潘行心

（台州职业技术学院，台州 318000）

现代电子产品的技术应用离不开对信号的放大处理。掌握放大电路信号通道各信号点的静态工作点电压检测和信号失真波形的观测，以有效判断故障点，对电气工程技术人员来讲是一项必备的技能。本文结合笔者几十年电子产品检修和十多年高职院校电子产品制作与调试的教学经验，对检测放大电路信号是否正常和快速定位电子产品的故障点进行讲解。

1 检测放大电路静态工作点是否正常

在电子产品的故障中，电源电路故障的占比最大。音频信号放大电路的电源采用了开关电源电路，设计了带短路保护的继电器电路，主要包括稳压输出、比较放大及继电器控制等电路。为了减少电源电路的噪声影响，采用电感电容滤波电路[1]，对电源电路电压检测使用万用表直流电压20 V档。让黑表笔接地保持不动，让红表笔测量电容正极上的电压，比较放大电路三极管基极电压和稳压管输出电压是否正常。

造成放大电路静态工作点不稳定的原因有供电电压不稳定、环境温度变化以及元器件中的电容漏电等因素。

针对电源电压不稳定情况，解决方法是采用开关电源电路稳压输出。

温度变化引起基极反向电流变化，基极电流变化引起静态工作点漂移，使电路不稳定。锗材料比硅材料反向电流要大100倍以上，因此要在元器件选择上进行优化，同时引进反馈电路对电路进行补偿，以减小电压放大倍数为代价换取放大电路静态工作点的稳定性。此外，要考虑信号放大电路方案设计时所制作的电子产品环境适应性[2]。

引起晶体管放大电路工作点不稳定的主要因素是温度变化。环境温度每升高10 ℃，三极管Icbo将增加近1倍。固定偏置的三极管放大电路对环境温度变化引起的静态工作点不稳非常明显。放大电路可以选择分压式偏置结构，保证信号放大电路工作在放大状态。

2 多种信号输入音频放大器电路

多种信号输入音频放大器电路，如图1所示。

3 电子线路板的焊接

3.1 合理选择板面

电路板的面积大小选取要适中。面积过大，连接线的长度增加会使阻值增大，导致电路性能降低；面积太小，散热不好，并易在线条间产生干扰。选择板面积5 cm×5 cm为宜。

3.2 电路板元器件布局与布线

元器件在电路板上的排列要紧密分布，且需均匀。在设计元器件位置安排合理性时，要将互相并联的元器件摆放在一起，同类元器件的引脚长短要相同。元器件在线路板上安置要做到横平竖直，同类元器件高度一致。在电路中，功能相同的相关元器件最好就近摆放，并调整好各元器件方向，使布局便于信号流通[3]，以便对电路进行直流电压检测、放大信号观测与调试。各元器件之间不允许存在立体交叉，从而造成短路现象。大功率元器件要放在散热好的位置，并且加装散热片。散热材料通常以铝和铜为主。元器件两引脚之间的距离要小于元器件自身长度的2倍。

3.3 布置设计导线的方法和要求

电源线和公共地线要布置在电路板边缘处。为减小交流信号在导线中电磁感应现象对周边元器件的影响，布线时将正负载流导线紧靠在一起，使之产生的外部磁场趋向于相互抵消。按信号通道的信号流入顺序将输入线与输出线的位置加大，用地线将两端隔开。输入信号线不能太接近电源，否则容易产生耦合电容。大电流信号线与小电流信号线距离要拉大，所有地线要相连。高频信号线要短而直，整块线路板的布线要避免因为导线过多平行而产生分布电容过大的情况对信号造成干扰。布线时，可适当增加垂直或斜交导线的布置。

3.4 焊接前对元器件的处理和对焊接工艺的要求

在焊接前用多用电表对元器件的阻值进行检测，防止已损坏元器件装上线路板。焊接前需要处理元器件表面的氧化膜，即应用刀片刮去元器件表面氧化膜或进行搪锡处理。用小功率电烙铁焊接元器件的时间一般控制在2～3 s，焊点形状以倒锥形最佳。良好的焊点应光滑亮泽，锡量适中，无毛刺，无虚焊。

3.5 整理好元器件并列出清单

整理好元器件并列出清单，如表1所示。

表1 两种方法位姿融合效果对比表

表1 多种信号输入音频放大器电路元器件清单

4 放大电路静态工作点的电压检测

使用数字多用表直流电压20 V档量程测量每级放大电路的核心元件三极管9011的基极、集电极以及发射极电压，并与理论值进行比较。把测量得到的数据记入表格，同时根据电路图中所标注的元器件参数进行静态工作点的计算。假如各点位电压值和理论值之间的差值在误差允许范围内，可以认为放大电路能够正常工作在放大状态。放大状态条件为Ub＞Ue和Uce＞1 V。选择数字万用表的不同电压档，测量结果会有所不同。一般方法是将万用表的直流电压档直接测量三极管各引脚对地电压，而不考虑其内阻的影响。在电子线路检测中，很少会用测电流的方法来获得实验数据进行调试。因为测电流需要断开线路，容易损坏电路中的元器件，造成多处故障。一般采用测量各点对地电压来分析电路是否能工作正常。为了提高测量的安全性，要求实验者养成单手操作的良好习惯，使万用表的黑表笔接地始终保持不动，手拿红色电表笔触碰测量点位的电压。

给图1电路通上直流电压15 V，分别测出三极管VT1、VT2、VT3基极对地电压值Ub，发射极对地电压值Ue。理论上，硅材料晶体管发射结电压Ube为0.5～0.7 V时，三极管才能够导通正常工作。假如发射结电压小于0.5 V，则该级放大电路工作在截止状态。三极管要工作在放大状态，除了发射结正偏外，集电结还要反偏，且要满足集电极与发射极之间电压Uce＞1 V。实验小组要把直流电压测量值记录到如图2所示的表格中，同理论计算值进行比较。如果测试的数值与理论数值差距较大，要结合示波器对电路进行调试[4-5]。实践表明，采取以上方法能够快速找出电路的故障点。

5 放大电路动态参数的检测

5.1 放大电路输出信号波形观测与调试

在信号发生器上调出频率1 kHz、幅值10～30 mV的正弦波信号连到Ui1输入端，用示波器观察输出信号波形。信号不断增大，调试出放大电路工作在放大状态时完整的正弦波信号和工作在截止与饱和状态时的失真波形。用示波器探头沿着信号通道测量信号波形，图1中间加粗的线路为信号通道。示波器信号线的红色探头触碰信号通道中的各点，黑色探头与地线相接。沿着信号通道从前往后逐级检测，若示波器红色探头触碰到哪一点信号波形丢失，就可以判断故障点在此点与前一点之间。图3是正常放大信号波形，图4是三极管工作在饱和状态时的波形，图5是三极管工作在截止状态时的波形。

5.2 电压放大倍数检测

带反馈网络的多级信号放大电路的电压放大倍数计算比较复杂，用示波器测量放大器输入端信号幅值电压Ui，用示波器观测读出输出波形幅值电压Uo，则电压放大倍数Au=Uo/Ui。

以上静态工作点和动态参数检测实验前需先做好通电检查，动态调试过程中若出现异常，要找出故障原因并解决。

6 结语

信号放大电路是自动化控制技术、人工智能技术以及物联网技术等集成系统组成的基本单元。信号处理质量直接影响这些系统工作的稳定性。信号放大电路静态和动态指标是否达到要求，需把好电子产品焊接工艺关，同时借助各类仪器仪表进行检测和调试。本文针对放大电路静态电压检测实验提出了从单管到多级放大电路由易至难的过程，对初学电子技术者而言是一种较好的实验措施。此外，在放大信号动态调试实验中提出沿着信号通道从前往后逐级进行观测，有助于快速找出故障点，具有重要的理论指导意义。