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王晨明(郴州医专,湖南郴州423000)
[摘要]本文对ECG-5151型心电图机非浮地±9V电压产生电路进行了系统的分析,阐述了振荡三极管从导通到饱和,再从饱和到截止的每一个细节,并联系维修实例,使理论与实践紧密结合。
[关键词]振荡器;集成运算放大器;稳压电路
[中图分类号]R540.4+1[文献标识码]C[文章编号]1007-7510(2002)09-0052-02
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ECG-5151型心电图机非浮地±9V电压产生电路的工作程序是先将直流电变为交流电,再将交流电变为直流电,从而实现了由一种直流电压变为另外两种直流电的转换,这种形式亦称为直流/直流转换方式。
1电路结构电路如图1所示。主要由四部分组成;集成运算放大器IC401;三极管Q402、Q403和变压器T401所组成的振荡器;整流滤波电路D405、D406、C405、C406;最后是由集成稳压块IC402和IC403所组成的直流稳压电路。
2工作原理恒流源电路由场效应管Q401和电阻R401组成,它们为硅稳压二极管D401提供一个稳定的工作电流,D401的稳压值为3.5V,该电压通过R402加到IC401的反相输入端,而同相输入端的电压比反相输入端低0.7V左右,IC401与输入电阻R402和反馈电阻R407组成了所谓反相比例放大器,闭环电放大倍数KF=-R407/R402,这样,IC401输出一个固定的低电位。这一低电位使Q402具备了导通的条件(发射结加上了正向电压),同时Q403也具备了导通的条件(Q403的基极电位高于发射极电位),于是Q403也具备了导通的条件(Q403的基极电位高于发射极电位),于是Q402和Q403串联导通,Q403由+12V电源开始供电到导通,是一个电流(基极电流、集电极电流和发射极电流)增加的过程,而集电极电流必然要通过T401的初级绕组1～2才能到达Q403的集电极,由于绕组1～2中的电流在增加,所以必然在绕组3～4中产生感应电动势,而感应电动势的方向又恰好是3端为正4端为负(感应电动势的正负由线圈的环饶方向决定),绕组3～4的感应电动势通过R410和C403反馈到Q403的发射结,此电压刚好为一正向电压,这一电压使Q403进一步导通,集电极电流达到最大值(同时铁芯内的磁通也趋于饱和),磁通的变化率减小,根据法拉第电磁感应定律(感应电动势与磁通变化率成正比),绕组3～4的感应电动势减小,Q403发射结上的正向电压减小,基极电流减小,集电极电流减小,同样,这个减小的集电极电流必然要通过绕组1～2,这时在绕组3～4中感应电动势的方向(根据楞次定律)已经改变为3端为负,4端为正,Q403发射结得到的是反向电压,于是,Q403由导通转变为截止。由于IC401的持续作用(IC401始终输出一低电位),又使Q403由截止变为导通,如此不停地交替导通和截止,在T401的次级绕组5～6、7～8中产生交流电压,再经过整流、滤波和集成稳压,得到+9V的两级直流电压。
3维修工具最基本的维修工具是指针式模拟万用电表,主要是使用它的电阻挡和交流电压挡,当测量交流电压时,一般的指针式万用电表的工作频率范围是45～2000Hz[2](除MF10型万用电表的频率范围较宽,能够达到5000Hz以外),超过这个频率范围(过高或过低),都会给测量结果带来较大的误差,而ECG-5151型心电图机±9V电压产生电路的工作频率已经达到40kHz(有的心电图机是15kHz、30kHz或50kHz不等),为此,需要准备一台音频晶体管毫伏表(也称电子电压表,工作频率范围在20Hz～1MHz之间),专门用来测量交流电压。为了提高检测速度与效率,还可备用一台电子示波器(例如一种通用性较强的日本产的V～212型双踪示波器,它的频宽能够达到20MHz),可显示出电信号的瞬时值及信号波形(图像),方便地测量出信号的幅度、频率、相位等参数。
4维修思路当确认故障范围已经在±9V电压产生电路时,可根据信号的流程,按照从前往后的顺序逐级检查,先查+12V直流电压,它是±9V电压产生电路的供电电压,+12V电压不准(偏高、偏低、不稳定或带负载能力很差等)都会导致后面的各个环节不能正常工作。接着查集成运放IC401,看反相输入端和同相输入端的输入电压是否正常,测量IC401的输出端是否为低电位,以便确定IC401的放大功能正常与否。再查三极管Q402,它是连接集成运放和振荡器的中间环节,查振荡三极管Q403是否工作在饱和与截止状态,LC选频电路是否正常,振荡变压器是否有输出,整流滤波如何,最后查两只集成稳压块的性能,注意不要忘记检查直流反馈电路。
5维修实例
5.1实例1无±9V电压输出。考虑到±9V两组电压的整流、滤波和稳压电路同时出现故障的可能性很小,因此先查公共电路,用毫伏表测量绕组1～2的交流电压,为0,用示波器观察Q403的基极电压波形,没有出现矩形波,说明振荡器没有工作,关机后用万用电表电阻挡测量Q402,发射结断路。
5.1实例2无-9V电压输出,但+9V电压正常。由于有一组输出电压正常,因此可以断定公共电路(即集成运放和振荡器)没有问题,故障一定出现在-9V的局部电路上,测量IC4037脚的直流输入电压,为0,再往前测D406,断路。像ECG-5151型心电图机这种直流/直流电压变换器,在其它类型的心电图机中也有广泛的应用,因此,掌握直流/直流电压变换器的基本工作原理,围绕振荡器这一中心环节,维修工作就会变得有条不紊、先后有序、得心应手。
[参考文献]
[1]张世真,查忠河,杨淑华.心电图机检修技术[M].北京:人民军医出版社,1993.40.
[2]梅屯.常用电子仪表的使用与维修[M].北京:人民邮电出版社,1997.
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