小信号低频放大器的调整与测试
发布时间：2010-3-7 14:33
发布者：李宽
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0 引言 在电子器件中，常用的放大器种类很多，要求也不同，这里以小信号低频放大器为例，说明放大电路的基本测试与调整方法。 实践表明，新安装完成的电路板，往往难于达到预期的效果。这是因为人们在设计时，不可能周全地考虑到元件值的误差、器件参数的分散性、寄生参数等各种复杂的客观因素，此外，电路板安装中仍有可能存在没有查出来的错误。通过电路板的测试和调整，可发现和纠正设计方案的不足，并查出电路安装中的错误，然后采取措施加以改进和纠正，以使之达到预定的技术要求。 1 通电前的检查 电路安装完毕后，必须在不通电的情况下，对电路板进行认真细致的检查，以便纠正安装错误。检查中应特别注意： (1)元器件引脚之间有无短路。 (2) 电源的正、负极性有没有接反，正、负极之间有没有短路现象，电源线、地线是否接触可靠。 (3)二极管与电解电容极性有没有接反，三极管、集成电路引脚接线有没有接错，集成电路的型号及安插方向对不对，引脚连接处有无接触不良。 检查中，可借助指针式万用表“Ω×1”档或数字式万用表的蜂鸣器来测量。测量时应直接测量元器件引脚，这样可以同时发现接触不良的地方。 2 通电调试 通电调试包括测试和调整两个方面，测试是对完成的电路板的参数及工作状态进行测量，以便提供调整电路的依据，经过反复的测量和调整，就可使电路性能达到要求。最后应通过测试获得电路的各项主要性能指标，以作为撰写调试报告的依据。 为了使调试能顺利进行，应在电路原理图上标明元器件参数，主要测试点的电位值及相应的波形图。具体调试步骤如下： (1)通电观察 把经过准确测量的电源电压接入电路，此时，不应急于测量数据，而应先观察有无异常现象，这包括电路中有无冒烟、有无异常气味以及元器件是否发烫，电源输出有无短路。如出现异常现象，则应立即切断电源，检查电路，排除故障，待故障排除后方可重新接通电源。然后再检查各元器件的引脚电源电压是否满足要求。 (2)静态调试 使放大电路接通直流电源，并令放大电路输入信号为零(必要时将输入端对”地”交流短路)，用直流电压表(一般采用万用表直流电压档)测量电路有关点的直流电位，并与理论值相比较。若偏差不大，则可调整电路有关电阻，使电位值达到所需值；若偏差太大或不正常，则应枪杏电路有没有故障，测量有没有错误，以及读数是否看错等。 调整测量放大电路静态工作状态的目的为了保证放大器能工作在线性状态，同时，通过直流电位的测量，可发现电路设计、电路安装以及电路元器件损坏等故障。因此，放大电路的静态调试是极为重要的。在进行静态调试时应注意以下几点：a．电路中不应存在寄生振荡及干扰；b．应考虑直流电压表内阻对测量结果的影响，因为直流电压表内阻将对被测电路产生分流，使测量结果偏小。被测电路阻值越大，这种影响也就越大；C．要测量电路中的电流，一般不采用断开电路串入电流表的方法测量，而是用电压表测量已知电阻上的压降，然后通过换算得到电流。 (3)动态调试 放大器的动态调试应在静态调试已完成的基础上进行。动态调试的目的是为了使放大电路的增益、输出电压动态范围、波形失真、输入和输出电阻等性能达到要求。 在电路的输入端接入适当频率和幅度的信号，并循着信号流向，逐级检测各有关点的波形、参数，并通过计算测量结果，估算电路性能指标，然后进行适当调整，使指标达到要求(若发现工作不正常，应先排除故障后，再进行动态测量和调整)。电路性能经调整初测达到指标要求后，则可进行电路性能指标的全面测量。 测试过程中，不能凭感觉和印象，要始终借助仪器仔细观察，要边测量，边记录，边分析，边解决问题。 1)增益的测量测量放大电路的电压增益需要采用信号发生器、交流毫伏表、示波器以及直流稳压电源等电子仪器(这些仪器的使用方法请参阅有关辅助教材和资料)，其接线如图l所示。测量时应注意合理选择输入信号的幅度和频率。输入信号过小，则不便于观察，且容易串入干扰，输入信号过大，会造成失真。输入信号的频率应在电路工作频带中频区域内。另外还应注意，由于信号源都有一定的内阻，所以测量曲时，必须在被测电路与信号源连接后进行测量。 先用示波器观察输出电压协的波形，在波形不失真的情况下，用电子交流毫伏表分别测出输入电压矾和输出电压砺，于是求得电压放大倍数为：Au=Uo／Ui。 
2)输入电阻的测量 测量输入电阻的方法很多，图2所示为常用的电流电压法测量电阻的电路，图中，R为外接测试辅助电阻，RL为放大器输出端所接实际负载电阻。给定一个合适的Ui’(频率在频带内中频区域)，即可测得u(此时放大器的输出电压‰应为不失真的正弦波)。由测得的研和U，即可求得电路的输入电阻Ri为： 
测量辅助电阻R的数值应选择适当，不宜太大或太小。R太大，将使Ui的数值很小，从而加大尺j的测量误差；R太小，则Ui’与Ui读数又十分接近，导致(Ui’-Ui)的误差增大，故也使用的测量误差加大。一般选取R与Ri为同数量级的电阻。 当被测电路输入电阻很高时，上述测量法将因R和电压表的接入而在输入端引起较大的干扰误差。特别是电压表内阻不是很高时，将会使Ui’、Ui测量值偏小。 3)输出电阻的测量 测量电路如图3所示。设断开RL时测得输出电压为Uout，接入RL后测得输出电压为阴，于是可求得输出电阻Ro为： 
测量时应注意：a．两次测量时输入电压u应保持相等；b．Ui的大小应适当，以保证RL接入和断开时，输出电压为不失真的正弦波；c．输入信号的频率应在频带内中频区域；d．一般选取RL与Ro为同数量级的电阻。 
4)输出电压波形失真及动态范围的测量 一般对放大器的失真不作定量测量时，可采用示波器来观察，测试电路如图1所示。在工作频带内任选一频率信号输入，调节输入信号的幅度，观察示波器中的输出电压波形的幅度，并使之达到指标要求值，然后观察波形的项部和底部有没有因限幅或截止而变平，最后检查正、负周期时间间隔是否相等。如果波形顶部或底部变平，正、负半周期时间间隔相差较多，则说明电路产生了较严重的失真。此时，应先检查所产生的失真现象是否正常。若属不正常，则戍找出故障原因，并加以消除，若属正常，则应适当调整电路工作点、增加负反馈量或调整其他电路有关参数，真到波形失真消除且幅度达到指标要求为止。 调节输入信号幅度，使输出电压刚出现平顶而又不产生明显失真为止，此时，示波器中所显示波形的峰一峰值，就是该放大电路的动态范围。 (4)调试注意事项 测试结果的正确性是保证调试效果的条件，要使调试过程快且效果好，则在调试时应注意以下几点： 1)调试前先要熟悉各种仪器的使用方法，并仔细加以检查，以避免由于仪器使用不当或仪器的性能达不到要求(如测量电压的仪器输入电阻比较低、频带过窄等)而造成测量结果不准，以致做出错误的判断。 2)测奄仪器的地线和被测电路的地线应连接在一起，并形成系统的参考地电位，这样才能保证测量结果的正确性。 3)接线要用屏蔽线，屏蔽线的外屏蔽层要接到系统的地线上。在频带比较高时，要使用带探头的测量线，以减小分布电容的影响。 4)要正确选择测量点和测量方法。 5)凋试过程自始至终要有严谨的科学作风，决不可急于求成。调试过程中，不但要认真观察测量，还要记录并善于进行分析、判断。切不可一遇问题，就没有目的地乱调、乱测和乱改接线，甚至把电路拆掉重新安装。这样，不但不能解决问题，相反还会发生更大的故障，甚至损坏元器件及测量仪器。 3 故障的排除 新电路板出现故障是常见的，每位初装者都必须认真对待。查找故障时，首先要有耐心，还要细心，切忌马马虎虎，同时还要开动脑筋，认真进行分析、判断。 现将查找故障的一般方法叙述如下： (1)认真查线 当电路不能正常工作时，应关断直流电源，再认真检查电路是否有接错、掉线、断线，有没有接触不良、元器件损坏、元件用错、元器件引脚接错等，查找时可借助万用表进行。 (2)认真检查直流工作状态 线路检查完毕后，若电路仍不能正常工作，则可将电路接通直流电源，测量被测电路主要点的直流电位，并与理论设计值进行比较，以便发现不正常的现象(很多故障原因可通过测量直流电位找到)。对于多级电路，则要逐级进行测量，并立即分析测量结果是否正确，以便发现故障点。 (3)动态检查 在电路输入端加入输入信号，用示波器由前级向后级逐级观察有关点的电压波形，并测量其大小是否正常。必要时可断开后级进行测量，以判断故障在前级还是在后级。 4 结论 对于一个完整的系统电路，要迅速而准确地排除故障，需要一定的实际工作经验。对于初学者来说，首先应该认真分析电路图，并善于将全电路分解成几个功能块，明确各部分传递关系及作用原理。然后，根据故障现象以及有关测试数据，分析和初步确定故障可能出现的部位，再按上述步骤仔细检查这一部分电路，就可能比较快地找到故障点及故障原因。 另外，在进行故障检查时，还需注意测量仪器所引起的故障。例如，测量仪器本身故障或测量仪器使用方法不当可造成仪器设备不能正常工作或造成测量数值错误；仪器联接方法不当可造成仪器之间的故障。此外，测试线故障(如测试线断线、接触不良等)、测试点接错等，都可造成故障。 作者：苏州技师学院石湖分院 顾敏燕 来源：电子技术 2009 36(11) |
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