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如何在电子组装实习中提高学生的动手能力

2017-05-06傅击浪

广东教育·职教版 2017年3期
关键词:保险丝三极管万用表

傅击浪

一、引言

笔者在教学的过程中发现,大部分学生反映电子专业的理论课程比较抽象,不好理解。另外,一部分素质较好的学生则认为,对于老师课堂上讲授的电路理论,感觉是听明白了,但是,在碰到具体的电路问题时,就不知道怎么办了,不懂得怎样运用所学过的电路理论知识进行分析问题,解决问题。笔者认为,能够运用所学的电路理论,分析、解决电路中的实际问题,是电子专业的关键能力,必须注意培养,而仅仅通过上理论课是培养不出这种能力的。

为了培养学生运用所学的电路理论分析、解决实际问题的能力,笔者在教学实践中发现,组装实用电子电路是一种比较有效的方式。当然,整个组装实习过程要精心组织,不能放任自流。下面以组装OCL功放电路为例,介绍如何组织实习教学。

二、实习前的准备

学生在实习前要有一定的理论知识的储备,比如对各种元器件的认识、检测;掌握功放电路的工作过程、工作原理;根据电路原理分析电路故障;等等。没有这些理论知识作为基础,理论和实践相结合就会变成一句空话,特别是后面的电路检修,就很难做得下去。另外,學生还要有一定的动手组装电路的经验,因为OCL功放电路是一个规模比较大,比较复杂的一个电子电路,没有一定的动手基础,是不容易做好的。

三、清点、检测元器件

这一步工作是组装电路前的准备工作,主要是实验室要准备一个小胶盘,让学生放电子元器件,不要直接把元器件放到实验台上,以免在实习的过程中丢失元器件。其次,在实习中,我们还要强调元件检测的重要性,比如,功放电路中的第一级差分管,就要求其性能基本一致;功放电路的第三级,也要求这些复合管的参数基本一致。这些都可以通过元器件的检测来进行粗略的判断。但是,我们在实习中也发现,有不少学生是不检测器件就直接装到电路板上的。

四、安装、焊接元器件

在学生安装电路板之前,教师应该向学生强调,要把组装电路与识读电路板结合起来,特别对于初学电子的学生,这是组装电路的一个关键点。电路板的印刷图弯弯曲曲,要看懂是比较困难的,而看懂印刷图又是调试、检修电路的重要基础,如果看到电路印刷图就觉得眼花缭乱,那检修工作就难以开展了。

那怎样把组装电路与识读电路板结合起来呢?就是按照电路原理图,一部分一部分电路去安装元器件,比如,先把电源电路的器件装到电路板上,焊好。然后用手机拍下电源电路在电路板正面的位置的照片,以及电源电路器件管脚在电路板背面的位置的照片,这些照片就是后面检修电路的辅助资料。

按照这个步骤,学生把功放电路中的第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路、高低音调节电路、显示电路等都装完之后,他们就会对每一部分电路在电路板哪个位置都有了清楚的认识,这也就完成了识读电路板的任务,为后面的检修工作打好基础。

五、功放电路的检修

功放电路的检修,是电子组装实习中最重要的环节,但也是最困难的环节,其中关键是运用电路理论知识,分析电路中出现的问题,并提出检修方案来验证对电路的分析、判断(功放板部分电路见图1)。我们在实习中发现,由于元器件的质量、学生的安装、焊接等原因,学生在实习过程中会遇到各种各样的故障。现在把学生在实习中遇到的一些典型的故障提出来,同时把分析的过程以及如何提出检修方案也写出来,希望对提高学生电子专业技能水平有所帮助。

(一)中点电位偏移

某学生组装好功放电路之后,检查没有短路现象之后,通电,用万用表检测输出端的直流电压,发现一面声音通道电压正常,等于0伏;而另一面声音通道电压为-17伏,明显不正常,不能接扬声器,因为我们这个实习机型没有保护电路。

这个输出电压是一个负值,并且接近负电源的电压,这是什么原因造成的呢?根据电路图进行分析,可能的原因有:第三级放大电路中的三极管Q13和集成块的性能变差或击穿。但击穿的可能性很小,因为保险丝完好无损,用万用表在电路板测量这些器件,发现没有击穿短路。是不是三极管Q13和集成块的性能变差呢?可以用什么办法来判断呢?

①把这些器件拆下来测量,但这样很麻烦,特别是拆集成块,对电路上的铜箔也会造成伤害,对于性能变差这种问题,用万用表测量也不大准确。

②把第三级放大电路中的Q13和Q14两个三极管的基极断开,再通电测量中点电位的电压,如果是上面分析的原因,那么输出电压还会是-17伏,并且这种操作不会有过流、烧坏电路的危险,因为第三级的三极管、集成块都处于截止状态。如果中点输出电压变为0伏,则说明第三级没有问题。

第二种方法更加易于操作,判断起来也更加准确,决定采用第二种办法。断开Q13和Q14两个三极管的基极,通电测量,发现中点输出电压变为0伏,这说明第三级没有问题。

接着分析,问题会不会出在第二级放大电路呢?第二级放大电路中的器件并不多,就是一个三极管、两个二极管和一个电阻。用万用表进行简单测量,发现二极管没有损坏,电阻也没有明显的变值。根据电路图,如果三极管Q15损坏,集电极和发射极之间断路,那么c、e极之间的电阻会变成无穷大,正负电源加到第二级放大电路的电压就全部降落在c、e极上,则c极的电位就会接近负电源的电压,这也就会将第三级输出端的电压钳定在一个负电压,这和电路表现出来的故障现象是吻合的。通电测量,发现三极管Q15的c极电位确实为负电压,等于-18伏,说明第二级放大电路工作不正常。关断电源,对滤波电容进行放电,在路测量三极管Q15,发现没有问题,拆下来测量,也没有问题。

进一步分析,如果Q15处于截止状态,同样也会出现其c极电位变成负值的情况;那为什么Q15会处于截止状态呢?直接的原因就是电阻R34上面的电压为0伏,通电用万用表测量,电阻R34上面的电压果然为0伏,那为什么电阻R34上面的电压为0伏呢?根据欧姆定律,应该是没有电流流过电阻R34,根据电路分析,原因只能是三极管Q16损坏或截止,拆下三极管Q16测量,发现已经断路损坏。换上一个三极管,中点输出电位变为0伏,问题解决。

(二)音量调大则失真严重

首先进行一些简单的操作,试着把声音调小,发现功放电路的发音是正常的,如果把音量调大,则从扬声器输出的声音失真很严重,并且左右声音通道都是这样。

根据这种现象进行分析,应该不是功放电路本身的问题,因为声音小的时候,电路是正常的,另外,左右两路功放电路同时出现问题的机率还是比较小的。比较大的可能是电源出了问题,因为如果电源的性能不好,在功放电路声音调大的时候,就会使电源输出电流增大,输出电压下降,而电压的下降就会导致信号波形的失真,也就是声音的失真。用万用表监测滤波电容两端的电压,发现声音较小的时候,电压有30伏,电压正常,当调节电位器使声音变大时,那这个电压很快就降下来,只有10伏左右,这就说明供电的直流电源肯定有问题了。

进一步分析,究竟是滤波电容容量下降引起的呢?还是变压器本身的性能有问题呢?用万用表监测负电源,同样出现这种声音变大电压下降的现象,这就说明应该是变压器出了问题,换上一个变压器,通电试机,故障排除。

(三)接上扬声器,交流噪音很大

有名学生裝好功放电路后,测试中点电位等于0伏,但接上扬声器后,能够播放音乐,但噪音很大。针对这种现象进行分析,首先要判断这个噪音是音乐引起的,还是功放电路自己本身产生的。

拨掉音频信号的输入,发现噪音还是存在,这说明噪音是由功放电路本身引起的。这个功放电路有调音板和功放电路两部分,是用一条软排线连起来的,把这条软排线拨掉,发现噪音还是存在,说明噪音是由功放部分的电路产生的。按一般的理解,应该是功放电路中产生了自激振荡,第二级放大电路中的中和电容,就是用于防止高频自激,是否这个电容失效呢?拆下来测量,没有损坏,换上一个新的100皮法的中和电容,故障依旧。

那会不会是第二级放大电路中的三极管的电流放大系数太大,而导致出现自激呢?断开第二级放大电路中三极管的基极,但噪音还是存在,这说明不是电路自激,因为放大电路已经切断。把扬声器接到另外一个声音通道,发现同样也有很大的噪音。两个通道都产生自激振荡,这种机率还是比较小的,很有可能是电源的问题了,就是电源中的交流成分没有滤除干净,耦合到扬声器发出噪音。经检查发现,整流电路中有一个二极管损坏,换上一个二极管,故障消失。

(四)通电立刻烧断保险丝

某学生装好功放电路之后,通电试机,保险丝立刻烧断。仔细观察保险丝,发现保险丝虽然断开,但不是完全炸开,保险丝管壁也没有烧黑,因此判断电流不是很大,不应该是大功率集成块击穿所致,用万用表在路检测第三级三极管Q13、Q14和集成块,发现没有击穿短路。

进一步分析,如果只有第一级和第二级的放大电路工作,而烧断了保险丝,那些三极管肯定要烧坏的,因为那些都是小功率三极管,但现在看来,那些三极管没有烧焦的气味,因此,在第三级特别是大功率集成块,应该出现了过流现象,才会导致保险丝烧断,为了确认这个分析,断开Q13、Q14两个三极管的基极,换上保险丝,通电,发现保险丝没有烧断,这就验证了前面的分析。

那是什么原因导致第三级放大电路的电流变大呢?根据电路原理分析,如果第二级放大电路出现了问题,比如,三极管Q15击穿损坏,或者二级管D7、D6断路损坏,都是会导致第三级放大电路的电流增大的。但这两种情况是有区别的,如果Q15击穿断路,那正电源电压就直接加到第三级放大电路Q13的基极上,就会导致第三级放大电路的电流急剧增大,这往往会把第三级放大电路中的三极管、集成块烧坏。而第二种情况,就是D7或D6断路,也会使从Q15集电极输出的电流全部流进8Q13的基极和Q14的发射极,从而导致第三级放大电路出现过流现象,但这样产生的过流要比前面的要小一些,第三级放大电路中的三极管、集成块一般不会烧坏。结合保险丝烧断的形状,Q13、Q14也没有损坏的情况作出判断,D7或D6

功放板部分断路的可能性比较大。用万用表对第二级放大电路中的器件在路测量,发现Q15的c、e极没有击穿,而D6的正反电阻都很大,拆下来测量,发现已经断路损坏,换上一个相同的二极管通电,故障排除。

如果学生在组装电路实习中能够按照这些步骤进行,学生就会在组装的过程中学到很多东西,特别在检修电路方面,严格按照“运用电路理论分析电路故障,提出检修方案,逐步缩小故障范围,最后确定故障的准确位置”这种程序来训练自己,那学生对功放电路的工作原理就会有更深刻的理解,并且实实在在地锻炼了运用电路理论分析、解决实际电路故障的能力。

这是一个很艰苦的理论和实践相结合的过程,但要培养学生动手解决实际问题的能力,舍此是别无他法的。我们教学实践中发现,在组装电路的实习中,只要精心组织,循序渐进,就可以有效提高中职学生的专业动手能力。

責任编辑何丽华

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