通過電路故障提高學生分析能力和創新能力

摘 要：電路故障是電工教學中經常遇到的問題之一，故障的分析方法對于電子技術專業的學生有一定難度的，但非常重要。因此，搞好電路故障判斷方法的教學意義非常重大。這不但能解決教學中的難點，提高學生的學業成績，而且有助于同學們對基礎知識的理解，提高綜合分析問題能力，培養發散思維和創新能力。

關鍵詞：故障分析；分析能力；創新能力

電路故障是電工教學中經常遇到的問題之一，故障的分析方法對于電子技術專業的學生有一定難度的，但非常重要。因此，搞好電路故障判斷方法的教學意義非常重大。不但能解決教學中的難點，提高學生的學業成績，而且有助于同學們對基礎知識的理解，提高綜合分析問題能力，培養發散思維和創新能力。本文結合多年的教學經驗和教學體會， 從電路故障判斷的理論基礎、常見故障種類、故障的判斷方法等方面進行闡述。教師教學有法，學生學習輕松，才能把理論知識與實踐知識融會貫通。

一、分壓式偏置電路的故障檢測

以三極管為核心組成的分壓式偏置放大電路是電子技術課程中最基礎最重要的一節，它的主要作用是對輸入信號的放大作用，如果分壓式偏置電路失去了放大作用，就要檢測該級放大器靜態工作點是否正常。若靜態工作點正常，說明該放大器中的三極管已具備放大信號的能力。如果放大器還是沒有放大信號輸出，不外乎以下兩個原因：一是沒有信號送入三極管的基極和發射極，即輸入耦合電容不良；二是三極管放大后的信號輸送不出去，即輸出耦合電容不良。若靜態工作點不正常，故障的組合形式很多種。無論何種故障，還是要從三極管靜態工作點入手。下面我們以標準分壓式偏置放大電路為例，學習分析故障的檢測。首先我們要知道三極管靜態工作點的正常值，如果是Vc=-3伏、Ve=-0.47伏、Vb=-0.67伏、Ic=1毫安，出現故障時，Ve的實際測量值有以下兩種情況：①約等于零伏特、②約等于-0.8（一般由器件損壞而引起的靜態工作點不正常，其電壓值通常都是極端值）。

（1）若Ve的實際測量值約等于零伏特（正極端值），應首先切斷電源電壓，用萬用表歐姆擋測量發射極對地電阻值，若約等零歐姆，故障是發射極旁路電容Ce擊穿。若電阻值小于發射極電阻Re阻值，說明Ie約等于零毫安，這可能是管子內部開路性損壞。從三極管外圍電路分析，則是外圍電路沒有提供給三極管發射結正偏、集電結反偏的工作條件，導致三極管不工作。因此，要檢查三極管外圍電路是否正常：①測量Vc電壓，若Vc為零伏特，說明故障元件是Rc；若Vc電壓約等于電壓電源，再測量Vb電壓。②Vb約等于零，則故障元件是上偏置電阻Rb1開路；若Vb電壓約等于-0.67，則說明三極管自身不良。

（2）若Ve的實際測量值約等于-0.8伏（負極端值）時，Ie約等于1.7毫安。正常值Ic=Ie=1毫安，可能是管子內部c-e擊穿或管子飽和導通，從三極管外圍電路分析是三極管發射結的正向偏壓太大，引起三極管飽和導通。再測量Vb電壓，若Vb電壓值正常，故障元件是三極管不良。若Vb電壓值大于正常值，則故障元件是下偏置電阻Rb2開路，導致基極電流太大而引起三極管飽和導通。

（3）若Ve的實際測量值接近正常值，不要誤認為偏置就正常，還應測量三極管的Vbe電壓值。這是因為若發射極電阻Re開路，當萬用表測量Re端電壓時，萬用表內部電阻并入電路，導致發射結微導通，萬用表指示的Ve接近正常值。如果Vbe電壓值等于零，故障元件為Re開路。

通過測量三極管的靜態工作點，判斷三極管及其外圍電路故障，幫助同學們理論聯系實際，提高分析問題解決問題的能力，為學好電子技術打好基礎。

二、OTL功率放大電路的故障檢測

以輸出功率為主要目的的放大器叫做功率放大電路，功率放大器的形式和種類五花八門、各有特色。以造價低、音質好、重量輕的OTL功率放大電路應用最為廣泛。

OTL功率放大電路若出故障，它的中點電壓VA通常也是極端值，約等于零伏或約等于電源電壓，對應集電極電流為零毫安或電流很大。所以，若收音機無聲或失真，首先要測量中點電壓VA，然后再測量集電極靜態工作電流。若VA約等于電源電壓，Ie電流很大，說明上互補對稱三極管飽和或擊穿。若VA約等于電源電壓，Ic靜態工作電流約為零毫安，功放級有信號輸入時聲音失真，則故障元件為靜態偏置電阻開路。若VA電壓約等于零伏，Ic靜態工作電流約等于零毫安，功放級有信號輸入時聲音失真，故障元件還是靜態偏置電阻開路。若VA電壓約等于零伏，Ic電流很大，說明互補對稱三極管飽和或擊穿。

OTL功率放大電路需要反復多次調整放大級和功放級的偏置電阻，特別是中點電壓VA。如果出現故障無聲或失真，常用的辦法就是測VA值。如再積累一定經驗，就能做出快速判斷。

三、串聯穩壓電路的故障分析

串聯型穩壓電路在日常生活中應用非常廣泛，是電子技術課程的教學重點之一，它涉及的知識面廣，技能要領多，是前一段學習知識的綜合復習和利用。直流穩壓電源主要故障如下。

（1）無輸出電壓，即輸出電壓為零。分析故障原因可能是：①橋式整流電路開路，②濾波電容短路，③調整管的基極電阻開路，④整流電容短路，⑤調整管發射結開路等。如何判斷是由哪一種原因造成的呢？可以按下列步驟來檢測：第一步，測量調整管集電極對地電壓。若測得調整管集電極對地電壓為零，即整流、濾波后無電流輸出，說明整流電路引線開路，電路就無輸出電壓。若測調整管集電極對地電壓正常，則進入第二步，測調整管基極對地電壓，對地電壓比輸出電壓高出0.7V左右，若測得調整管基極對地電壓為零，則說明調整管的基極電阻開路。調整管處于截止狀態，輸出電壓就為零；若測得調整管基極對地電壓正常，則說明可能是調整管發射結開路，電路輸出也就為零。

（2）電路輸出電壓高于正常電壓且不可調。分析故障原因可能是：①穩壓管開路，②比較放大三極管的b-e結開路。檢測步驟：第一步，測整流濾波輸出正常電壓值。第二步，測穩壓管對地電壓。若高于穩壓值，說明穩壓管開路。若測得穩壓管對地電壓正常，則進入第三步，測比較放大三極管基極對地電壓。若測得比較放大三極管基極對地電壓較大，則說明是比較放大三極管的b-e結開路。

（3）電路輸出電壓低于正常電壓且不可調。分析故障原因可能是：①整流、濾波部分電路故障，②調整管基極阻值過大，③穩壓管擊穿或接反，④比較放大三極管的c-e 結漏電或擊穿。檢測步驟：第一步，測量調整管集電極對地電壓正常應高于整流電壓，若低于整流電壓，就說明是整流、濾波部分電路故障，電壓正常。則進入第二步，測調整管基極對地電壓，應比電路的輸出電壓高出0.7左右，若測得對地電壓低于正常電壓，則進入第三步：斷開比較放大三極管的集電極，重測調整管基極對地電壓。若此時測得的值還是低于正常電壓，則說明是調整管基極電阻值過大。其基極電流降低，調整管管壓降就會升高，這樣，會使整個電路輸出電壓更低；若此時測得的調整管基極對地電壓升高，則說明是穩壓管有接反或擊穿，或是比較放大三極管的c-e結漏電或擊穿。此時比較放大三極管的Vbe升高，其基極電流增大，集電極電流也增大，調整管管壓降就升高，從而就使輸出電壓更低。

學生在學習電子技術課程時，總是感覺電路原理抽象難懂。實操出現問題無所適從，不能靈活應用。因此，在學生學習過程中，老師要培養學生自主學習能力，讓學生親自體驗（數據），理解各量的變化，在實踐中遇到問題通過學習解決問題。故障點的檢測、分析是整個理論知識與實踐操作知識的匯總，也是把書本知識變為自己知識的一種升華。教師要善于創設各種問題故障，積極收藏“故障現象總表”，增加學生的學習興趣，開發學生的學習潛能。