分压式共射放大器故障分析教学

摘要：放大器在模拟电子技术教学中是学习重点之一，尤其是分压式共射放大器在实际电子产品中十分常见。作者比较详细地探讨了自己在《模拟电子技术》实训教学中关于分压式共射放大器故障检修教学的步骤及方法。
关键词：模拟电子技术；分压式共射放大器；故障检修；教学

0 引言
    电类(电子技术、电子信息、电气工程、机电一体化、计算机)专业学生都必须学习《模拟电子技术》这门课程。它是一门实践性很强的学科，要求学生经过学习最终能够做到理论联系实际，分析并排除具体电子电路中的故障。放大器在模拟电子技术教学中是学习重点之一，尤其是分压式共射放大器在实际电子产品中十分常见。本文即是作者对这种放大器故障检修方法的具体介绍。

    分压式共射放大器，由于能够较好地稳定静态工作点，所以在很多电子产品中得到极为广泛的应用。本文的主要目的在于针对分压式共射放大器电路中各个元器件(三极管、各个偏置电阻、相关焊接点)发生故障后，电路的直流电压出现的各种可能情况做出详细分析。(侧重于直流状态的分析，交流分析于故障而言相对简单不作详述。)我们对于放大器进行检修时，首先用万用表检测其三极管三个电极对地的直流电压(电位)以判断三极管是否工作于放大状态(根据三极管处于放大状态的条件：发射极正偏，同时集电极反偏)。从右图可见，这个分压式共射放大器电路中核心元器件三极管Q1的三个电极直流电压是正常的，该三极管处于放大状态(发射极正偏，同时集电极反偏)。NPN型三极管绝大部分为硅材料，发射极死区电压约为0．5V，发射极正偏导通后电压约为0．7V。放大状态时管压降UCE>1V并且小于直流电源电压VCC。

1 故障分析
    作者采用江苏绿扬集团扬中市绿扬电子厂生产的YB02-2模拟电子实验箱进行了以下实验，放大器的输入端没有交流信号源，所以放大器处于纯粹的直流状态。经过理论计算得到图1电路中放大器正常工作时的各极直流电位分别标在图1中，易见此时三极管Q1发射极正偏、集电极反偏，同时管压降UCE>1V，三极管处于正常放大状态。作者把各种情况下电路出现直流故障现象的数据实际记录如下，然后针对不同的故障现象进行理论方面定性或定量的分析。
1．1 故障现象一
    UC=12V，UB=0V，UE=0V。
    分析故障原因：从三个电极直流电压可知， 三极管处于截止状态。因为UB=0V即Rb2电阻上没有电流流过。Rb2电阻中电流来自于Rb1电阻，所以这种情况只可能是Rb1电阻或相应焊点发生开路。易知这时IB=0，根据三极管原理，没有IB就没有IC、IE(受控源)。故IC=0，IE=0。
1．2 故障现象二
    UC=6．4V，UB=7．0V，UE=6．3V。
    分析故障原因：三极管的两个PN结都处于正偏状态，并且管压降UCE=0．1V， 三极管处于深度饱和状态。三极管，其IC、IE都受IB的影响。此时饱和状态IB势必较放大状态时大得多。对于三极管基极满足KCL定律：IB1=IB2+IB。IB变得很大，很可能是IB2变得很小，即Rb2或相关焊点开路造成。IB变得很大，相应的IC、IE也变得很大(见图2所示)，进而使得URC变大，所以UC较放大状态时小；URE变大，所以UE较放大状态时大。相应的管压降UCE变得较放大状态时小得多。
1．3 故障现象三
    UC=1．1V，UB=1．8V，UE=1．1V。
    分析故障原因：三极管的两个PN结都处于正偏状态，并且管压降UCE=0V，三极管似乎处于深度饱和状态。但如果真是这样，就会出现：相应的IC、IE也变得很大，进而使得URC变大，相应的UC应较放大状态时小；URE也应变大，相应的UE应较放大状态时大。可事实不同：UE较放大状态时小很多。可见IE事实上变小了。据KCL：IE=IB+IC。 易见IB并没变大(IB如果变大，将导致IE也变大)，IC只会是变小了，即Rv开路变大了。
1．4 故障现象四
    UC=12V，UB=4．0V，UE=3．6V。
    分析故障原因：三极管的发射极电压UBE=0．4V，小于死区电压。故该三极管处于截止状态，故IB=0，IC=0，IE应该也非常小。所以使得UC=12V。(故障一已经分析)相应的UE却反而变大了。这只可能是RE开路变大了。
1．5 故障现象五
    UC=12V，UB=1．32V，UE=1，32V。
    分析故障原因：三极管的发射极电压USE=0V，小于死区电压。显然该三极管发射极已经击穿了，该三极管处于截止状态，故IC=0。所以使得UC=12V。(故障一已经分析)此时矗应该也非常小，使得UB较放大状态时小。
1．6 故障现象六
    UC=5．8V，UB=5．8V，UE=5．2V。
    分析故障原因：三极管的发射极电压UBE=0.6V，大于死区电压。该三极管处于导通状态。但是，其集电极电压UBC=0V，集电极应已经被击穿。此时IC变得很大，据KCL：IE=IB+IC， 相应的IE也变得很大。所以才会出现UE较放大状态时大。
1．7 故障现象七
    UC=6V，UB=4V，UE=6V。
    分析故障原因：三极管的两个PN结都处于反偏状态，三极管处于截止状态。如果三极管本身没有损坏，那么会有IC=0，IE=0。并且会出现：UC=12V，UE=0V。但事实却不是这样，UC=UE=6V。这个事实只可能是三极管本身被击穿，造成C极与E极短路了。这时，IC=IE较放大状态时大得多。所以实际的UE较放大状态时大得多。
1．8 交流故障现象简析
    耦合电容C1、C2如果处于开路状态时，信号将无法向后级传递。示波器很容易检查出此类交流故障的原因(采用一根导线短路被怀疑的电容两端也能查明故障原因)。发射极旁路电容CE正常工作时，交流电压放大倍数约为几十倍：发射极旁路电容CE开路时，交流电压放大倍数一般不足二倍(示波器很容易检查此类交流故障的原因)；发射极旁路电容CE短路击穿时UE=0V、UB=0.7V、UC=0．06V，此时发射极电流显然比正常情况大得多，最终使得三极管处于深度饱和状态，此时管压降UE<0．3V。

2 结束语
    放大器故障的分析方法对于电子技术专业的学生及工作人员都是非常重要的。尤其是放大器处于直流状态时的电路故障检查、分析的方法在模拟电路教学中显得更为实用，因为直流故障出现的情况比较普遍，故障现象各式各样，分析方法却具有一定的难度。