Руководство по устранению неисправностей и ремонту. Руководство по устранению неисправностей и ремонту

• Название: Руководство по устранению неисправностей и ремонту
• Дата: 16.11.2021
• Размер: 416 Kb.
• Имя файла: Руководство по устранению неисправностей и ремонту.doc
• Тип: Руководство; #273370
• страница: 11 из 12

1 Начальное тестирование

Первым тестом (всегда!) является проверка напряжения(-й) питания. Сначала измерьте выходное напряжение на клеммах самого источника питания. В случае двуполярного питания обе полярности должны быть равны и обычно составляют ± 15 В для большинства проектов ESP. Точное значение напряжения не имеет значения — разница между плюсовым и минусовым напряжениями даже в один вольт или около того, обычно нормальна.

Для любого источника питания, имеющего подстроечные резисторы, установите выходные напряжения на рекомендуемые значения. Большинство стабилизаторов имеют фиксированные выходные напряжения и не имеют возможности подстройки. Если одно напряжение питания значительно отличается от другого, перед продолжением необходимо сначала отремонтировать источник питания. Некоторые источники питания (например, используемые для гитарного предусилителя P27B) используют стабилитроны и балластные резисторы от основного источника питания. Его также нужно проверить — причиной могут явиться «сухие» («холодные») паяные соединения или неисправные стабилитроны.

Как только будет установлено, что источник питания работает правильно, можно продолжить проверять саму схему. Упущение проверки в первую очередь источника питания очень распространено и может привести к большому разочарованию, особенно, если в конце концов выяснится, что с самого начала виноват был источник питания.

2 Тестирование схемы

Подключите черный щуп тестера к подходящей точке заземления на печатной плате (можно использовать контакт заземления входа, выхода или питания). Проверьте напряжения питания положительной и отрицательной полярности — они должны быть близки к ± 15 В (или к тому напряжению, какое источник питания должен обеспечить). Если заземление не подключено, Вы можете обнаружить, что питающие напряжения не равны. Вы даже можете получить ситуацию, когда напряжение положительной полярности (к примеру) составляет всего 2 вольта, а отрицательной — 28 В. Это верный признак того, что у Вас отключена нулевая шина питания или неисправен сам блок питания. Проверьте напряжение на выходе блока питания (снова). Если при этом измеряются правильные напряжения, а предусилитель не работает, то земля отсутствует или оборвана.

После того, как Вы убедились, что напряжения питания правильные, проверьте, не нагреваются ли операционные усилители. Как только Вы удостоверитесь, что нет проблем с питанием, осциллограф и генератор звука становятся Вашими самыми лучшими друзьями. Поиск неисправностей можно производить и только с помощью тестера, но это намного более трудоемко.

П римечание. Предполагается, что до этого пункта все начальные измерения проводились с защитными резисторами, установленными между источником питания и предусилителем и что схема питается от напряжений ± 15 В. Если используется другие напряжения питания, большинство пунктов остаются по-прежнему применимы, но если схема использует только одно напряжение питания, ссылка на «общую шину» (или «заземление») не применяется.

Затем убедитесь, что на всех выводах выходов ОУ присутствует нулевое напряжение. Хотя большинство схем будут работать даже с несколькими вольтами на выходе, это ненормально и следует найти причину этого. Любые выходы, напряжение на которых не близко к нулю, свидетельствуют о дефекте либо тестируемого каскада, либо предыдущего. Вернитесь с выхода на вход, пока не найдете каскад, где напряжение нормальное.

Если обнаружен операционный усилитель с аномальным выходным напряжением, проверьте также его входы. ОУ прекрасно усиливают постоянное напряжение, так же хорошо, как и переменное, поэтому ошибочное напряжение на выходе может быть просто результатом поступления на его вход постоянного напряжения. В рабочей линейной цепи на ОУ на двух входах должно быть одинаковое напряжение, но схема с высоким сопротивлением может легко обмануть.



Рис. 1 Разомкнутая входная цепь ОУ
На Рис. 1 показан пример эквивалентной схемы операционного усилителя с оборванным входным резистором из-за плохого паяного соединения. Для неинвертирующего входа единственным референтным напряжением является сопротивление утечки по самой печатной плате, которое будет очень высоким — это показано как Rp1, Rp2 (паразитное сопротивление). В этом примере при измерении выходного напряжения Вы видите 10,4 В постоянного напряжения. На контакте 2 Вы также замерите 945 мВ. Затем измеряете напряжение на контакте 3, который должен иметь то же напряжение, что и контакт 2, потому что это линейная схема.

Проблема заключается в том, что как только был подключен тестер, вход приобрел возврат на заземление и выходное напряжение устремилось к нормальному нулевому значению. Но Вы этого не увидите, поскольку к выходу тестер больше не подключен. Поэтому напряжение, измеренное на неинвертирующем входе, является нормальным, несмотря на то, что какое-то напряжение присутствует на выходе (оно может изменяться со временем). При подключении щупа ко входному выводу, входной конденсатор заряжается (или разряжается) и это в течение некоторого времени заставит схему выглядеть нормально. Если у Вас возникла эта проблема, то она обычно проявляет себя как наличие постоянного напряжение на выходе, которое медленно изменяется в плюс или в минус, в зависимости от типа операционного усилителя.

На самом деле в схеме, основанной на операционных усилителях, очень мало что может пойти не так. ОУ обычно или работают, или нет — неустойчивые состояния возникать могут, но они очень необычны. Можно предположить, что неисправными могут быть и новые операционные усилители и, хотя это, безусловно, возможно, но встречается крайне редко. На протяжении многих лет я создал сотни схем на ОУ и за все это время видел только несколько новых устройств, не работавших с самого начала.

Почти все неисправности с новой схемой, основанной на операционных усилителях, будут являться результатом ошибок монтажа. Легко ошибаться, используя плату прототипа, но такое намного менее вероятно с готовой печатной платой. Тем не менее, неправильное размещение резисторов или конденсаторов может иметь очень неожиданные результаты.

2.1 Индикаторный усилитель

Техника трассировки сигналов идеально подходит для схем на ОУ, особенно там, где есть несколько каскадов. Идеальный измеритель сигнала — это осциллограф, но его стоимость для любителей может не оправдаться. Это предположение может быть и не столь существенным — один местный поставщик электроники в Австралии продает базовый CRO осциллограф (с электронно-лучевой трубкой) менее чем за 130 долларов США. Подобные цены должны быть доступны и там, где Вы живете — их всегда стоит проверить. Катодный осциллограф — настолько полезный инструмент, что Вы быстро зададите себе вопрос, как вообще раньше выживали без него.

Предполагая, что осциллограф недоступен, Вам нужен небольшой усилитель мощности с подходящим динамиком — порядка пары ватт. Я не рекомендую наушники, т.к. Вы можете зондировать точку с высоким уровнем сигнала и подвергать слух риску повреждения.

Индикаторный усилитель требует большого усиления и важное значение имеет регулировка усиления (или громкости). Он должен также иметь высокий входной импеданс, чтобы не нагружал тестируемую цепь. Ничего необычного не требуется, хотя идеальным является высокоимпедансный буферизированный вход, за которым следует небольшой микросхемный усилитель мощности. Приведенная ниже схема основана на Проекте № 164, поэтому гляньте страницу этого проекта для получения дополнительной информации.



Рис. 2 Индикаторный усилитель
Подходящая схема показана выше. Она заменяет показанную первоначально, ее легче собрать и, вероятно, дешевле. Входной буфер на полевом транзисторе с PN-переходом (JFET) обеспечивает высокий входной импеданс, а микросхему усилителя LM386 можно использовать для управления небольшим громкоговорителем или наушниками. Если предложенный полевой транзистор недоступен, вместо него будут работать большинство других подобных, но может потребоваться изменить значение R3 (2,2 кОм), чтобы получить соответствующее напряжение на его истоке. Идеальная чувствительность будет при напряжении около 4 В, но обычно достаточно больше 1,5 В.

Схема будет достаточно эффективно раскачивать 8-омный динамик. Не сочтите, что показанная схема может быть использована для маломощного Hi-Fi — LM386 не является высококачественным усилителем. Не стесняйтесь использовать «настоящий» усилитель мощности (дискретный или интегральный), если это заставит Вас почувствовать себя лучше, но обычно не требуется больше, чем около 100 милливатт.

Максимальное усиление довольно высокое. В первом каскаде нет усиления, но LM386 можно переключать между коэффициентами усиления 20 и 200. Схема будет шумной, собирающей помехи и, как правило, довольно ужасной по качеству, но идеально подходит для простой задачи трассировки сигнала. При максимальном усилении частотная характеристика также довольно ограничена, но это не имеет значения. Все это для того, чтобы обеспечить отслеживание сигнала через схему и Вы сможете услышать все, происходящее в каждой точке на этом пути.

Если трассировщик никогда не будет использоваться с ламповыми усилителями, в качестве C1 может использоваться конденсатор с меньшим рабочим напряжением. Назначением R1, D1 и D2 является гарантия того, что переходные сигналы не повредят вход операционного усилителя, если подключить трассировщик к точке с высоким напряжением. Даже если Вы никогда не работаете с лампами, я все равно рекомендую поставить эти диоды. На каком-то этапе Вы, возможно, захотите услышать пульсацию питания усилителя мощности (например). Если Вы намерены исследовать ламповые усилители, я предлагаю использовать входной аттенюатор x 10 для осциллографа. Фактически, идеально использовать переключаемый щуп (x 1 – x 10) для осциллографа, а в качестве входного разъема идеально подойдет BNC.

Для тестирования исследуемого устройства можно использовать простой синусоидальный генератор, или же выход со звуковой карты ПК, проигрывателя компакт-дисков и т.д. Если Вы тестируете кроссоверную схему, необходимо использовать широкополосный шум (идеальным является розовый шум) или полный музыкальный сигнал. Если Вы используете одну частоту, то не сможете услышать, правильно ли работают фильтры, а если частота тестового сигнала слишком далека от частоты разделения кроссовера, Вы вообще ничего не услышите.

Чтобы использовать трассировщик сигналов, просто подайте свой тестовый сигнал на вход (-ы) и пройдитесь по каскадам от входа (прямо от источника сигнала) до выхода. Когда Вы найдете точку, где сигнал исчезает — значит, обнаружено главное место локализации дефекта. После этого Вы знаете, где сосредоточить свои усилия.

Индикаторный усилитель имеет большой коэффициент усиления, поэтому всегда начинайте с минимального усиления и повышайте его, пока не услышите сигнал. По мере прохождения через схему сигнал будет становиться громче (для предусилителя), или Вы услышите эффекты фильтров (для кроссоверных цепей или эквалайзеров). Вы можете проверить, как работают регуляторы громкости и что каждый активный каскад проводит сигнал.

Если у Вас есть осциллограф, используется точно такой же метод, за исключением того, что Вы смотрите на сигнал, а не слушаете его. Поскольку осциллограф не шумит, можно не беспокоиться о сигнале высокого уровня, создающем сильный шум.

В качестве альтернативы любому из перечисленных выше методов можно использовать милливольтметр переменного тока или даже цифровой мультиметр, включенный на измерение переменного напряжения. Эти методы не очень-то информативны — просто показания напряжения, без никакого уточнения, на что похож измеряемый сигнал. Дешевые цифровые мультиметры имеют, кроме того, ограниченный частотный диапазон и в большинство из них на входе нет разделительного конденсатора, поэтому все, что Вы измеряете, может даже быть постоянным напряжением.



Рис. 3 Отслеживание (трассировка) схемы предусилителя (Проект № 88)
Выше на рис. 3 Вы можете увидеть общий принцип трассировки для предусилителя — в данном случае, для Проекта № 88. Хотя я показал напряжения, измеренные в каждой точке, Вы не будете знать фактического напряжения, если не используете осциллограф или милливольтметр переменного тока. Нет никакой причины, запрещающей использовать одновременно милливольтметр и индикаторный усилитель. Предполагается, что входной сигнал — синусоидальный.



Рис. 4 Отслеживание (трассировка) схемы кроссовера (Проект № 09)
Рассмотрим затем Проект № 09 кроссовера. В данном случае я вновь применил синусоидальный сигнал, точно установленный на частоту разделения кроссовера. Показан уровень сигналов в каждой точке, но, конечно же, можно не увидеть (или услышать) точно то же самое из-за отклонения частоты сигнала и т.д. Поскольку фильтры очень крутые, обычно лучше использовать сигнал полного диапазона, чтобы что-либо услышать (или увидеть), независимо от частоты кроссовера. Помните, что уровень низкочастотного сигнала по-прежнему будет очень низким, если частота кроссовера установлена ​​ниже 50 Гц а используемый аудиосигнал не имеет существенного глубокого баса (который динамик индикаторного усилителя неспособен хорошо воспроизвести, если вообще может).

Если для тестирования используется синусоидальный сигнал, помните, что наклон фильтров P09 равен 24 дБ/октаву, поэтому даже небольшое изменение частоты синусоиды приведет к большим изменениям уровней переменного напряжения. Возможно, потребуется прокрутить частоту выше и ниже частоты раздела кроссовера, чтобы убедиться, что обе секции работают правильно.