆档对电路中的元件、连接线进行阻值的测量，以判断和发现产生故障的部位及元器件。几乎所有元、器、零、部件都可以用测量电阻法进行检查；即使对整机电路中的短路、开路故障的检查也是很有效的。
5、测量电压法：使用万用电表电压档测量电路中的工作电压，以判断和查找故障的方法。运用测量得到的数值与正常值(仪器正常时期的值或图纸标出的值)比较对照，便可以迅速发现和确定产生故障的部位。通常是利用测量电路中关键点(晶体管各极对地电压或集成电路各端电压)电压的方法来迅速发现和确定产生故障的部位。
使用这种方法时应该注意：
一是使用“欧/伏”数大的电表，以免出现测量误差；
二是检查前首先检查仪器电源电压是否正常；
三是仪器线路图中注明的电压参考值，大多为静态值（即无信号输入时的测量值），当有信号输入时，所测量的直流电压值（动态值）往往与静态值不同。
晶体管的电压测量法：在正常情况下，晶体管发射结（e-b）间应有正向偏置电压：锗管为0.2~0.3V，硅管为0.5~0.7V；而集电结（b-c）应有反向偏压，一般放大器此值应该大于4伏。若测得Veb大于0.7V（硅管）或0.3V（锗管）时，十有八九是晶体管两极断路；若测得Veb小于0.1~0.2V时，一般应视为管子两极短路；为了证实上述判断正确与否，可测量管子的Vce值，当Vce值近似于电源电压值时，则说明不是晶体管损坏、就是
管子处于截止状态，反之，当测得Vce值为0.3~0.5V以下时，则说明不是晶体管完全击穿、就是管子处于饱和状态。
下表是测量硅型晶体管集电极电压(Vc)和发射极电压(Ve) 变化的情况，可作为判断电路中元件是否损坏的方法。电路如图2.3所示。
集电极电压(Vc)
发射极电压(Ve)
变化情况
升高
减小
为零
升高
减小
为零
晶体管本身的情况
bc结断路、eb结短路
bc结短路、ce极短路
ce极短路
bc结短路、ce结短路
bc结断路、eb结短路
eb结断路
晶体管外电路情况
下Rb短路、Re断路
上Rb短路、下Rb断路、Re短路
Rc断路
上Rb短路、下Rb断路、Rc短路
上Rb断路、下Rb短路、Rc断路
Re短路
注：上Rb即是电路图中的Rb1，下Rb即是电路图中Rb2。
当然，最后确认某个元件是否损坏还是要通过对该元件的单独检查，用新元件替换试验之。
6、测量电流法：使用万用电表电流档测量有关电路中的工作电流，与正常参考值相对照，可以判断晶体管、集成电路和稳压电源的负载等是否正常，可以用来检查各级工作点，查找整机电流大、短路、断路、电阻断路、电容击穿、接线断路等故障。测量电流时可以通过测量已知电阻两端的电压，然后通过欧姆定律换算得到，这种方法一般在确认电路中电阻完好的情况下使用。
7、元件替代和并联法：使用正常的元器件替代电路中可疑的元器件，或在可疑的元器件的位置上再并联相同规格的正常的元器，以观察仪器的变化情况，从而判断和查找故障的方法。这种方法只对元器件开路、失效等故障有效，对元器件短路故障无效。
8、波形法：通过示波器所显示的波形，对各部分进行逐级检查，可以迅速而准确地找到发生故障的原因。
9、信号追踪法：把高或低频信号发生器输出的大小适当、特定频率的信号从被检修的电子放大器的后级向前级依次输入，看放大器输出端输出信号的大小、有无情况，来判断故障的范围。此法常用于检查各种放大器。检查时低频电路常输入400Hz或1000Hz的交流信号；中频电路常输入调幅度为30%的465KHz的中频调幅信号；高频电路常输入调幅度为30%，调制频率为400Hz或1000Hz的535KHz的高频调幅信号。此方法可以与波形法配合使用。
10、干扰、敲击法：利用人为的外加干扰或敲击的方法，可以发现由于某些原因而产生的故障的具体部位或大致范围。干扰法具体的操作方法是：用手握着螺丝刀或镊子的金属部分，从后向前依次去触碰放大器各级输入端，将由于人体感应所产生的瞬时杂波脉冲信号，输入给放大器各级输入端，看输出端有无放大了的杂波脉冲信号，以此来判断各级是否正常。此方法可以与波形法配合使用。如果故障是由于虚焊或接触不良引起的，经轻微敲击便能找到虚焊或松动之处；在敲击过程中要同时观察仪器所产生的变化。
11、短路、开路法：对于有些故障，需要将某个元件或某一部分暂时短路或开路，以判断故障的所在。但是，不可对任何部位都随意短路，如高压点或大电流点，以免造成元器件损坏。
第三章 直流稳压电源
电子设备中常常需要稳定的直流电源，功率较小的直流电源大多数都是将“220V、50HZ”的交流电经过整流、滤波和稳压后获得的。
3.1 直流稳压电源的组成及分类
3.1.1 直流稳压电源的组成
小功率稳压电源是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成的。其框图如图3.1所示。
1. 电源变压器：将交流电网220V交流电压变成所需的交流电压。变压过程通常由变压器来完成，如收录机、VCD、黑白电视机等设备的电源，大都是用变压器来降低电网电压的。
2. 整流器：利用二极管的单向导电特性，将交流电变换为单向脉动直流电的电路，称为整流器（电路）。整流电路通常有半波整流、全波整流、桥式整流电路等，桥式整较为常用。
图3.2是桥式整流电路原理电路(a)和波形图(b)
根据二极管单向导电特性可知：
当V2为正半周时，D1、D3正偏导通，D2、D4反偏截止， io=id1=id3。
当V2为负半周时，D2、D4正偏导通，D1、D3反偏截止，io=id2=id4。
id1.3和id2.4同一方向流过负载RL，故Vo为单向脉动电压。
该电路常称为全波桥式整流电路。
3. 滤波器：整流电路只是将交流电变换为单方向的脉动电压（或电流），其中含有较大的交流分量，通常还需在整流电路输出端接入滤波电路，滤除交流分量，以得到实用的平滑的直流电压。常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波及阻容滤波等电路。利用电容两端电压不能突变的特性，将电容量足够大的电容与负载并联，便能取得较好的滤波效果。
4. 稳压器：滤波后的电压还会随电网电压波动（一般有±１０﹪左右的波动）和随负载和温度的变化而变化。稳压电路的作用是克服电网电压波动、负载和温度变化时所引起的输出电压的变化，维持输出直流电压稳定。
3.1.2 直流稳压电源的分类
直流稳压电源的种类很多，常见的主要有以下四类：
第一类是稳压二极管稳压电源，它的特点是电路结构简单，但功率较小，稳压精度低；第二类是晶体管串联调整式稳压电源，它的主要特点是电路结构比较简单，工作可靠，功率较大，稳压精度高，无电磁干扰，但效率低；第三类是集成稳压器，它的特点是体积小，可靠性高以及温度特性好，而且使便、价格便宜。第四类是开关式稳压电源，它的主要特点是效率高，温升低，电路便于集成化，但电路较复杂，并有高频干扰存在。当负载要求功率较大且效率高时，常采用开关型稳压电源。
3.1.3 串联型稳压电路
最简单的串联型直流稳压电源见图3.3，其中三极管BG为调整管，R、Dw组成基准电压源，BG、R、Dw相当于一个可变电阻，同负载RL组成分压器，当负载RL或Vi改变时只要调节Rt就可使 RL两端电压基本保持不变，图中的BG即起到一个可变电阻的作用，他的基极加有基准电压，当输入电压Vi升高或负载电阻RL减小时电流增大，Vo升高，BG的Vbe=Vb-Ve减小，其内阻增大Vo降低。相反输入电压降低或负载RL增大时，电流减小Vo降低，Vbe升高，BG的内阻减小，Vo上升，因此BG起到了自动调整电压的作用。调整过程中关键是Vbe发生变化，所以Vb越稳定调整精度越高，BG的β值越高调整作用越明显，灵敏度越高。由于 Ve=Vb-Vbe，所以Ve随Vb变化，他们始终差一个Vbe值，BG的作用是 
一个射级跟随器。
1. 电路组成
串联型稳压电路如图3.4所示。电路由四部分组成。
①采样单元：采样单元有 R1、R2、和RP 组成，与负载 RL 并联，通过它可以反映输出电压Uo的变化。
②基准单元：基准单元由限流电阻R3与稳压管V3组成。
③放大单元：放大单元由三极管 V2 组成。
④调整单元: 调整单元由三极管 V1组成，它是串联型稳压电路的核心元件。V1必须选择大功率三极管。
2. 工作原理
串联型稳压电路的自动稳压过程按电网波动和负载电阻变动两种情况分述如下：
Ui↑→Uo↑→Uf↑→Ube2↑→Ib2↑→Ic2↑→Uce2↓→Ube1↓→Ib1↓→Uce1↑→Uo ↓
RL↓→Uo↓→Uf↓→Ube2↓→Ib2↓→Ic2↓→Uce2↑→Ube1↑→Ib1↑→Uce1↓→Uo↑当 Ui↓或RL↑ 时的调整过程与上述相反。
由上分析可知，这是一个负反馈系统。正因为电路内有深度电压串联负反馈，所以才能使输出电压稳定。
串联型稳压电路的输出电压Uo ，由采样单元的分压比和基准电压的乘积决定。因此调节电位器 RP 的滑动端子，可调节输出电压Uo 的大小。
串联型稳压电路中的放大单元也可由集成运放组成，如图3.5所示。图中用复合管代替了V1，以便扩大输出电流；基准电压UZ 和采样反馈电压Uf 分别接于集成运放的同相和反相输入端。其稳压过程为：
Uo↑→Uf↑→(Uz–Uf)↓→Ub2↓→Ub1↓→Uo↓
3．2 电源部分故障分析与排除
仪器的电源部分，通常由电源插头引线，电源变压器，整流二极管、滤波电容和稳压电源电路等组成，现就其这部分常见故障的现象．分析及排除简介如下。
1、电源不通
①故障现象：使用交流电时仪器不工作，而使用直流电池时又能正常使用；
故障分析：显然故障出在交流电源整个电路部分，首先应检查插在交流电源的插座是否有电，若有则证明问题确实在仪器上； 其造成的原因有：电源线其中一根断或两头电源插头孔接触不良，尤其注意电源插头的根部处的一段电线有无折断；仪器上的电源插座松动不能与其电源线插孔正常配合；保险丝断，电源变压器烧坏；整流二极管损坏；整流后的滤波电容严重漏电，稳压部分电路有元件损坏或短路现象。
故障排除：可用万用电表首先测量供电处的交流电压是否有，并且数值在220伏左右(用交流电压档，放在250伏档位上)，然后用万用电表电阻挡R×10Ω，用表笔分别检查仪器所使用的电源线插头与插孔，每根导线是否通。并用手摇动一下插头，看其通断情况；对于带有保险器的应检查保险丝是否熔断；并对电源插座(指仪器上)也应用万用电表检查松动接触情况；检查电源变压器是否烧坏，用万用电表R×10Ω电阻档(在不接电源情况下，断开变压器两端电路)分别测量其初、次级线圈阻值。当测得电阻无限大时，则证明变压器线圈断了； 当测得电阻小于规定值时，则电源变压器线圈里匝间或局部短路。当然如果变压器已烧毁了，从闻气味就知道了；也可采用通电测量变压器次级整流后的直流电压来对怀疑变压器或是整流二极管有问题做判定，此时先断开整流后的电路，用万用电表直流电压档，并根据原输出电源的电压值，合理调好电压档量程。全波整流后直流电压应该为交流电压(次级)正常他的86％左右，桥式整流为88％左右方可认为电源电路部分没问题。若有问题时，断开电源，把整流二极管断开一端，用万用电表R×1Ω档来测量其元器反、正向电阻值。正常时，正向电阻在几十欧姆左右；反向电阻在几百千欧以上，若发现正向电阻很小或无穷大，则证明整流管损坏所致，当整流电路正常，则问题就在变压器上了。若变压器线圈内部有问题就必须重新按原线径及圈数绕制或换新的同型号变压器。当电源变压器及整流管没问题，而故障仍未排除，就应对滤波电容进行检查判定。
②故障现象：使用电池供电时，仪器不工作而使用交流电时又正常。
故障分析：显然故障点出在直流供电部分的电路。其原因是：电池没有放置好，几节电池相互未接触好或是电池与电池室内的规定的正负极接反以及电池电不足或根本没电了；机内电池室里的铜片(正极)或弹簧(负极)已锈蚀．造成直流电池不能供电；直流供电的内部电源线其中一根已断；交流插座弹片未断开，使直流电源处的弹片不能接通。
故障排除：这种故障是由直流电源引起的．排除极为简单就不再讲述。
③故障现象：仪器正常工作中，突然停电仪器无法工作。
故障分析：故障原因比较复杂。对于在使用交流供电时出现这种故障多是：有电源保险器的，则保险丝熔断；若熔断情况，仅是断了一点、并无粉沫现象，一般可能由于机器长期使用，偶有过载使用(如负载增大，总工作电流太大等)。若保险丝熔断后，一片粉沫，看不见原保险丝，则证明电路内有大短路处，突然短路使仪器停止工作；当电源部分的线路板上的元器件虚焊，变质也会造成工作中突然停止供电。当元件拆下时，检查正常，但装上通电使用一段后又不能再工作；对于使用直流电池时，则多是在使用时，一动仪器使机内电池活动接触不良使之中途停止供电。
故障排除：这种情况故障方法，只要用万用电表对线路中的元器件进行检查，就可知道，并根据具体情况进行排除。
2、仪器工作不稳定，交流声太大
故障现象；在使用交流电时，仪器无法稳定工作。若带有扬声器的仪器会从扬声器中传出较大的交流嗡嗡声。
故障分析：问题出在仪器的电源部分的原因有：电源变压器的固定螺钉松功或变压器本身铁心矽钢片松动；整流部分的滤波电容有漏电或电解液干涸，会使其容量减小，起不到有效地滤掉整流后的交流成分而产生交流嗡嗡声；旁路电容失效(有些仪器在电源整流元件上并联上旁路电容，以达到使交流信号从旁路走掉，当这部分电容失效后，就会产生变流声。另外在维修中，不小心将整流后的滤波电容极性接反也同样会产生很大的嗡嗡交流声。
故障排除：对变压器的原因可对其同定螺钉拧紧．矽钢片松动应夹紧并再次浸漆、烘干来解决交流噪声问题；怀疑滤波电容有问题时，可采用与原容量相同的电容并接在原滤波电容处，若交流声明显减少，就可证明原来的滤波电容确有问题，应更换，这种方法也适合对整流电路中旁路电容是否有问题的判定。
3、电源滤波电路的故障
电源是通过滤波器供给各种仪器的。因此，如果电源滤波器有了故障，会使各种仪器工作失常或不能工作。电源滤波电路所用的电容器均为电解电容器，其容量较大，常达50～1000微法之间。它们出现的故障最多的有以下几种。
①滤波电容开路或失效。滤波电容器开路之后，电源输出的电压无显著变化，由于没有滤波，直流电源中的交流成份会显著增加，会使后面的电路接入交流干扰，从而影响后面的电路的正常工作。如果仪器中有扬声器中却会出现“啪啪”的汽船声或连续的啸叫声。
②滤波电容器短路。会电源总电流较正常值成倍的增加，这时会烧电源保险丝。
③电解电容器另一常见故障是漏电。尤其很长时间搁置不用的电子仪器，这种故障出现的可能性更大。这时由于任一电容器漏电，静态总电流将较正常值大。漏电严重时，故障现象与短路时相似。
第四章 示波器
4.1 概述
在进行电子测量时，我们通常希望直观地看到电信号随时问变化的图形，如直接观察并测量信号的幅度、频率、周期等基本参量。示波测试技术实现了人们的愿望，它不但可将电信号作为时问的函数显示在屏幕上，更广泛地，只要能把两个有关系的变量转化为电参数，分别加至示波器的x、y通道，就可以在荧光屏上显示这两个变量之间的关系。而且，示波器还可以直接观测一个脉冲信号的前后沿、脉宽、上冲、下冲等参数。这是其他测量仪器很难做到的。同时，示波测试还是多种电量和非电量测试中的基本技术，如在医学、生物学、地质学中，用示波器显示某些变化过程，观测被测对象的某些特性。因此，示波器是时域分析的最典型的仪器，也是当前电子测量领域中，品种最多、数量最大、最常用的一种仪器；示波测试技术成为一种最灵活、多用的综合性技术。
4.1.1 示波器的主要特点是：
①由于电子束的惯性小，因而速度快，工作频率范围宽，适应于测试快速脉冲信号。
②灵敏度高。因为配有高增益放大器，故能够观测微弱信号的变化。由于不用表针指示方式，因而过载能力强。
③输入阻抗高，对被测电路影响很小。
4.1.2 示波器分类
示波器种类繁多，按其用途和特点，可分为以下五类。
1.模拟示波器
模拟示波器（通用示波器）是指采用单束示波管的宽带示波器，常见的为双踪示波器。从使用功能看通用示波器的通用性强，可对一般的电信号进行定性和定量的分析、测量。
通用示波器按其垂直通道的频带宽度又可分为三大类。
①低频示波器。一般指垂直通道的频带宽度不大于1MHz的示波器。
②普通示波器。一般指垂直通道的频带宽度在5—60MHz范围内的示波器。
③宽带示波器。一般指垂直通道的频带宽度在5—60MHz以上的示波器。
2.多束示波器
多束示波器采用多束示波管，在屏幕上可同时显示两个以上的波形，与通用示波器的叠加或交替显示多个波形不同，它的每个波形分别由单独的电子束产生，观察与比较两个以上的信号时非常方便。
3.取样示波器
取样示波器采用取样技术，先把快速变化的高频信号变化成与之相似的、慢速变化的低频信号，再用通用示波器显示其波形。这样，被观测信号的周期大大展宽，便于观察细节部分，对于测试高频信号是非常方便的。
4.记忆、存储示波器
这种示波器除了具有通用示波器的功能外，还具有记忆功能。其中用记忆示波管实现存储信息功能的示波器称为记忆示波器；借助现代计算机技术和大规模集成电路实现对信号存储的示波器称为存储示波器(也称数字存储示波器)。
5.特种示波器
特种示波器是指具有特殊用途的示波器，如矢量示波器、心电示波器等。
4.1.3 示波器的主要技术指标
示波器的水平偏转系统、垂直偏转系统和主机系统都定义了各自己的指标，主要应掌握以下几个指标。
①频带宽度：标志示波器的最高响应能力，用频率和上升时间表示，两者的换算关系为：
上升时间=0.35／频带宽度
②垂直灵敏度：示波器可以分辨的最小信号幅度和输入信号的动态范围，一般用V／cm、V／div、mV／cm、mV／div表示。
③输入阻抗： 输入阻抗一般用Ω(MΩ)／pF表示，是指在示波器输入端规定的直流电阻值和并联电容值它标志被测信号的负载的轻重。
④扫描速度： 扫描速度也称扫描时间因数，是指光点水平移动的速度，一般用cm／s、div／s表示，它说明了示波器能观察的时间和频率的范围。
⑤同步(或触发)电压：同步(或触发)电压是指波形稳定的最小输入电压。
4.2示波器测试的基本原理
4.2.1示波器显示波形原理
示波测试以示波管为核心器件，建立在电子束穿过电场时，运动轨迹与外电场相关的规律的基础上。其测试过程可通过示波器的结构框图来说明。如图4.1所示。y轴偏转系统将输入的被测交流信号放大；x轴偏转系统提供一个与时间成线性关系的锯齿波电压；两组电压同时加到示波管的偏转板上，示波管中的电子束在偏转电压的作用下运动，在屏幕上形成与被测信号一致的波形。
4.2.2 高灵敏度示波管的结构原理
阴极射线示波管简称示波管，常用符号CRT表示。普通示波管的基本结构如图4.2所示。它包括三部分：电子枪，偏转系统和显示部分(荧光屏)。整个密封在玻璃壳内，成为大型的电真空器件。电子枪产生的高速电子束打在荧光屏上，偏转板控制电子束的偏转方向，使其按要求在荧光屏相应的部位产生荧光。
电子枪由灯丝F、阴极K、栅极G1和G2、阳极A1 、A2和A3组成。当灯丝F通电后，加热阴极，涂有氧化物的阴极发射出大量的电子，电子在阳极吸引下形成电子束，轰击荧光屏上的荧光粉发光。
示波器的偏转系统由两对相互垂直且平行的金属板----x偏转板和y偏转板构成。每对偏转板的相对电压的变化将影响电子运动的轨迹。y偏转板上电位的相对变化．只能影响电子在垂直方向的运动。因而Y偏转板只能影响光点在荧光屏上的垂直位置；X偏转板只影响光点的水平位置，两对偏转板共同作用，才决定了任一瞬间光点在荧光屏上的位置。
荧光屏在示波管的终端，通常是圆形或矩形的。示波管荧光屏的内壁涂有一层荧光物质，当高速电子轰击荧光屏上的荧光物质时，荧光将电子的动能转变为光能，产生亮点。光点的亮度取决于轰击电子束中电子的数目、密度和速度。
当电予束从荧光屏上移去后，光点仍能在屏上保持一定的时间才消失。从电子束移去到光点亮度下降为原始值的10％，所延续的时间称为余辉时间，用符号Is表示。人们正是利用余辉时间和人眼的视觉暂留特性，才能在荧光屏上看到光点的移动轨迹。
4.2.3 图像显示的基本原理
在电子枪中，电子运动经过聚焦形成电子束，电子束通过垂直和水平偏转板打到荧光屏上产生亮点，亮点在荧光屏上垂直或水平方向偏转的距离，正比于加在垂直或水平偏转板上的电压，即亮点在屏幕上移动的轨迹，是加到偏转板上的电压信号的波形。示波器显示图形或波形的原理就是基于电子与电场之问的相互作用原理进行的。根据这个原理，示波器可显示随时间变化的信号波形和显示任意两个变量X与Y的关系图形。
1．显示随时间变化的图形
电子束进入偏转系统后，要受到X、Y两对偏转板间电场的控制，其中X、Y的控制作用有如下几种情况。
(1)两对偏转板上不加任何电压Ux=Uy=O，则光点在垂直和水平方向都不偏移，出现在荧光屏的中心位置，如图4.3(a)。
(2)x偏转板不加电压，y偏转板加一固定电压，即Ux=O、Uy=常量，则光点在水平
方向不偏移，在垂直方向偏移。设所加电压为正电压，则光点从荧光屏的中心往垂直方向上移，如图4.3(b)所示。若所加电压为负电压，则光点从荧光屏的中心往垂直方向下移。
(3)y偏转板不加电压，x偏转板加一定电压，即Ux=常量、Uy=0，则光点在垂直方向不偏移，在水平方向偏移。设所加电压为正电压，则光点从荧光屏的中心往水平方向右移，如图4.3(c)所示。若所加电压为负电压，则光点从荧光屏的中心往水平方向左移。
(4)两对偏转板上均加固定电压，即Ux=常量、Uy=常量，设所加电压为正电压，可以设想电压先加到垂直方向，则光点从荧光屏的中心往垂直方向上移；然后，电压再加到x偏转板上，则光点从此时的位置开始往水平方向右移．如图4.3(d)所示。当两对偏转板上同时加固定电压时，应为两电压的矢量合成，得到光点位置也如图4.3(d)所示。
(5)X偏转板不加电压，Y偏转板加正弦波信号电压。即ux=0，uy=Umsinωt。垂直偏转板的两板间的电场也随时间做正弦变化。由于X偏转板不加电压，光点在水平方向是不偏移的，则光点只在荧光屏的垂直方向来回移动，出现一条垂直线段，并不出现正弦波，如图4.4(a)所示。
(6)y偏转板不加电压，x偏转板加锯齿波电压，即ux=kt、uy=0，则光点在垂直方向不偏移，在水平方向偏移。所加电压加在x偏转板上。电子束将在水平方向受锯齿波电场作用，由于Y偏转板不加电压，光点在垂直方向是不偏移的，则光点在荧光屏的水平方向上来回移动，出现的也是一条垂直线段，并不出现锯齿波．如图4.4(b)所示。
其中(5)、(6)两种情况，虽然加上了信号波形，但荧光屏上并未显示与信号波形一致的图形。
(7)Y偏转板加正弦波信号电压uy=Umsinwt，X偏转板加锯齿波电压ux=kt，即X、Y偏转板同时加电压，假设Tx=Ty，则电子束在两个电压的同时作用下，在水平方向和垂直方向同时产生位移，荧光屏上将显示出被测信号随时间变化的一个周期的波形曲线，如图4.5所示。
①当时间t=to时，Uy=0、Ux=-Um(锯齿波电压的最大负值)。光点出现在荧光屏上最左侧的“0”点，偏离屏幕中心的距离正比于Uxm。
②当时间t=t1时，Uy=Uy1，Ux=-Ux1，光点同时受到水平和垂直偏转板的作用，光点将会出现在屏幕第II象限的“1”点。
③当时间t=t2时，Uy=Uy2，Ux=-Ux2，光点同时受到水平和垂直偏转板的作用，但此时正弦波电压为正的最大值，即Uy2=Uym；光点会出现在屏幕第II象限的最高点“2”点。
④当时间t=t3时，Uy=Uy3，Ux=-Ux3，光点同时受到水平和垂直偏转板的作用，与②点情况类似，光点将会出现在屏幕第II象限的“3”点。
⑤当时间f=f4时，Uy=Uy4，Ux=-Ux4，但此时锯齿波电压和正弦波电压均为0，即Uy4=Ux4=0，光点将会出现在屏幕中央的“4”点。
⑥正弦波的负半周与正半周类似，光点将依次出现在第Ⅳ象限的“5”、“6”、“7”、“8”点。以后，在被测信号的第二个周期、第三个周期等都将重复第一个周期的情形，光点在荧光屏上描出的轨迹也都将重叠在第一次描出的轨迹上，因此，荧光屏显示的是被测信号随时间变化的稳定波形。
2．扫描的概念
光点在锯齿波作用下扫动的过程称为扫描，能实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压，光点自左向右的连续扫动称为“扫描正程”。光点自荧光屏的右端迅速返回左端起扫点的过程称为“扫描逆程”。理想锯齿波的逆程时间为O。
3．同步的概念
当扫描电压的周期是被观察信号周期的整数倍时，即Tx=nTy(n为正整数)，每次扫描的起点都对应在被测信号的同一相位点上，这就使得扫描的后一个周期描绘的波形与前一周期完全一样，每次扫描显示的波形重叠在一起，在荧光屏上可得到清晰而稳定的波形。一般地，如果扫描电压周期Tx与被测电压周期Ty保持Tx=nTy的关系，则称扫描电压与被测电压“同步”。如果增加Tx(扫描频率降低)或降低Ty(信号频率增加)时，显示波形的周期数将增加。
如果Tx≠nTy(n为正整数)。没有同步关系，即Tx≠nTy(n为正整数)，每次扫描的起始点不一致，则后一扫描周期描绘的图形与前一扫描周期的图形不重合，显示的波形是不稳定的。若Tx>Ty，显示出的波像是向右跑动，若Tx 但实际上，扫描电压是由示波器本身的时基电路产生的，它与被测信号是不相关的。因此，常利用被测信号产生一个触发信号，去控制示波器的扫描发生器，迫使扫描电压与被测信号同步。也可以用外加信号产生同步触发信号，但这个外加信号的周期应与被测信号有一定的关系。 4.3 模拟示波器 4.3.1 模拟示波器的基本构成 模拟示波器品种繁多，电路形式各异，但主要由三个部分组成：垂直系统(主要是垂直放大)、水平系统(主要是扫描和水平放大)和主机(主要是高、低压电源和显示电路)。示波器电路基本结构方框图如图4.6所示。 各单元电路的作用如下： 1.低压电源：给示波器各电路提供各挡稳定的直流电压。 2.高压和显示电路：提供示波管正、负直流高压，以及辉度、聚焦和辅助聚焦调节等直流控制电压。 3. z轴电路：输出扫描增辉脉冲的放大信号，使屏幕上扫描正程期间显示的波形加亮，以便清晰地显示被测量的波形。也可用外z轴输入调制，使显示波形变暗。 4. 校准信号电路：它是机内的校准信号源。用来产生一个准确幅度和频率的信号(通常是对称方波)，对y轴灵敏度、扫描时间因数或探极进行校正。 5. 输入电路：该电路具有信号输入交直流耦合开关、高阻输入衰减器、阻抗转换器等电路，还具有灵敏度粗调、直流平衡等控制作用。 6.前置放大器：将y轴输入信号进行适当放大，将单端输入信号转换成推挽输出信号，并从中取出内触发信号的电路。具有灵敏度微调和校正，y轴位移等控制作用。 7.延迟线：使y轴输入的信号有一定的延迟时间，并使该延迟时间大于水平扫描引入的延迟时间，便于在屏幕上完整地观察和测量所显示脉冲波形的参数(如：前沿、上冲……)。 8. 后置放大器：将前级推挽信号放大到足够幅度，用以驱动示波管的垂直偏转板，使光点在屏幕垂直方向按信号幅度移动。 9. y轴电子开关：用来控制垂直系统各前置放大器(如y1，y2等)的工作状态，使被测信号导通或断开。这样，采用单枪示波管可同时显示两个或多个信号的波形。 10. 内触发放大器：将弱的内触发信号适当放大(并提供相应的直流电平)，以满足触发整形电路输入灵敏度的要求。 11. 触发整形电路：将不同波形的输入触发信号转换成一定幅度的触发脉冲信号。它具有触发电平调节、触发极性转换、触发源、耦合方式及触发方式选择等控制作用。 12. 扫描发生器：在对应y轴输入信号时间关系的触发脉冲作用下，产生线性变化的锯齿波扫描电压和增辉脉冲。它具有扫描时间因数的粗细调节、稳定度等控制作用。 13. 水平放大器：将扫描电压放大到足够幅度，去推动示波管的水平偏转板，使光点在屏幕水平方向偏转。有x位移和扩展等功能。 14. 延迟比较电路：获得所需的延迟时间，再启动延迟扫描电路工作。 15. 增辉合成电路：A/B双扫描工作时，对应不同水平显示方式：A、B加亮A、B等，输出相应的增辉脉冲。 4.4示波器常见故障及检修 4.4.1 示波器正常的表现： 示波器通电五分钟左右，加大亮度，调节位置旋钮即可见到光迹；调节亮度能使光迹由全暗调到最亮，中间调节均匀；调节聚焦旋钮在左右两个方向都能调到聚焦点且光点能聚成一个小圆点，不能形成条形或毛剌；调节位置（X轴位移与Y轴位移）旋钮能把光点在屏幕上调到任何一个地方。 4.4.2示波器常见故障及检修： 1、 电源部分常见故障及检修： ①机壳带电。故障一般发生在电源变压器初级绕组或电源插座、开关、保险丝座上。 ②开启电源开关后指示灯不亮，示波管也没有光点显示，多数原因是加不进电源，故障出在电源变压器初级绕组之前。可能是电源线断路，电源开关损坏，保险丝熔断或松脱，机内导线折断或脱焊等。 ③保险丝熔断。a.电源一开立即熔断。原因有：机内电源引线短路或碰机壳，电源变压器次级300V线包击穿短路，电源整流二极管击穿，电源滤波电容击穿等。b. 熔断发生在通电几秒钟以后，说明短路回路有一定电阻值。原因有：电源变压器内部短路，电源滤波电容严重漏电，仪器受潮漏电等。c.工作中途熔断。原因有：机内元件突然损坏，保险丝与座接触不良，仪器长久不用局部腐蚀氧化接触电阻增大等。 ④直流电源的故障。a.负载短路，将会出现保险丝熔断。原因有：整流二极管击穿，滤波电容漏电或击穿。可用万用电表检查。b.负载开路。原因有：整流二极管开路，π形阻容滤波器中的电阻开路或引线断开。c.输出电压降低，纹波电压增加。原因有：整流二极管中有一只二极管开路，滤波电容开路。 2、 示控制电路故障及检修： ①辉度、聚焦调节失控。这种故障大多数由于-1100伏显示控制电路开路引起。若R24断开或聚焦电位器W5断开，将会辉度聚焦同时失控；若辉度电位器W4断开则会无光迹显示；若W4接触不良会使辉度调节不均匀；若W5接触不良会使聚焦调节失控，此时调节辅助聚焦，光点只能调成Y方向一小条而不成一点。另外，示波管漏气、阴极发射能力低、第二阳极电压过低都会光迹不亮。 ②辅助聚焦调节失控。此时光点只能调成X方向一小条。原因是辅助聚焦电位器W6断开或不能加入+300伏电压。 3、 示波管的故障及检修： ①示波管漏气。检查时将示波管从屏蔽罩中取出，观察管脚旁玻璃泡内吸气剂颜色，正常呈银灰色，若呈乳白色无金属光泽则已经漏气要更换管子。 ②示波管灯丝断路。可万用电表测示波管1与14脚间电阻，（测试时要焊开一根灯丝引线），正常值为2欧姆左右。阻值无限大则示波管灯丝断路要更换管子。 ③示波管荧光屏烧坏、荧光粉脱落。可观察荧光屏颜色是否一致，出现烧焦斑点处光迹就不连续，严重烧坏或荧光粉明显脱落则要更换管子。 ④示波管老化，示波管显示光迹暗淡，阴极发射能力低。测量阴极与控制极间电阻可以大致判断阴极发射能力。方法是：灯丝加额定6.3V，正表笔接示波管2脚，负表笔接3脚，电阻值在400欧至800欧之间正常，阻值越大发射能力越差。 4、 垂直放大器的故障及检修： ①垂直位移失调，光迹不能正常上下位移。原因有：a. 垂直放大器没有工作或有一级没有工作，此时光迹在荧光屏正中，逐级检查（重点检查耦合电容是否漏电或击穿）。b.差动放大器有一臂开路，此时荧光屏无光迹。c.差动放大器二臂不平衡，此时光迹偏向一边，位移范围变小，检查管子或各元件的对称性。示波管脚接触不良也会造成调节不灵。 ②放大器无输出信号。需要检查有关管子的工作情况（用信号法或干扰法从后向前逐级检查）。Y增益电位器损坏或接触不良，线路中有断路或接触不良，放大管衰老等都会造成这种故障。 ③放大倍数减小，使得灵敏度达不到技术要求。原因有：管子衰老，元件变值或损坏；仪器修好后要重新校准灵敏度以保证测量精度。 ④放大器的干扰。高频干扰是由于放大器产生高频自激造成，严重时，在无信号输入时，会显示高频正弦信号，较轻时，会使扫描基线变粗。主要原因是高频补偿电容容量过大或质量不好引起的。低频干扰主要是50赫兹和100赫兹干扰。主要原因是电源部分滤波不良，示波管屏蔽罩性能不好等引起的。 ⑤放大器非线性失真。原因有：电子管工作点处于饱和或截止状态、放大管衰老、产生栅流、末级差动放大器不平衡、有自激振荡现象、级间耦合电容漏电、栅极电阻断路等。用信号法或干扰法从后向前逐级检查。 ⑥产生波形有毛刺、跳动、寄生振荡、衰减不起作用等故障。原因有：电位器滑动端接触不良、接地点脱焊、管脚接触不良、元件线路接触不良、整流滤波电路及去耦合电路电容失效、放大管阴极与灯丝漏电、转换开关接触不良、衰减元件断路或变值等等所致。 5、 水平放大器的故障及检修： ①水平位移失调光迹不能正常左右位移。原因有：a.水平放大器末级没有工作，此时光迹一般出现在示波管正中。b.末级差动放大器有一臂开路，此时荧光屏无光迹。 ②放大器无输出信号。用信号法或干扰法从后向前逐级检查。 ③放大器的干扰。水平放大器的时会产生低频干扰，使扫描线上出现电源频率干扰亮点，显示试验信号波形扭弯。原因是电源去耦电容失效或旁路电容断开。 ④放大器非线性失真。显示试验信号时波形部分周期被拉开、部分被压缩。原因是末级差动放大器二臂严重不对称（检查管子或各元件的对称性），R35电阻值太小或R34阻值变大。 ⑤扫描线条短。原因有：a. X轴增益电位器W8损坏。b.某一偏转板上无扫描电压、末级差动放大器不工作。c.当扫描置于高频档时扫描线条短则是水平放大器的频带不够宽所致。d.某一档或两档扫描线条短则是此档扫描电容断路或短路之故。 6、 扫描发生器的故障及检修： ①扫描发生器停振，无扫描线（水平放大器正常）。a.全部停振，原因有：扫描发生器供电回路故障，振荡器故障。b.扫描范围开关某档停振。原因是波段开关接触不良，开关相对应的那个电容损坏。c.扫描微调某部分停振。原因是振荡管衰老或扫描微调电位器损坏。 ②扫描发生器产生的扫描信号线性不好。原因是振荡管衰老，主振电容变质、主振电阻变值，扫描微调电位器阻值变大，两电子管屏极压降低所致。 ③同步不良。原因是同步耦合电阻脱开，同步极性开关损坏；若高于1MHZ信号同步不良要检查同步耦合电容。 总而言之，当示波器出现故障时，首先应该判断故障的大体部位，逐次排除疑点，最后找出损坏所在。不可无根据乱碰，这样非但不能修好，反而可能越修越坏。 4.4 示波器使用注意事项 1、使用前必须检查电网电压是否与示波器要求的电源电压一致。 2、通电后需预热几分钟再调整各旋钮。注意各旋钮不要马上旋到极限位置，应先大致旋在中间位置，以便找到被测信号波形。 3、注意示波器的亮度不宜开得过亮，且亮点不宜长期停留在固定位置，特别是暂时不观测波形时，更应该将辉度调暗，以免缩短示波管的使用寿命。 4、输入信号电压的幅度应控制在示波器的最大允许输入电压范围内。 5、示波器的探头有的带有衰减器，读数时需注意。×1没有衰减，×10衰减10倍。 6、示波器进行定最测量时，一定要注意校准。 7、用光点聚焦，不要用扫描线聚焦 一般使用者习惯于在有扫描线情况下调节聚焦；而当被测输入信号在y方向展开时，就会出现一条带状波形。这是因为没有从x，y两个方向会聚电子束，只是在y方向聚焦了，而x方向还是一个水平线段。正确的方法是在未接入信号时先使示波器屏幕上只出现一个亮点，通过“聚焦”、“辉度”及“辅助聚焦”各旋钮使亮点聚到最小，再启动扫描。显示出波形后，有时因为偏转电压对电子束的作用而产生散焦现象，这时再适当调节一下聚焦即可。 有时为了使亮点尽量小，宁可将辉度调暗一些，这样有利于提高对波形的分辨力，减小测量误差，又可以避免亮点辉度过强而损坏荧光屏。 8、注意屏幕有效面积，将波形的关键部位移至屏幕中心区域观测 常用示波器采用有效面积为8cm×l0cm矩形内刻度示波管，这是屏幕上比较平整的部分，将波形的主要部分显示在这个区域内，可以减小视觉误差。 9、探头线要专用，使用前要校正 示波器的输入阻抗就是被测电路的负载。当测试脉冲信号时，示波器的输入电容将对脉冲信号的上升时间有较大影响。利用探头提高输入阻抗，可以减小对被则电路的影响。常用的探头是具有高频补偿的RC分压器，一般衰减倍率为10。调节微调电容，使探头中的元件与示波器的输入电阻和电容获得最佳的频率补偿。探头线要专用，否则将增大分压比误差，或者高频补偿不良。 测试脉冲信号时必须用探头线，而不能用两条普通长导线连接；否则会由于寄生电容的影响而使信号前沿受损，还会引入干扰。 使用前可以将探头接到“校正信号”输出端，在屏幕上显示出标准的方波。若方波的波形不好，可调节探头中的微调电容校正之。 10、善于使用灵敏度选择开关 y轴灵敏度开关"V/cm"的最小数值挡(即最高灵敏度挡)反映示波器观测微弱信号的能力。而允许的最大输入信号的电压的峰一峰值是由灵敏度开关最大数值挡(即最低灵敏度挡)决定的。例如，某型号示波器最大数值挡为20V/cm，设屏幕上显示波形高度限于5cm，则输入信号的电压峰一峰值最大不应超过100V。可见，若将220V交流电压直接输入时就可能失真，这时可以用探头线增加衰减倍率。幅度较小的信号，尽量不衰减或少衰减，否则扫描部分难以触发(指内触发)。 11、注意扫描稳定度、触发电平及触发极性等旋钮的配合调节。 扫描稳定度用于调节扫描电路的触发灵敏度，触发电平用于选择合适的起扫时刻，触发极性要与被测信号的斜率相对应。在使用仪器时要互相配合，反复调节，以获得稳定的图像。 