Основы электронной техники (стр. 47 )

Неисправность транзистора также создает условия отсечки. Напря­жения в контрольных точках зависят в этом случае от природы неис­правности и номиналов элементов схемы. Например, короткое замыкание эмиттерного перехода (рис. 38.6) приводит к отсечке тока транзистора и параллельному соединению резисторов R2 и R4. В результате потенци­ал базы и эмиттера уменьшается до величины, определяемой делителем напряжения R1 – R2 || R4.

Таблица 38.1. Условия отсечки

Неисправность	Причина
1. Ve Vb Vc VBE	0 0 Vac 0	Обрыв резистора R1
2. Ve Vb Vc VBE	Высокое Нормальное VCC Низкое	Обрыв резистора R4
3. Ve Vb Vc VBE	Низкое Низкое Низкое Нормальное	Обрыв резистора R3

Потенциал коллектора при этом, очевидно, ра­вен VCC. На рис. 38.7 рассмотрен случай короткого замыкания между коллектором и эмиттером.

Другие случаи неисправности транзистора приведены в табл. 38.2.

Рис. 38.7. Короткое замыкание между коллектором и эмиттером, транзистор находится в состоянии отсечки: Ve = 2,29 В, Vb = 1,77 В, Vc = 2,29 В.

Таблица 38.2

Неисправность	Причина
1. Ve Vb Vc VBE	0 Нормальное VCC Очень высокое, не может быть выдержано функционирующим pn-переходом	Разрыв перехода база-эмиттер
2. Ve Vb Vc VBE	Низкое Низкое VCC Нормальное	Разрыв перехода база-коллектор

Насыщение

Как объяснялось в гл. 21, ток транзистора определяется напряжением прямого смещения перехода база-эмиттер. Небольшое увеличение этого напряжения приводит к сильному возрастанию тока транзистора. Ко­гда ток через транзистор достигает максимальной величины, говорят, что транзистор насыщен (находится в состоянии насыщения). Потенциал

Таблица 38.3

Неисправность	Причина
1. Ve Vb Vc	Высокое (Vc) Высокое Низкое	Обрыв резистора R2 или мало сопротивление резистора R1
2. Ve Vb Vc	0 Низкое Очень низкое	Короткое замыкание конденсатора C3

коллектора уменьшается при увеличении тока и при достижении насыще­ния практически сравнивается с потенциалом эмиттера (0,1 – 0,5 В). Вооб­ще, при насыщении потенциалы эмиттера, базы и коллектора находятся приблизительно на одинаковом уровне (см. табл. 38.3).

Нормальный статический режим

Совпадение измеренных и номинальных постоянных напряжений и от­сутствие или низкий уровень сигнала на выходе усилителя указывают на неисправность, связанную с прохождением переменного сигнала, на­пример на внутренний обрыв в разделительном конденсаторе. Прежде чем заменять подозреваемый на обрыв конденсатор, убедитесь в его неис­правности, подключая параллельно ему исправный конденсатор близкого номинала. Обрыв развязывающего конденсатора в цепи эмиттера (C3 в схеме на рис. 38.3) приводит к уменьшению уровня сигнала на выходе усилителя, но сигнал воспроизводится без искажений. Большая утечка или короткое замыкание в этом конденсаторе обычно вносит изменения в режим транзистора по постоянному току. Эти изменения зависят от статических режимов предыдущих и последующих каскадов.

При поиске неисправности нужно помнить следующее.

1. Не делайте скоропалительных выводов на основе сравнения измерен­ного и номинального напряжений только в одной точке. Нужно запи­сать весь набор величин измеренных напряжений (например, на эмит­тере, базе и коллекторе транзистора в случае транзисторного каскада) и сравнить его с набором соответствующих номинальных напряжений.

2. При точных измерениях (для вольтметра с чувствительностью 20 кОм/В достижима точность 0,01 В) два одинаковых показания в разных контрольных точках в подавляющем большинстве случаев указывают на короткое замыкание между этими точками. Однако бывают и исключения, поэтому нужно выполнить все дальнейшие про­верки для окончательного вывода.

Особенности диагностики цифровых схем

В цифровых устройствах самой распространенной неисправностью явля­ется так называемое «залипание», когда на выводе ИС или в узле схемы постоянно действует уровень логического 0 («константный нуль») или ло­гической 1 («константная единица»). Возможны и другие неисправности, включая обрывы выводов ИС или короткое замыкание между проводни­ками печатной платы.

Рис. 38.8.

Диагностика неисправностей в цифровых схемах осуществляется пу­тем подачи сигналов логического импульсного генератора на входы про­веряемого элемента и наблюдения воздействия этих сигналов на состо­яние выходов с помощью логического пробника. Для полной проверки логического элемента «проходится» вся его таблица истинности. Рассмотрим, например, цифровую схему на рис. 38.8. Сначала записываются логические состояния входов и выходов каждого логического элемента и сопоставляются с состояниями в таблице истинности. Подозрительный логический элемент тестируется с помощью генератора импульсов и логи­ческого пробника. Рассмотрим, например, логический элемент G1. На его входе 2 постоянно действует уровень логического 0. Для проверки эле­мента щуп генератора устанавливается на выводе 3 (один из двух входов элемента), а щуп пробника — на выводе 1 (выход элемента). Обращаясь к таблице истинности элемента ИЛИ-НЕ, мы видим, что если на одном из входов (вывод 2) этого элемента действует уровень логического 0, то уровень сигнала на его выходе изменяется при изменении логического со­стояния второго входа (вывод 3).

Таблица истинности элемента G1

Вывод 2	Вывод 3	Вывод 1
0 0 1 1	0 1 0 1	1 0 0 0

Например, если в исходном состоянии на выводе 3 действует логический 0, то на выходе элемента (вывод 1) присутствует логическая 1. Если теперь с помощью генератора изменить логическое состояние вывода 3 к логической 1, то уровень выходного сиг­нала изменится от 1 к 0, что и зарегистрирует пробник. Обратный резуль­тат наблюдается в том случае, когда в исходном состоянии на выводе 3 действует уровень логической 1. Аналогичные тесты можно применить к другим логическим элементам. При этих тестах нужно обязательно пользоваться таблицей истинности проверяемого логического элемента, потому что только в этом случае можно быть уверенным в правильности тестирования.

Особенности диагностики микропроцессорных систем

Диагностика неисправностей в микропроцессорной системе с шинной структурой имеет форму выборки последовательности адресов и данных, которые появляются на адресной шине и шине данных, и последующего сравнения их с хорошо известной последовательностью для работающей системы. Например, такая неисправность, как константный 0 на линии 3 (D3) шины данных, будет указываться постоянным логическим нулем на линии D3. Соответствующий листинг, называемый листингом состояния, получается с помощью логического анализатора. Типичный листинг со­стояния, отображаемый на экране монитора, показан на рис. 38.9. Как альтернатива может использоваться сигнатурный анализатор для сбора потока битов, называемого сигнатурой, в некотором узле схемы и сравнения его с эталонной сигнатурой. Различие этих сигнатур указывает на неисправность.

Рис. 38.9.

Примеры поиска неисправностей

В каждом примере описаны условия проявления отдельных неисправно­стей. Предполагается, что в каждом случае неисправность обусловлена дефектом одного элемента схемы, но данная неисправность схемы может быть связана с несколькими элементами. Все потенциалы измеряются в вольтах относительно шасси с помощью вольтметра с чувствительно­стью 20 кОм/В.

1. Усилитель постоянного тока (рис. 38.10)

Контрольная точка	1	2	3	4
Номинальное напряжение	0,7	0,1	5,1	4,5
Неисправность А (нет выходного сигнала)	0	0	8,65	8
Неисправность В (нет выходного сигнала)	0,01	0,01	8,4	7,75
Неисправность С (нет выходного сигнала)	0,48	0	0,02	0
Неисправность D (нет выходного сигнала)	0,7	0,1	5,1	4,7

Неисправность А

Транзистор T1 в состоянии отсечки, Ve = 0, Vc = VCC. Отсечка обусловлена ну­левым напряжением на базе этого транзистора (контрольная точка 1). Так как между двумя транзисторами существует непосредственная связь по постоянному току, напряжение на базе транзистора T2 увеличивается вместе с увеличением напряжения на коллекторе транзистора T1, что приводит к насыщению транзи­стора T2.