基本放大电路测量和维修

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摘要： 本文目录一览：1、功放出现故障怎么办功放机维修常用方法详解2、...

本文目录一览：

1、功放出现故障怎么办功放机维修常用方法详解
2、功放常见故障及维修方法
3、几种常见功放器维修方法介绍
4、基本放大电路的静态工作点的测量
5、如何测量基本放大电路的输出电阻
6、如何维修小信号放大电路

功放出现故障怎么办功放机维修常用方法详解

功放出现故障常用方法详解：

修理家庭影院设备中用的AV放大器和Hi-Fi音响中用的放大器，通常是根据故障现象，先分析故障的原因，确定出故障的大概部位，再采取合适的检修方法，逐步缩小检查故障的范围，最后找出故障点并排除故障。

检修方法：

常用的检修方法有直观检查法、万用表测量法、信号干扰法、短路/断路法、加热/冷却法、代换法等几种。

一、直观检查法

直观检查法是本着先简后繁的原则，通过眼看、耳听、鼻闻、手摸等手段，对故障机进行大体的检查，以发现产生故障的部位和原因。此方法对处理一些简单而明显的故障十分有效。

用直观检查法检修时，可先查看外部旋钮、开关及各信号线连接是否正确，机内电路中有无明显烧毁、变色、断裂和接触不良的元件与线路。若未见异常，可通电试机。若发现机内有冒烟、跳火，或闻到元器件烧焦的糊味、听到异常的响声时，应立即切断电源，并检查其原因所在，以免扩大故障。

在检修电子管放大器时，通过观察电子管灯丝是否发亮，可判断灯丝或其供电是否正常。另外，断电后手摸可疑元件，根据该元件是否发烫可判断它是否损坏。

二、万用表测量法

检修时，在确定了故障发生的大致部位后，可用万用表对故障电路与元器件进行电压、电流或电阻值的测量，再通过与正常工作时的数值相比较，从而判断出故障所在。

其中，电压测量法用来检查电源各输入输出电压及晶体管、电子管、集成电路等元器件的工作电压，根据电压的有无及高低变化，来判断故障是在被测元件本身，还是在其外围元件或供电电路。

电阻测量法用来测量各种电子元件的直流电阻值，看其有无开路、短路或性能变差，还可测量某一线路是否断路。

电流测量法用来测量某—部分电路或电子元件的电流值，推断该电路或元件本身有无故障。通常是把万用表置于适当电流挡，将两表笔串接在电路中，根据表针指示或数字显示值读出电流的大小。也可用电压法测某电阻两端的电压降，然后根据欧姆定律计算出通过该电阻的电流。

三、信号干扰法

信号干扰法主要用于音频模拟电路的检修。将人体感应信号、直流断续信号或信号发生器的输出信号从放大器某级电路的输入端加入，根据扬声器发声的强弱来判断故障发生的大致部位。

信号干扰法适用于查找各单元(或各级)电路直流工作状态正常但无声或声小的故障，一般是从后级逐级向前检查。应该注意的是：在检修后级功率放大器(尤其是分立元件放大器)时，应将音量电位器关小，然后在音量电位器前加入干扰信号。若用信号干扰法检查音量电位器以后的放大电路，应将扬声器换成合适的假负载，然后用直流断续信号(如利用万用表的R×1挡，将红表笔接地，黑表笔点触各信号输入端)去检查。最好不要用人体感应信号，以免损坏功率管或扬声器。用人体感应法检查电子管放大器时，应串入适当电容器，注意安全，以免触电。

四、短路/断路法

短路检查法是将某元件、某电路直接短路或用电容短接，以快速判断故障部位。如将静噪控制管的基极对地短路，看静噪电路是否误动作；将卡拉OK或音响效果处理电路的输入端与输出端短接，以判断此电路有无故障；用一只电容将某一级放大电路的输入端与地(或输出端)之间短路，可以判断出自激啸叫、交流声等故障是发生在本级电路，还是前级电路。

开路检查法在检查电源电路时尤为实用，如测量出某直流输出电压偏低时，可将其负载电路断开，若电压恢复正常，说明负载电路中存在短路故障。在怀疑某旁路、退耦电容漏电或稳压二极管性能不良而造成某点电压偏低时，可将可疑元件的引脚与电路断开，看该点电压是否恢复正常。

五、加热/冷却法

有的机器在热机后(即工作一段时间)才出现故障，检修时可用电烙铁或电吹风等热源对可疑元件加温，使故障很快出现。在故障出现后，再用酒精棉球对可疑元件降温，若故障又消失，即可判断是该元件热稳定性不良。

六、代换法

代换法是用正常的元器件或电路板替换可疑的元器件或电路板，以快速判断故障部位和元件。对于型号不同但性能参数相同的元器件，也可以互换使用。

功放常见故障及维修方法

1、整机不工作

整机不工作的故障表现为通电后放大器无任何显示，各功能键均失效，也无任何声音，像未通电时一样。

检修时首先应检查电源电路。可用万用表测量电源插头两端的直流电阻值（电源开关应接通），正常时应有数百欧姆的电阻值。若测得阻值偏小许多，且电源变压器严重发热，说明电源变压器的初级回路有局部短路处；若测得阻值为无穷大，应检查保险丝是否熔断、变压器初级绕组是否开路、电源线与插头之间有无断线。

有的机器增加了温度保护装置，在电源变压器的初级回路中接人了电流保险丝（通常安装在电源变压器内部，将变压器外部的绝缘纸去掉即可见到），它损坏后也会使电源变压器初级回路开路。

若电源插头两端阻值正常，可通电测量电源电路各输出电压是否正常。对于采用系统控制微处理器或逻辑控制电路的放大器，应着重检查该控制电路的供电电压（通常为+5V）是否正常。

如无+5V电压，应测量三端稳压集成电路7805的输入端电压是否正常，若输入端电压不正常，应检查整流、滤波电路。若7805输入端电压正常，而输出端无十5V电压或电压偏低，可断开负载看+5V电压能否恢复正常。若+5V电压正常，则故障在负载电路；若+5V电压仍不正常，则故障在7805本身。

若系统控制电路的+5V供电电压正常，应再检查微处理器的时钟及复位信号是否正常、键控与显示驱动电路有无损坏。

2、无声音输出

无声故障表现为操作各功能键时，有相应的状态显示，但无信号输出。

检修有保护电路的放大器时，应看开机后保护继电器能否吸合。若继电器无动作，应测量功放电路中点输出电压是否偏移、过流检测电压是否正常。若中点输出电压偏移或过流检测电压异常，说明功率放大电路有故障，应检查正、负电源是否正常。若正、负电压不对称，可将正、负电源的负载电路断开，以判断是电源电路本身不正常还是功放电路有故障所致。若正、负电源正常，应检查功放电路中各放大管有无损坏。

若功放电路中点输出电压和过流检测电压均正常，而保护继电器不吸合，则故障在保护电路，应检查继电器驱动集成电路或驱动管有无损坏、各检测电路是否正常。若继电器触点能吸合，但无声音输出，应先检查扬声器是否正常、继电器触点是否接触良好、静噪电路是否动作。

若上述部分均正常，再用信号干扰法检查故障是在功放后级还是前级电路。用万用表的R×1挡，将红表笔接地，黑表笔快速点触后级放大电路的输入端，若扬声器中有较强的“喀喀”声，说明故障在前级放大电路；若扬声器无反应，则故障在后级放大电路。

对于未采用外设保护电路的集成电路功放电路（通常在集成电路内部有热保护），可先测量其供电电压正常与否。若供电电压正常，再用信号干扰法检查：在功放集成电路的信号输入端加入直流断续信号，若扬声器有较强的“喀喀”声，说明功放集成电路正常，故障在前级放大电路；若无“喀喀”声，而且检查有关外围元件也正常，则故障在功放集成电路本身。

电子管功放无声音输出，也应先检查其电源，观看灯丝是否亮，管壳温度是否正常。若灯丝不亮，管壳很凉，应检查功放管灯丝及屏极电压正常与否。若电压不正常，再进—步检查电源电路，必要时应断开电源负载电路，以确定是电源电路故障还是负载有短路。若各电压正常，可在音量电位器的中心头加入直流断续干扰信号，若有较强反应，说明后级放大电路正常，故障在前级放大电路；反之，故障在后级放大电路。可分别在推动管的栅极和输入放大管的栅极加入干扰信号，在哪—级加干扰信号无反应，说明该级后面的电路工作不正常。对可疑元件（如电子管）可用代换法检修。

具有杜比环绕声解码功能的AV放大器，若在杜比环绕声状态肘各声道均无声而直通状态下主声道声音正常，在电源电路正常的情况下，通常是杜比环绕声解码电路或系统控制电路工作不正常。若在环绕声和直通模式下各声道均无声，应检查系统控制电路、信号选择电路和总音量控制电路。

3、音轻

所谓音轻故障，是指音频信号在放大传输过程中，因某个放大级放大量变化或在某个环节被衰减，使放大器的增益下降或输出功率变小。

检修时，首先应检查信号源和音箱是否正常，可用替换的办法来检查。然后检查各类转换开关和控制电位器，看音量能否变大。

若以上各部分均正常，应判断出故障是在前级还是在后级电路。对于某一个声道音轻，可将其前级电路输出的信号交换输入到另一声道的后级电路，若音箱的声音大小不变，则故障在后级电路；反之，故障在前级电路。

后级放大电路造成的音轻，主要有输出功率不足和增益不够两种原因。可用适当加大输入信号（例如将收录机输出给扬声器的信号直接加至后级功放电路的输入端，改变收录机的音量，观察功放输出的变化）的方法来判断是哪种原因引起的。

若加大输入信号后，输出的声音足够大，说明功放输出功率足够，只是增益降低，应着重检查继电器触点有无接触电阻增大、输入耦合电容容量减小、隔离电阻阻值增大、负反馈电容容量变小或开路、负反馈电阻阻值增大或开路等现象。

若加大输入信号后，输出的声音出现失真，音量并无显著增大，说明后级放大器的输出功率不足，应先检查放大器的正、负供电电压是否偏低（若只是一个声道音轻，可不必检查电源供电）、功率管或集成电路的性能是否变差、发射极电阻阻值有无变大等。

前级电路中转换开关、电位器所造成的音轻，采用直观检查较易发现，可对其进行清洗或更换。如怀疑某信号耦合电容失效，可用同值电容并联试之；放大管或运放集成电路性能不良，也可用代换法检查。另外，负反馈元件有问题，也会造成电路增益下降。

4、噪声大

放大器的噪声有交流声、爆裂声、感应噪声和白噪声等。

检修时，应先判断噪声来自于前级还是来自于后级电路。可把前、后级的信号连接插头取下，若噪声明显变小，说明故障在前级电路；反之，故障在后级电路。

交流声是指听感低沉、单调而稳定的100Hz交流哼声，主要是电源部分滤波不良所致，应着重检查电源整流、滤波和稳压元件有无损坏。前、后级放大电路电源端的退耦电容虚焊或失效，也会产生一种类似交流声的低频振荡噪声。

感应噪声是成分较复杂且刺耳的交流声，主要是前级电路中的转换开关、电位器接地不良或信号连线屏蔽不良所致。

爆裂声是指间断的“劈啪”、“咔咔”声，在前级电路中，应检查信号输入插头与插座、转换开关、电位器等是否接触不良，耦合电容有无虚焊、漏电等。后级放大电路应检查继电器触点是否氧化、输入耦合电容有无漏电或接触不良。另外，后级电路中的差分输入管或恒流管软击穿，也会产生类似电火花的“咔咔”噪声。

白噪声是指无规则的连续“沙沙”声，通常是由前、后级放大电路中的输入级晶体管、场效应管或运放集成电路的性能不良产生的本底噪声，检修时，可用同规格的元件代换试之。

5、失真

失真故障是某放大级工作点偏移或功放推挽输出级工作不对称所致。检修时，可根据放大器输出功率与失真的变化情况，来判断具体的故障部位。

电子管放大器若失真的同时输出功率变小（音轻），应检查是否推挽功放中某一放大管衰老、工作点不对或输出变压器局部短路造成其工作不平衡；若失真的同时输出功率变大，多是负反馈电路中的电阻变值、电容失效或阴极自生偏压的旁路电容短路所致。

晶体管放大器若失真随着音量的增大而明显增大，应检查推动级某只晶体管的工作点是否偏移（通常发生在无保护电路的功放中）或反馈电路中的电容失真；若无论音量大小均有失真，则故障在前级放大电路，应检查各放大管的工作点有无偏移。

集成电路放大器的工作电压异常或功放集成电路内部损坏，也会造成失真（指无保护电路的机器）。

6、啸叫

啸叫故障是电路中存在自激所致，又分为低频啸叫和高频啸叫。

低频啸叫是指频率较低的“噗噗”或“嘟嘟”声，通常是由于电源滤波或退耦不良所致（在啸叫的同时往往还伴有交流声），应检查电源滤波电容、稳压器和退耦电容是否开路或失效，使电源内阻增大。功放集成电路性能不良，也会出现低频啸叫故障，此时集成电路的工作温度会很高。

高频啸叫的频率较高，通常是放大电路中高频消振电容失效或前级运放集成电路性能变差所致。可在后级放大电路的消振电容或退耦电容两端并接小电容来检查。另外，负反馈元件损坏、变值或脱焊时，也会引起高频正反馈而出现高频啸叫。

几种常见功放器维修方法介绍

导语：功放器就是一种功率放大器，它的主要作用的就将音箱中微弱的信号进行放大，可以使机器产生更大的电流去支持声音的播放。经常被用于音箱或者KTV等需要高音量的场合，对一些声音设备起到很大的作用，但是我们在使用功放器的同时，如果使用不当，或者使用时间太长的话，很有可能会出现一些故障，那么，遇到这些故障我们该怎么做呢?

整机不工作维修

故障：整机不工作的故障表现为通电后放大器无任何显示，各功能键均失效，也无任何声音，像未通电时一样。

检修方法：可用万用表测量电源插头两端的直流电阻值，接通电源。若测得阻值偏小许多，且电源变压器严重发热，说明电源变压器的初级回路有局部短路处;若测得阻值为无穷大，应检查保险丝是否熔断、变压器初级绕组是否开路、电源线与插头之间有无断线。若电源插头两端阻值正常，可通电测量电源电路各输出电压是否正常。根据具体情况进行维修。

无声音输出故障维修

故障：无声故障表现为操作各功能键时，有相应的状态显示，但无信号输出。

检修方法：检修有保护电路的放大器时，应看开机后保护继电器能否吸合。若继电器无动作，应测量功放电路中点输出电压是否偏移、过流检测电压是否正常。若中点输出电压偏移或过流检测电压异常，说明功率放大电路有故障，应检查正、负电源是否正常。然后重新正负电源的接通。

音轻故障维修

故障：所谓音轻故障，是指音频信号在放大传输过程中，因某个放大级放大量变化或在某个环节被衰减，使放大器的增益下降或输出功率变小。

检修方法：首先应检查信号源和音箱是否正常，可用替换的办法来检查。然后检查各类转换开关和控制电位器，看音量能否变大。在检查前后级，看音箱的声音是否有变化，前级电路中转换开关、电位器所造成的音轻，采用直观检查较易发现，可对其进行清洗或更换。另外，负反馈元件有问题，也会造成电路增益下降。

噪声大故障维修

故障：放大器的噪声有交流声、爆裂声、感应噪声和白噪声等。

检修方法：检修时，应先判断噪声来自于前级还是来自于后级电路。可把前、后级的信号连接插头取下，若噪声明显变小，说明故障在前级电路;反之，故障在后级电路。交流声是指听感低沉、单调而稳定的100Hz交流哼声，主要是电源部分滤波不良所致，应着重检查电源整流、滤波和稳压元件有无损坏。前、后级放大电路电源端的退耦电容虚焊或失效，也会产生一种类似交流声的低频振荡噪声。

今天就先为大家介绍这几种常见的功放机的故障以及检修类型，希望对大家有所帮助。功放机的种类也有很多种，有适用于家庭的功放机也有的适用于专业场合的，每一种功放机的使用方式可能略有不同，所以我们在安装使用功放机的同时一低昂要先了解清楚他的具体操作，以免使用不当，造成一些故障。当然，现在很多生产功放机的商家也都有很多专业的维修中心，所以如果自己是在检修不了，可以联系维修中心进行专业的维修。

基本放大电路的静态工作点的测量

“静态工作点”是指：在半导体三极管放大电路中，当交流输入信号为零时，电路处于直流工作状态时，这些电流、电压的数值可用‘BJT特性曲线’上的一个确定点表示，该点习惯上称为‘静态工作点Q’ 。设置静态工作点的目的为了要保证，当被放大的交流信号加入该电路时，不论是正半周还是负半周，都能满足‘发射结正向偏置’和‘集电结反向偏置’的三极管放大状态条件以可以防止电路产生非线性失真。

放大电路最终的目标是获得不失真的输出信号，若波形产生失真，则分析其他的参数无意义.Q 点设置的偏高或者偏低，容易出现饱和失真或截止失真.但 Q 点的偏高或偏低不是绝对的，而是相对输入信号的幅度而言的，如果输入信号幅度很小，即使 Q点设置的偏高或偏低也不一定会出现失真，同样如果输入信号的幅度很大，即使 Q 点设置的很接近中点，也很可能出现失真.因此确切的说，波形的失真是由输入信号的幅度与 Q 点的设置不匹配造成的，即理想的不一定合适、合适的不一定理想”通常为了满足大多数信号的要求，Q 点一般设置在交流负载线的中点位置。

如何测量基本放大电路的输出电阻

运算放大器是一个放大直流微弱电压的电子线路，而且是唯一能稳定地进行直流放大的电路。本章为了能让读者具体地领会运算放大器的基本用法，用一些与传感器相结合并具有代表性的电路进行说明。另外还从如何利用运算放大器输出的角度，举例说明了继电器驱动方法。对于交流放大，通过一个电路例子对频率特性的影响因子SR进行了说明。3.1 反相放大电路（高温测量）3.1.1 将温度变化转换成电信号如图3.1所示，将异种金属线相接，让连接产生温度差，就会有电压产生。这种现象叫塞贝克效应。例如，使用铜线和铁线就可以产生电压。使用塞贝克效应的温度传感器称为“热电偶”。热电偶由于能测量高达1500○C的高温，被广泛地用于工业传感器。铜和康铜（镍铜合金）热电偶的特性如图3.1所示，100○C的温度差可产生4mV左右的电压。所以，这种微小电压如果通过运算放大器放大后，所得到的信号就可以更方便地使用。3.1.2 放大倍数为100倍的反相放大器图3.2是在第1章1.6～1.8节说明过的反相放大器。将负反馈电阻的值代入下式可求得放大倍数。放大倍数A=Rf/Ra=100/1=100倍如图3.2所示的热电偶（温度传感器），每1○C的温度差产生0.04mV左右的电压。所以，由温度变化带来的这样微小的电压变化，用一般的电压表是测量不出来的。现在市场上销售的测试器中，电压标度为50mV的很多。如果放大倍数为100～200倍的话，用这样的测试器测量就足够了。运算放大器的放大倍数由负反馈电阻之间的比值关系决定。假设Ra=1kΩ,Rf=1000kΩ，则放大倍数为1000倍。但是，放大倍数设得过高，会使电路工作不稳定，所以，为了安全起见，初学者最好将它设在200倍左右。另外，要想得到准确的放大倍数，Ra和Rf必须使用精度高的电阻。3.1.3 反相放大器的输入电阻反相放大器的放大倍数由负反馈电阻的Ra和Rf的比值决定。如果电阻Ra的值取得很小，Rf的值取得很大，则放大倍数当然就会很大。但是，如果Rf太大，电路会工作得很不稳定，最好取1000 kΩ以内。对于Ra也有下面所说的限制。反相放大器的输入电阻（也叫阻抗）就是如图3.3(a)所示的负反馈电阻Ra的值。传感器一定含有内部电阻Rs。传感器的电压Vs经过电阻Rs和Ra分压后，形成反相放大器输入电压Vin。图3.3(b)中的曲线描绘了输入电压Vin是怎样随着电阻Rs和Ra的比值的增大而变小的。由此可知，当Rs＞Ra时，传感器部分的无用分压变大，所以，要求电阻Ra要比传感器的内部电阻Rs大。由于热电偶的内部电阻Rs非常小，反相放大器一般使用1～10 kΩ的输入电阻即可。3.1.4温漂怕热运算放大器可以事先通过失调调整，使得当输入电压Vin为零时输出电压也为零。但是，如果工作时环境温度的变化很大，Vin即使为零也会有输出电压。这种现象叫温度漂移，简称温漂。引起温漂的原因，是运算放大器的内部平衡因温度变化而被破坏和外接的电阻值随温度变化而变化。即使一点点不平衡，由于运算放大器自身的放大作用会使它放大，进而影响输出电压信号。放大倍数越高，这个影响就越大。所以，为了使外部漂移被控制在很小的范围内，接在运算放大器周围的电阻（即运放的反相输入端和同相输入端对地直流电阻）需要获得平衡。为此，图3.2中加接了“对付漂移的电阻Rd”。电阻Rd的值按如下公式进行计算：Rd=(Ra×Rf)/(Ra+Rf)[ kΩ]放大倍数很小时，Rd可以省略。对于运算放大器的内部漂移，提出好的对策很困难。所以，在需要做精密放大器时，应该采用低漂移型的集成运算放大器。　3.2 同相放大电路（光度测量）3.2.1 将亮度变化转换成电信号图3.5是用硅电池（光电池）作光传感器进行光度测量的运算放大器电路。与上一节的反相放大器的区别是运算放大器信号的输入由端子2改成端子3。它的工作原理就是在第1章第1.5节里已说明的同向工作原理。3.2.2 放大倍数为10倍的同相放大器图3.6表示了一个装有杠杆的油压装置的同向工作原理。如果让阀门的油缸移动χ=5cm，则高压油会源源不断地流入操纵油缸，输出活塞开始朝着跟把柄A相同的方向移动。这一移动会连动杠杆，使阀门的活塞同样移动z=χ=5cm，当油的流动停止时，输出活塞也会停止。由于各活塞的移动分别与杠杆的长度成正比，由图不难得知z:y=5:25，求解此式得y=25cm。同相放大器的工作原理与油压装置的工作原理相同。例如在图3.7中，如果在端子3加0.6V，则输出电压会不断增加直到端子2达到0.6V为止。端子2的VB是输出电压VC经过负反馈电阻Ra和Rf分压后得到的电压。由分压电阻的比例关系可得VC=6V。所以，将负反馈电阻的值代入下式，可求得同相放大器的放大倍数。放大倍数A=(Ra+Rf)/Ra=(1+9)/1=10倍3.2.3 同相放大器的输入电阻和特征与反相放大器不同，同相放大器的输入电阻与负反馈电阻Ra的值无关，其值非常大，可以大到100MΩ。所以，即使传感器的内部电阻Rs非常大，也不会出现像图3.3(b)所示的那种影响。输入电阻非常大，这也是同相放大器的一个特征。为此，像硅电池那样，使用内部电阻Rs很大的传感器，最好采用同相放大器。下面给出了同相放大器几个不同放大倍数的负反馈电阻Ra和Rf可取的值。3.2.4 运算放大器的最大输出电压在放大倍数A=200倍的同相放大器中加入VA=0.2V的输入电压时，输出电压VC会达到40V吗？回答是“绝对不会”。运算放大器的输出电压最大可达到电源电压的70％左右。所以，如图3.8所示的电源电压为15V时，输出电压最大可达大约11V。反过来可算出A=200倍时输入电压VA必须在0.055V以内。3.2.5 运算放大器的负载电阻摩托车和汽车在爬陡坡时，会给引擎增加很大的负担。这叫超负载状态，对引擎会产生很不利的影响，但长时间空转也不好。引擎应该设计成承担适度负载。同样，运算放大器也规定了适度负载。使用运算放大器时，一般将晶体管、集成电路、电阻等作为负载接入输出侧。在测试电路中常用电阻来代替晶体管和集成电路等负载元件。适度的负载电阻值为2～10 kΩ。这里应注意的是，电阻值太小会使输出电流增大，从而形成超负载状态，但电阻值太大又会形成轻负载状态。　3．3 差动放大就是“夫唱妇随” 3.3.1妻子跟随丈夫到前一节为止所描述的运算放大器的用法都是单独使用端子2（反相：妻）和端子3（同相：夫）当中的一个。图3.10描绘了一个在两个端子同时输入信号的差动放大电路。差动工作原理如图3.11所示。B点（妻：端子2）的电压VB在不断地朝D点（夫：端子3）的电压VD靠近过程中，输出电压一直在变化。当VB和VD达到一致，即VB=VD时，输出电压VO的变化停止。VB=VD意味着在端子2和端子3之间形成的电路构成了短路，但两端子之间的电阻值为无限大。由于有这样一种矛盾，所以称端子2和端子3之间的短路为虚短路。3.2.2 电阻型传感器的用法到前一节为止所描述的传感器都是通过温度或光来产生电压的发电型传感器。图3.12的热敏电阻RTH是随温度上升而电阻值变小的负系数电阻型传感器。在如图3.12(a)所示的电阻型传感器的电路中，电流从电池Es流入传感器，将电阻值变换成电压来形成输入信号V1。假如以0○C为基准进行测量。热敏电阻在温度为0○C时电阻值不为零，显然，输入信号V1在温度为0○C时也不为零。为了抵消它，通过R2和R3制作基准电压V2来进行差动输入。　3.4 运算放大器的本来面目是差动放大3.4.1 拉长会使电阻值增加胶皮圈儿拉长会变细。同样，电线拉长断面面积会变小。电线的电阻值与长度成正比，与断面面积成反比。所以说，拉长会使电阻值增加。利用这一现象将长度的变化转化成电阻值变化的传感器是应变计。图3.13表示了应变计的概要。用粘接剂将应变计贴到机械和建筑材料需要进行伸缩和弯曲测量的地方，根据电阻值的变化可检测物体的变形。这也是一种“电阻型传感器”。和上一节一样采用差动放大电路。3.4.2 通过检测物体的变形来测量重量用直径为20mm的钢棒拉重达12t的物体，钢棒会有0.0017的变形。如果把应变计和钢棒粘在一起，根据△l/l=0.0017，可得电阻的变化量为0.408 Ω。由图3.14可计算出输出电压为2.52V。这时如果用Rf和Ra来计算放大倍数A，那么这个Ra应该含有“R2和R3的并联值”。3.4.3 抵消因温度变化带来的测量误差在图3.14中，一根吊着推土机的钢棒即使不增加载重，随着温度的上升，也会变长。这种因温度变化引起的伸缩会影响应变计电阻值的变化，给测量值带来温度误差。于是，如图3.15所示的那样，在制作基准电压V2的地方也使用贴有应变计的材质相同的钢棒，这样，可以校正温度误差。这种校正温度误差的方法在光传感器以及其他的传感器中也经常使用。如果把钢棒做得很细，也能测量很小的载重。3.5 地线与高增益电路3.5.1 地线的处理方法到目前为止所说的电路中，地线都是用粗的裸线来描述的。地线不仅是与众多的元件相接的共用线，而且也是从输入端到输出端直通的“主干道”。在实际的产品中，地线在印刷线路板上占有很大的地盘。在装配电路时，如果地线连接得很乱，高增益电路会工作得很不稳定。所以，应按照如图3.16(a)所示的方法，把每个集成电路上的所有地线集中在一起，然后连接到一个点上。集中连接于一点的方法很重要。一般的电路图用如图3.16(b)所示的地线符号来表示与地线的连接。但是，在实际电路组装时应以每个集成电路为单位进行集中。事实上，这已是一种常识。3.5.2 增益可变的电路图3.16(b)将负反馈电阻Rf设计成了可变电阻，由此构成一个同相型的增益可变的电路。怎样选择Rf才能满足所需增益的要求呢？看一下第3.1、3.2节，就能知道解决这个问题的答案。3.5.3 增益很高的电路单纯考虑一下，觉得要得到高增益电路，只要将图3.17(a)所示将负反馈电阻Rf和Ra的比值取得很大即可。但是，如果Rf取得太大，会使流入Rf的电流变得很小，从而使电路工作不稳定。如果Ra取得太小，则会使输入电阻减小。于是，高增益电路需采用既不能使Ra太小又不能使Rf太大的方法，实际电路如图3.17(b)所示采用的就是这种方法。在这个电路中，要准确地求出放大倍数，需使用含有Ra和Rb的Rc去计算放大倍数。但实际上，电阻器有相当大的误差，实际的放大倍数是不能通过计算来获得的。如图3.17(b)所示的那样，在高增益的电路中连接一个用于祛除地线上的有害噪声电流的电容器C是很重要的。　3.6 施密特触发器3.6.1 同相放大电路与施密特电路的区别反相、同相电路采用的是负反馈方式，如图3.18(a)所示，输入电压与输出电压成正比例关系。与此相对照，施密特电路采用的是正反馈方式，如图3.18(b)所示，在输入电压的某一点输出电压突然发生跳变。图3.19描述了将平缓变化的交流电压输入到施密特电路后得到急剧变化的输出电压情况。对于很小的输入变化，需要输出明显的“白或黑”时，采用这种电路很有用。图3.20为油压活塞的施密特工作原理。通过杠杆向阀门的油缸施加正反馈，会形成和运算放大器一样的运动。3.6.2 线性电路和非线性电路在到现在为止所说明的反相和同相电路中，输出电压与输入电压都构成比例关系，按直线形式进行变化。这种关系如果用图去描绘，会形成图3.18(a)和图3.23(a)所示的形状。这样的放大电路称为线性电路。与此相对应，施密特电路输出电压与输入电压不构成直线比例关系，这种电路可称非线性电路。　3.7 灯到黄昏自动亮3.7.1 灯到黄昏自动亮用图3.21的电路可以检测傍晚时分的弱光，然后把灯点亮。随着光线的变暗，反相放大器的输出会按照图3.23(a)所示的特性曲线逐渐朝正极变化。因此，继电器的电磁力也会慢慢地增加，当达到某一点时，接点的引力会变得不稳定，进而迅速演变成越位。施密特电路的特性曲线如图3.23(b)所示，当输入电压达到某一点时，输出电压会突然发生跳变。因此，在图3.21所示的虚线框中放上施密特电路，可以使继电器的工作稳定可靠。但是，如果使用像cds这样高感度的传感器，即使不使用施密特电路，只需去掉负反馈电路，输出电压也会发生急剧跳变。3.7.2 继电器驱动电路图3.22表示了继电器驱动方法。运算放大器输出电流太小，不能直接驱动继电器。于是，通过功率晶体管将电流放大到100倍。与继电器线圈平行连接的二极管的作用可防止继电器工作时线圈产生的异常电压。切开图3.22的*部分，可以把这个电路与图3.2和图3.5等电路连在一起。　3.8 用运算放大器制作的交流放大电路3.8.1 连微动都没有的“静止”状态如图3.24所示，可以把流入电子器件中的电流信号分成直流信号和交流信号。进一步，交流又可分成模拟信号和数字信号。运算放大器本来就是用作直流放大的。所以，如果放大像热电偶之类的微弱直流信号，它的能力是很强的。如果用晶体管制作高增益的直流放大器，就会被漂移和偏置所困扰，很难保持“零点静止状态”。能解决这一困难的集成电路就是运算放大器。3.8.2 用运算放大器制作的交流放大电路运算放大器最能发挥实力的领域是直流信号放大，但在低频范围内，也可用作交流信号放大，图3.25的交流放大电路就是一例。前面所描述的反相电路（图3.2）和同相电路（图3.5）可以不作修改地用作交流放大。运算放大器在进行交流信号放大时，随着频率的升高，放大倍数会下降。比较容易使用的频率范围大约在100kHZ以下。在处理数字时也一样，高频范围不能使用。3.8.3不管怎么敲打，就是动得不敏捷如图阀门即使迅速移动，油的流动也在阀门移动之后才开始，输出活塞要移动一段冲程，多少需要一点时间。因此，输出活塞的动作对于阀门的动作来说“有点迟缓”。也就是说，不管怎么敲打，也不能敏捷地动起来。3.26所示，如果猛地锤打，让油压装置的阀门啪嚓一声，瞬间内产生移动，输出活塞会怎样移动呢？ 3.8.4运算放大器的过渡特性和转换速率运算放大器跟油压装置一样。如图3.27所示，通过开关输入阶跃电压，输出电压跟不上，出现延迟。这是因为流入集成电路中的“电子的流动”同油一样会出现一点延迟。像这种由急剧的输入变化引起的输出变化称为过渡特性。图要从数量上对这一特性进行描述，可用3.28给出了几个运算放大器过渡特性的例子。根据种类的不同，分别用①、②、③表示了各自的过渡特性。1μs时间单位的电压变化来表示，这种特性参数被称为转换速率（SR）。曲线①SR=9/6=1.5 曲线②SR=3 曲线③SRSR=1表示输出电压的瞬间变化能力。SR越大，敏捷性就越强，交流特性也就越好。SR值即使不变，如果输出电压很小，延迟也会很小。所以，在小输出电压范围内使用可以提高交流特性