本
文
摘
要
浅谈电子领域中
重要的三大测量技术
（曾广伦）
实践是检验真理的唯一标准。由此推理，检验学习的标准不是考卷，而是实践。进入电子领域，就应拥有测量的优势。如果不懂测量，在电子这条路上，你将寸步难行。现在，我们来讨论万用表本身具有的三大测量功能和爱好者应拥有的三大测量技能这两个话题。
首先要懂得电压的测量。电池或电源，是电子的能源中心。离开它们，电子无法工作。又由于电源故障相对频繁、共性较多，因此，懂得测量电源是最基本的要求。直流电源的标称电压，通常以1.5或12V为基数。如1.5V、3V、4.5V、6V、9V、12V、24V、36V、48V、60V等。有了数字电路之后，直流电源的电压新增了1.8V、3.3V、5V等标称值。用自动量程的数字表测量直流电压最简单、也最安全。一个量程，就能测量600V（或1000V）以下的所有直流电压。也不怕使用不当造成烧表的损失。我在汽车修理店里看到，老板为了降低消耗成本，多数使用自动量程的福禄克数字表。此表价钱不菲。老板说，自动量程的表虽然贵，但能用多年。非自动量程的表，虽然便宜，但一年要烧好几个。
然后是电阻的测量。电阻测量的学问很多，这里只谈两个测量：一是通断路的测量；二是PN结的测量。
数字表都有响铃档。注意：有两种状态的响铃。一是测试二极管时的响铃；二是测量电阻时的响铃。比较UT70B自动量程数字表两个响铃状态得知：二极管状态的响铃电阻，最高可达160Ω；而电阻响铃状态的最大响铃电阻为33Ω。二极管响铃时，显示屏显示的是压降值（如0.18V）；电阻状态响铃时，显示屏显示的是欧姆值。这两种响铃状态，给使用者带来方便，但若不明白其中的缘由，也可能带来误判。应区别使用。测量半导体是否短路时，可用二极管响铃状态。测量继电器触点电阻、开关触点、导线通路等，应使用电阻响铃状态。在响铃的同时，还应观察显示屏显示的数值。触点电阻正常应在0.5Ω以下（经验）。
PN结的测量。对于所有晶体管的测量，PN结是个突破口。半导体PN结的测量，常有两种状态，一是离线测量；二是在线测量。这两种测量，是万用表检测半导体器件最常用的方法。用数字表的二极管档，可以对PN结进行离线和在线测量。若用指针表，可用RXK档测量离线晶体管的PN结；用RX10档测量在线晶体管的PN结。在线测量，属于验证逻辑的取证；离线测量，是案件的最终判决。用数字表二极管档进行在线PN结测量时，判断的标准是PN结正向压降值是否在0.6-0.7V左右（硅管）。二极管，有一个PN结；三极管有两个PN结，如果被测PN结正向压降正常，说明管子的PN结正常。但仍可能存在漏电的故障。因为这种测量只能确定PN结是否开路或短路。如果PN结或CE极短路，响铃。凭个人感觉，用指针表测量PN结比较放心。在线测量晶体管的PN结正向电阻时，应使用RX10档。此时，500型表的满偏转电流为15mA。由于硅管PN结的正向压降为0.6-0.7V，因此，正常的PN结正向导通电阻一般小于10X10Ω。指针一定处在中心偏右的位置上。对调表笔，PN结反向电阻一定明显增大，指针通常指在表盘左边1/3靠近左极端的位置。在线测量PN结时，最大的影响因素是晶体管的下偏置电阻。一般情况下，上偏置电阻比下偏置电阻大一倍以上。下偏置电阻数量通常在4K左右（行输出管例外）。用RX10档测量，PN结电阻为10X10Ω以下，亦即真值为100Ω以下，4K与100Ω相比，可以忽略。被测数据可信。若使用RXK档，正向压降减少，相对的阻值也减少一点，然而，4K左右的下偏置电阻影响就非常明显了，测得的阻值一定在该下偏置电阻数值以下。结果不可信。若使用RX1档测量，因流过PN结的测试电流较大，电阻读数也会略为增大。但结果也可信。在线测量，非常实用。是提高检测效率的好方法。我们总不能在没有任何依据的情况下，脱焊所有晶体管进行离线测量。对在线测量中有可疑的晶体管再进行脱焊测量，工作量就少多了，排故效率大为提高。
电流测量。对局部电路的测量，多数属于直流电流测量。对产品整体电流的测量，通常是交流电流测量。数字表，多数具有交直流电流的测试功能，指针表中，所有表都具有直流电流测量功能；为数不多的表有交流电流测量功能。电流档，内阻非常小。如MF47型表500mA档的内阻只有1.5Ω左右（数字表实测），其50mA档的内阻也只有10Ω左右。1.5ΩX500mA=0.75V。这就是测量电流时分流电阻上的压降。0.75V相对于3V的电源电压，是不能忽略的。它说明，即使如此小的内阻，当它串联在负载电路时，如果电源电压很低，如3V，将会导致负载电流减小。但当电源电压较高时，如130V，这种影响可以忽略。电流测量，可以判断故障的属性。不正常的电路，通常是由两大原因造成的：一是短路，二是开路。短路，电路电流就大；开路，电路就没有电流或电流很小。根据电路的组成形式，就可以判断故障的可能部位。电流测量，特别适用于电磁炉、微波炉、电热水器、电饭煲、荧光屏电视机等电器的检测。如微波炉出现一切正常，就是不能加热的故障时，可将电流表串联在电源供电电路上，接通电源，将有3A左右的预热电流，数秒钟后，电流将增大到6-7A。如果没有出现预热后的大电流，可能磁控管没有工作。应检查高压是否正常。继而检查高压保险丝、高压电容或高压整流二极管等相关的元件，就能确定故障所在。电流检查，非常简单有效。但也有一定的风险。对未知的电流，应由大至小，逐步降低量程，避免过流烧毁检测仪表。
下面我们再来讨论电子路途上最重要的三大测量。电子维修中，元件测量和电路测量使用最频繁。因此，熟悉元件、熟悉电路，是测量的基础。电路测量，重点有二：一是供电电路的测量；二是信号传递的测量。使用的测量技术通常有电压测量；电流测量；电阻测量和信号测量等。
电子元件的测量
对电子维修来说，也有一票否决。如果你不懂元器件好坏的判断方法，你将无法排除故障。因此，熟悉元器件、掌握元器件的检测方法，就成为判断人是内行还是外行的简单标准。电阻，基本的判断标准是阻值；电容，基本的判断标准是容量；电感，基本的判断标准是电感量；电池，基本的判断标准是电压（容量）等等。对于这些只有两条引脚的元件，初学者只需短时操作就能掌握。三条引脚以上的非线性元件，掌握起来就难多了。大量三极管、场效应管、IGBT管、可控硅、电源误差比较器TL431/SE135系列、三脚电源模块等元件，它们引脚的排列即使同型号的管也有不同的，测试的难度成倍增大。4脚以上的如光电耦合器，可控三端稳压器等。5脚以上的电源模块或功率模块，64脚的超级芯片等，测试的难度就更大了。
电子元件的测量，几乎都使用电阻档。对3脚半导体元件的测量，重点是PN结。正向压降是否为0.6-0.7V，PN结是否短路或开路，是判断的标准。早期的三极管，常出现PN结开路的故障。工作在高压状态的三极管，CE短路的故障也常见。工作在电源电路的开关管，CE短路(DS)、BE击穿（GS）频繁。对功率模块等多引脚元件的判断标准是比较。先将芯片的接地脚命为参考点，然后对各引脚进行测量，与正常芯片的阻值做比较，就能得出是否正常的判断。若有芯片的内部电路，会给检测带来方便，重点检测供电端对地、输出端对地、输入端对地的阻值是否合理。
电路中的电阻、电容、电感等元件，都是围绕着晶体管（非线性元件）这个核心的。相对而言，非线性元件比其它元件的可靠性差一些，发生故障的可能性大一些。因此，也成为元件测量的重点。
供电电路的测量
电源，是电子电路的能源中心。也是热源中心。因此，供电电路的故障率很
高。测量时，应对供电电路有清晰的了解。如：使用了几种电源？谁是主电源？它们的负载是什么？等等。从整流二极管、滤波电容和开关管、变压器等元器件的外貌（标志），可估算电源的输出电压、电流和功率。之后，根据估算，对各种电源进行检测。
1.首先要找到接地点。电源中的所有电压，都是指与地为参考点所具有的电压。开关电源中，有两个接地点：一是热地；二是冷地。所谓热地，是220V经整流、滤波后形成的310V的负端。热地带电，有触电的危险。冷地，是经开关变压器隔离后，整流、滤波输出的负端。冷地，一般不带电，没有触电的危险。不能用冷地作为参考点去测量热端的电压；也不能以热地为参考点去测量冷端的电压。
2.注意电源输出中的限流和二次滤波。大电流输出的电源，通常都有防短路的设计。根据电压高低或电流大小，在电源输出与负载之间串联一只限流电阻和滤波电容。用于前级的放大器，为降低噪声，通常都选择二次滤波。在电源输出与前级负载中串联电感（电阻）之后加滤波电容。正是这些加入的限流和滤波元件，出故障的概率也比较高。如CRT彩电的行扫描电路，为避免行管、高压包短路对电源造成的危害，往往在B+的输出与高压包B+脚之间，串联一只数欧姆的限流电阻。在行管或高压包短路时，有可能同时烧毁这只限流保护电阻。测量电压，可以从前往后，也可以从后往前。滤波电容两端，位置明显，空间较大，是电源电压测试的首选位置。
3.电流的测量。电流测量时，仪表串联在电路中。如果负载短路，仪表就成为电源的负载。因此，电流测量，有一定的危险性。如果电源供电电路中的限流电阻压降较大，或说二次滤波后的输出电压降低明显，即可判断，负载消耗电流大。有多大呢？需要测量。对不熟悉电路的电流测量，要谨慎。安全测试电流的方法有二：一是选择大电流档；二是碰触观察法。指针万用表的最大电流档，通常（不改变表笔插孔）只有500mA。若电流远远大于该值，就可能烧毁仪表的分流电阻，甚至烧毁万用表。安全测试的方法是使用碰触法。即其中的一支表笔，瞬间碰触一下电路的另一点，如果发现指针偏转猛烈，就改用更大量程测试。避免过流损坏仪表。
4.电阻的测量。①短路的测量。响铃档，是测量电路是否短路的有效方法。可将万用表置二极管响铃档，对电源输出正端与地之间连接，可能瞬间响铃，是电容充电所致，之后，不应响铃。若发现输出与地之间长时间响铃，可能短路，也可能是快速整流管的正向压降低于0.18V。②对晶体管进行PN结和CE极是否正常的测量。行管、IGBT管等带散热器的功率管，是检测的重点。对它们的C、E（或D、S）极进行响铃测试，一般都能发现问题。③对高阻电阻的测量。阻值超过470K的电阻，容易出现开路故障。电磁炉中的该类电阻，故障率很高。可用万用表对它们进行在线测量，若数值比标称值大，应脱焊测量。④两类电容的测量。电解电容和CBB电容，在电路中故障率较高。经验证明CBB类高压电容，极少短路，但容量减少的问题比较突出。电解电容什么故障都有：短路的、鼓包的、漏电的、容量减少的等等。特别是电感后面的滤波电解，极易失容。有些故障甚至莫名其妙。测其容量偏少不多，但电源电压就是偏低。更换新电容后，电压正常。这种故障主要出在开关电源次级低压的滤波电路上。工作频率太高的开关电源，对电容的要求很高。⑤触点类的检测。继电器的触点是有寿命的。如果触点的负载大，呈感性，触点寿命就短。如电梯控制、空调压缩机控制、豆浆机、消磁类继电器的触点频繁损坏，是电路检测的重点。
信号传递的测量
数字电路中0和1，万用表还基本适应。但电路中的信号检测，却是一般万用表的弱项。如今，检测仪表也与时俱进了，示波表，就是万用表加示波器，是电路检测的创新者。
电路中的信号，有几个特征：一是信号的源头；二是信号的形状；三是信号的频率；四是信号的幅度。
一台收音机，变频器是信号源之一；从天线上接收到的载波也是信号源之一。这两个信号源在变频器中混合，产生一个465KHZ的中频信号，之后进行多级中频放大，然后检波，低频放大、功率放大、推动喇叭还原声音。在这一连串的过程中，任一环节失效，都不能将声音还原。
信号检测点，可随意。可从后往前，也可从前往后，甚至可以对任意点进行检测。检测的关键，是要知道该检测点属于什么信号。如彩电中，行频是一个常要检测的信号。从哪里检测呢？是从行管的B极还是从推动管的C极？或是从行管的C极？我以为示波表接在推动管的C极与地之间测量比较合适。理由是：如果接在行管的B极，信号因行管PN结影响幅度降得很低，不便于观察。如果接到行管的C极，又因幅度太高（近千伏）有烧表的危险。接在行推动管的C极，幅度20-30V左右，比较合适。由于示波表有自动同步等功能，无需任何调整，信号就能非常稳定地显示在屏幕上。选择适合的菜单，所测信号的频率、幅度、波形等参数，都能一目了然。
输入和输出，这两个概念在信号测量中非常重要。一般情况下，输出的信号，幅度比输入信号大。如果不是变频器，输入/输出信号的频率不变。如果是整形电路，输出的波形也会变。常见的放大电路，输入/输出信号频率、波形不变。输入/输出的概念清晰之后，同理，对放大器前后级的检测方法类同。信号传递过程，免不了要使用耦合元件。有些用电容、有些用变压器、有些用光电耦合器等。前后级故障的划分，一测，就能发现问题所在。
或者，测量是没有老师教过你的课。然而，这是每一位实践者必须拥有的技能。测量，才能让人心明眼亮。
祝你在电子的路上，养成测量习惯，拥有测量优势！
（曾广伦）
