1.1.2 单元电路的功能及调试的基本技能

单元电路一般是由各种分立元器件或集成电路组成的，它是能够完成某一电路功能的最小电路单位。一个或多个单元电路连接在一起就可构成具有某种功能的电子产品。在电子产品调试中，需要掌握单元电路的功能及调试单元电路的基本技能。通过介绍单元电路需要调试的项目、基本结构和调试方法等来讲授单元电路的功能和调试的基本技能。

1. 为什么单元电路需要调试

单元电路主要的放大器件是晶体管，为晶体管提供工作条件的器件是电阻器、电容器、和电感器等器件。由于晶体管制造工艺的因素，同一型号的晶体管的性能也有差异，例如晶体管的放大倍数，可能会有较大的差异。同样的电路在安装后，晶体管的集电极电流会有较大的差别。如果要满足设计要求，必须调整基极偏置电阻。对要求较为严格的电路，每生产一个单元电路都要经过调整偏置电阻的过程。这就是单元电路最基本的调试项目。

2. 基本单元电路的结构和调试方法

（1） 共发射极晶体管放大器的电路结构和调试方法

1） 共发射极晶体管放大器的电路结构。图1-21所示为共发射极晶体管放大器的电路结构。例如收音机、录音机的放大器常采用这种电路。其结构特点是发射极（e）接地，基极（b）输入信号，经放大后由集电极（c）输出信号。也就是说，输入信号是加载到晶体管基极和发射极之间，而输出信号又是取自晶体管的集电极和发射极之间，由此可见发射极为输入信号和输出信号的公共端，因而称共发射极晶体管放大器，这种电路常用做电压放大器。它具有电压放大的特点。晶体管电极常接有电阻器，它们是为该电极提供偏压的电阻器。设置偏压的值才能使晶体三极管工作在放大区，进行线性放大。如果偏压失常，晶体三极管就不能进行线性放大，或不能工作。

共发射极晶体管放大器单元电路中的两个偏置电阻 Rb1和 Rb2是通过电源给晶体管基极供电；负载电阻Rc是通过电源给晶体管集电极供电；两个电容器都是起通交流隔直流作用的耦合电容器；电阻器RL则是放大器输出的负载电阻。

晶体管的集电极电流受基极电流的控制，基极电流的变化会引起集电极电流的变化，集电极电流的变化量相当于β·Ib，β则为晶体管的电流放大倍数。

NPN型与PNP型晶体管放大器的最大不同之处在于供电电源：图1-21（a）所示为NPN型共发射极晶体管放大器单元电路，供电电源是正电源送入晶体管的集电极；图 1-21（b）所示为PNP型共发射极晶体管放大器单元电路，供电电源是负电源送入晶体管的集电极。

2） 共发射极晶体管放大器的调试方法。电路安装后要检查电路元器件的安装部位和焊点，看是否有错误；测量电源供电端与接地端之间是否有短路；用万用表检测电源和地线之间的电阻。

共发射极晶体管放大器的调试方法如图1-22所示。

调试的目标是使放大器输入具有幅度变化的交流信号时，输出信号得到不失真的放大。实际上是调整最佳基极电流。该放大器对信号的不失真放大是有限度的，当输入信号幅度达到一定值时会出现如图1-23所示的失真，即波形出现削顶，且上下对称。这是正常的。

如果基极电流调整不当，会出现如图1-24所示的波形。

调整基极偏置电阻，使输出信号波形正常时的集电极电流是放大器静态的电流值。调试后将电位器 RP 取下来，测量一下实际电阻，然后换一个等值的固定电阻器焊上，再将切断的集电极印制线断口处焊好。如图1-25所示。

（2） 共集电极晶体管放大器的电路结构和调试方法

1） 共集电极晶体管放大器的电路结构。图1-26所示为共集电极晶体管放大器的电路结构。它是晶体管集电极接地的放大器，从电路结构上看，NPN型晶体三极管的集电极接到电源上，对交流信号来说，由于电源和地线之间的阻抗很小，相当于集电极接地，如图1-27所示。基极输入信号，发射极输出信号，发射极上的电阻被称为负载电阻。

这种电路的特点是具有电流放大功能，电压输出的幅度没有放大。放大输出的信号相位与输入端相同。这种放大器常用做缓冲放大器。可带多个负载，因而又称射极跟随器，输出电压接近输入电压。输入阻抗高而输出阻抗低，它也作为阻抗变换器使用。共集电极放大器单元电路中的两个偏置电阻Rb1和Rb2是通过电源给晶体管基极（b）供电的；Re是晶体管发射极的负载电阻；两个电容器都是起通交流隔直流作用的耦合电容器；电阻器RL则是放大器的负载电阻。

与共发射极晶体管放大器一样，图1-26（a）所示的NPN型共集电极晶体管放大器，与图1-26（b）所示的PNP型共集电极晶体管放大器的最大不同之处也是供电电源的不同。

由于晶体管放大器单元电路的供电电源的内阻很小，对于交流信号来说+/-极间相当于短路。交流地等效于电源，也就是说晶体管集电极相当于交流接地。输入信号是加载到晶体管基极和发射极与负载电阻 Re之间，也就相当于加载到晶体管基极和集电极之间，输出信号取自晶体管的发射极，也就相当于取自晶体管发射极和集电极之间，因此集电极为输入信号和输出信号的公共端，放大器可称为共集电极晶体管放大器，常用于晶体管电流放大器电路中。

2） 共集电极晶体管放大器的调试方法。共集电极晶体管放大器的调试方法如图1-28所示，用电位器取代放大器基极的上偏置电阻，用低频信号发生器为放大器输入1 kHz正弦信号，将示波器探头接到放大器输出电容器的一端，观测输出信号波形，调整基极偏置电位器使输出信号波形不失真，正负波形对称。调试后用等值的电阻器取代电位器。

（3） 共基极晶体管放大器的电路结构和调试方法

1） 共基极晶体管放大器的电路结构。图1-29所示为共基极晶体管放大器的电路结构。其电路特点是基极作为交流接地端，信号由发射极输入，由集电极输出。它的最大特点是频带宽，常用做宽频带放大器。

共基极晶体管放大器单元电路中的四个电阻都是为了建立静态工作点而设置的，其中RC是集电极的负载电阻；RL则是放大器的负载电阻；两个电容器C1和C2都是起通交流隔直流作用的耦合电容器；电容器Cb是为了使基极的交流接地，起到去耦合的作用。

输入信号是加载到晶体管发射极和基极之间，而输出信号取自晶体管的集电极和基极之间，由此可见基极为输入信号和输出信号的公共端，因而称共基极晶体管放大器，常用于晶体管宽频带放大器电路中。例如收音机的高频放大器常采用这种结构。与共发射极晶体管放大器一样，图1-29（a）所示的NPN型共基极晶体管放大器与图1-29（b）所示的NPN型共基极晶体管放大器的最大不同之处也是供电电源的不同。

2） 共基极晶体管放大器的调试方法。共基极晶体管放大器的调试方法与上述两种放大器的调试方法相同。调试时，将图1-29中的Rb1用电位器代替。用信号源为C1提供输入信号，示波器的探头接到C2。调整基极偏置电位器的电阻值，使示波器观测的信号波形最佳，然后用等值电阻器代替电位器。

（4） 振荡电路的结构和调试方法

振荡电路在很多电子产品中得到了广泛应用，例如收音机、电视机、手机中的本机振荡器，录音机中的消磁振荡器，信号源中的振荡器等。

1） 电容三点式振荡器。晶体管放大器引入正反馈电路就会形成振荡器。

电容三点式振荡器是一种振荡器在反馈回路中使用 LC 电路来产生所需要的相移，并且可当做只让需要的振荡频率通过的谐振滤波器。

● 科耳皮兹振荡器。科耳皮兹振荡器的电路结构如图1-30所示。电容三点式振荡器连接负载的方式有两种，一种是以电容耦合的方式连接电阻值很小的负载，如图1-31 （a）所示；另一种是以变压器耦合的方式连接负载，以消除负载电阻的影响，如图1-31（b）所示。

● 克拉普振荡器。克拉普振荡器的电路结构如图1-32所示。在科耳皮兹振荡器的基础上进行变形后，而形成的振荡器是克拉普振荡器，与科耳皮兹振荡器的基本差异为谐振反馈电路里有一个新增电容器C3，它和电感器串联。

如果C3远小于C1和C2，所以振荡频率几乎完全由C3决定。因为C1和C2都有一端接地，所以晶体管结电容及其他杂散的电容都会与 C1及 C2相对于地端形成并联，使它们的实际值发生改变，然而 C3并不会受到影响，因此可以产生更准确且稳定的振荡频率。

2） 电感三点式振荡器。电感三点式振荡器又称哈特利振荡器，它与科耳皮兹振荡器类似，但反馈电路是由两个串联电感器和一个并联电容器组成的，其电路结构如图1-33所示。

3） 变压器式振荡器。变压器式振荡器又称阿姆斯特朗振荡器，这种振荡器使用变压器耦合的方式，反馈一部分输出信号电压，其电路结构如图1-34所示。因为变压器次级线圈或是“反馈线圈”的缘故，这种振荡器有时候会称为“反馈”振荡器，其中变压器次级线圈可以提供反馈，使振荡现象得以继续。阿姆斯特朗振荡器的引用并不像科耳皮兹、克拉普和哈特利振荡器那么普遍，主要是因为变压器尺寸太大及成本高等缺点。其振荡频率是由初级线圈的电感器（L1）和电容器（C1）并联决定的。

4） 振荡器的调试方法。振荡器的调试是使振荡器的振荡频率符合产品要求，主要调整谐振电路中的电感器或电容器。调试方法如图1-35所示。将振荡器的输出端接到频率计数器和示波器上。调整电感值或电容值时监测输出信号波形和频率计数器的显示数字。通过调整使波形和频率满足产品的要求。

3. 单元电路功能的识别方法

常用单元电路的种类很多，不同的单元电路的具体识别方法也有所不同，但各单元电路之间也具有一定的共同性。对单元电路功能的识别可通过以下几种方法进行。

（1） 对有源电路的识别

有源电路是指需要直流电压才能工作的电路，如放大器、振荡器、信号处理器等，很多单元电路都是有源电路。对有源电路进行识别时首先要分析电路的直流通路，此时应将电路图中的所有电容器看成开路（电容器有隔直流的特性），将所有的电感器看成短路（电感器有通直流的特性）。对于直流电路的识读方法一般是先从右向左，再从上向下。

如图1-36所示为分负载放大器电路。通过它可以获得大小相等，方向相反的两个激励信号。在电路中，VT管工作在甲类放大状态，R3和R4分别是集电极负载电阻和发射极负载电阻，且R3≈R4。

R1、R2和VD构成VT管的分压式偏置电路，其中VD用来对VT管的工作温度的补偿。输入信号Ui经C1耦合到VT 管基极，经放大后的信号分别从集电极和发射极输出。由于集电极与基极的信号电压相位相反，而发射极与基极的信号电压相位是同相的，这样Uo1和Uo2信号电压相位是反相的。由于R3≈R4，又因为集电极电流约等于发射极电流，因此只要电路设计恰当，Uo1、Uo2大小是相等的，这样通过 VT 分负载放大器便可以获得大小相等、方向相反的两个激励信号。

（2） 利用分析信号传输过程对单元电路的功能进行识别

信号传输过程的分析是指信号在单元电路中如何从输入端传输到输出端，信号在这一传输过程中受到了怎样的处理（如放大、衰减、控制等）。信号传输的识读方向一般是从左向右进行的。

如图1-37所示为复合互补对称式OTL功率放大电路。电路中，VT1、VT2构成差分输入级电压放大器，VT3是推动管，VD4和VD5为功率放大输出管的静态偏置二极管， VT6～VT9构成复合互补对称式OTL电路，是输出级电路。其中VT6和VT7为两只NPN型同极性复合管，它等效成一只NPN型晶体管，VT8和VT9是PNP型和NPN型复合管，等效成一只PNP型晶体管。

输入信号 Ui经 C1耦合，加到 VT1 管基极，经放大后从其集电极输出，直接耦合到VT3管基极，放大后从其集电极输出。VT3管集电极输出的正半周信号经VT6和VT7放大，由C7耦合到SP1中，VT3管集电极输出的负半周信号经VT8和VT9放大，由C7耦合到SP1中，在SP1上获得一个完整的正、负半周信号。

（3） 利用分析元器件的作用对单元电路的功能进行识别

对元器件的作用进行分析是指研究元器件在电路中起什么作用，主要应从直流和交流两个角度去分析元器件的作用。

图1-38所示为电视机中预中放的电路结构，其元器件的安装位置如图1-39所示。预中放电路是由Q101和X101等部分构成的。Q101和偏置元件构成共发射极中频放大器，中频信号经耦合电容器C101加到Q101的基极，经放大后由集电极输出，然后再经耦合电容器C103加到声表面波滤波器X101的输入端（耦合电容器具有隔直流的作用）。电感器L101与Q101的集电极负载电阻器R106并联，利用L101对高频信号阻抗高的特性来补偿预中放的高频特性。