特征圖示原理及應(yīng)用

您想過(guò)嗎，當(dāng)您的電子設(shè)備遭遇災(zāi)難性的故障，系統(tǒng)無(wú)法加電，或者不敢加電時(shí)，您能用什么手段來(lái)檢查故障呢？除了萬(wàn)用表量電阻，還有什么好用？恐怕沒(méi)有。這是為什么？那么多的儀器儀表，居然都用不上！這說(shuō)明什么？原來(lái)，現(xiàn)有的儀器儀表，多數(shù)都是用來(lái)測(cè)試電能與電信號(hào)的，并非測(cè)電路的。這就是說(shuō)：第一、電能電信號(hào)與電路，不是一回事；第二、真正用于電路本身的測(cè)試儀器，少得可憐！這么簡(jiǎn)單的問(wèn)題，以前誰(shuí)去想它！現(xiàn)在，一起來(lái)想想，很有意義！
??兩種不同的物質(zhì)，兩類不同的儀器設(shè)備
電能與電信號(hào)是能量形式的物質(zhì)，可統(tǒng)稱為電能；電路與元器件是質(zhì)量形式的物質(zhì)，
可統(tǒng)稱為電路。電學(xué)領(lǐng)域的物理量，因此分為電能參數(shù)與電路參數(shù)。例如，電流、電壓是電能參數(shù)，電阻、阻抗才是電路參數(shù)。相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器，也就有了電能儀器與電路儀器之分。例如，電壓表、示波器是電能儀器，歐姆表和電路板自動(dòng)測(cè)試儀則是電路儀器。元器件測(cè)試儀器也可歸于電路儀器。目前，在線測(cè)試的電路儀器，其實(shí)只有三種：1、歐姆表，2、自動(dòng)測(cè)試儀，3、特征圖示儀（本文所推廣，同類產(chǎn)品叫TRACKER-追蹤儀）。其它，除開(kāi)元器件測(cè)試儀器，全是電能儀器。
??兩類儀器在電路診斷中的作用，電路診斷中的無(wú)奈
電路儀器，專門用于電路本身的測(cè)試，無(wú)用質(zhì)疑。電能儀器，除了用于電能的測(cè)試，也
常常用作電路診斷，然而，這種診斷是間接的，只能確定故障的部位或區(qū)域，并不能最終斷定出事的元件。我國(guó)此前的電路診斷，除自動(dòng)測(cè)試儀能直接指出故障元件，多數(shù)人還只能靠萬(wàn)用表查故障。顯然，它的效能有限，在很大程度上，是靠著‘維修經(jīng)驗(yàn)’與試探性的‘元件拆換’來(lái)解決問(wèn)題。這里存在著相當(dāng)?shù)拿つ啃?，維修品質(zhì)難以保障，也是事出無(wú)奈！久而久之，習(xí)以為常，形成了這種粗放的、‘經(jīng)驗(yàn)加拆換’的傳統(tǒng)修理模式?！疅o(wú)奈’變成了‘天經(jīng)地義’。
現(xiàn)實(shí)中，一些價(jià)格高于萬(wàn)元的電路儀器，國(guó)外企業(yè)比國(guó)內(nèi)企業(yè)用得多，沿海企業(yè)比內(nèi)地企業(yè)用得多。對(duì)此，首先應(yīng)當(dāng)明白，這種差異是觀念的差異，是品質(zhì)意識(shí)的差距！其次，應(yīng)當(dāng)盡量為電子業(yè)界提供價(jià)廉物美的電路儀器，這是縮小差距提升技術(shù)文明的重要措施。
有了上面的認(rèn)識(shí)，就應(yīng)該重視電路測(cè)試的學(xué)術(shù)研究和電路儀器的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。
??特征圖示儀是電路儀器的新品種，體現(xiàn)著新的電路測(cè)試?yán)砟?BR>本文所述的特征圖示儀用于電路測(cè)試，將其伏安特性，以曲線圖形顯示出來(lái)。它是電路儀器的新品種。它運(yùn)用叫做ASA（Analog Signature Analysis）的伏安特征分析技術(shù)。
特征分析就是，以某種特性或參數(shù)為依據(jù)，對(duì)事物作出“對(duì)不對(duì)”即Go-NoGo的判定。
特征分析是廣義的，區(qū)別的關(guān)鍵在特征。我們這里，以電路或器件的阻抗特性做特征，也可稱其伏安特征。這種稱謂，既簡(jiǎn)明又準(zhǔn)確。它明確地表明，自己是電學(xué)領(lǐng)域里的模擬量。也就是說(shuō)，伏安特征分析就是對(duì)電路及器件的阻抗特性進(jìn)行的模擬特征分析，即ASA（Analog Signature Analysis）。
?作為電路診斷技術(shù)，伏安特征分析是不加電的在線測(cè)試，無(wú)須編程與測(cè)架，有“學(xué)習(xí)”和“比較”兩種操作模式，使用起來(lái)如同萬(wàn)用表測(cè)電阻一樣簡(jiǎn)便，而且，適用面寬。用于元器件篩選測(cè)試，同樣是‘多面手’。 無(wú)論什么器件、何種封裝；無(wú)論模擬電路，還是數(shù)字電路，只要測(cè)針能觸到，它都能用上。
2.?測(cè)試原理、技術(shù)要素
描述電路與器件電氣特性，最權(quán)威的方式，就是它們的伏安特性曲線。因此，用伏安特
性曲線做特征，來(lái)判定電路狀態(tài)正常與否，是最可信的。特征圖示儀是用來(lái)測(cè)取電路伏安特征的專用儀器。特征圖示儀，英譯Signature Tracer，縮寫ST。
??工作原理
特征圖示儀的工作原理如下圖所示。它以正弦掃描電壓通過(guò)一限流電阻對(duì)被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生激勵(lì)，引發(fā)電路端點(diǎn)上的響應(yīng)，即電流依電壓的變化而變化。對(duì)選定的電路端點(diǎn)，激勵(lì)條件確定時(shí)，其響應(yīng)即伏安特征是唯一確定的；伏安特征如有變異，意味著電路電氣特性的變異，這必定是電路元件損傷或電路結(jié)構(gòu)變化（短路或斷線）所致。這種分析有助于技術(shù)人員找出已經(jīng)損傷或即將損傷的元件。
??技術(shù)要素——三種激勵(lì)參數(shù)：Vs、Fs、Rs
特征圖示儀可以產(chǎn)生這種激勵(lì)并采測(cè)電路端點(diǎn)上的響應(yīng)，測(cè)得數(shù)據(jù)以曲線形式，即伏安特征顯示在LCD顯示器上。它能改變掃描幅度Vs、掃描頻率Fs與限流電阻Rs三者的數(shù)值，以適應(yīng)各種測(cè)試需求。它具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸?shù)榷囗?xiàng)數(shù)字化的智能，使儀器有“學(xué)習(xí)”與“對(duì)比”兩種工作模式，以及與其它電腦聯(lián)機(jī)的功能。
電路端點(diǎn)伏安特性（阻抗特性）是電路的固有特性，不會(huì)依外部條件而改變，但是，伏安特征卻會(huì)因激勵(lì)條件的不同而顯現(xiàn)不同。
?掃描幅度Vs、掃描頻率Fs與限流電阻Rs是影響特征形狀的三個(gè)基本要素。測(cè)試時(shí)，須對(duì)三者選擇合適的數(shù)值，以得到盡可能鮮明的特征圖形或滿足某種診斷需求。
?在線進(jìn)行的測(cè)試過(guò)程無(wú)須系統(tǒng)加電，此時(shí)被測(cè)電路的狀態(tài)，正好與‘除源’后的電路模型相對(duì)應(yīng)。因此，對(duì)電路伏安特征的辨析，是有律可循的。
??基本規(guī)律——四種典型特征
在‘除源’的電路模型中，各種元件都可歸于其伏安特征如下圖所示的電阻、電容、電感、半導(dǎo)體二極管等四種基本類型。同理，電路結(jié)構(gòu)無(wú)論多復(fù)雜，端點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）之間的伏安特征，都是這四種元件基本伏安特征的組合。
一個(gè)簡(jiǎn)單的組合例子如下圖。圖中示出一個(gè)電阻和一個(gè)發(fā)光二極管兩者獨(dú)立的伏安特征，也給出它們并聯(lián)后組合的伏安特征。