楊宇明

（北京正達(dá)時代電子技術(shù)有限公司，北京 100083）

0 引言

實際電路維修中會有這樣的場景，老李對一好一壞2塊電路板進(jìn)行VI曲線對比測試，每一個器件都逐一對比，但沒有發(fā)現(xiàn)問題。出現(xiàn)這種情況的原因主要有2個：①器件存在故障，但管腳阻抗特性無變化，VI曲線測試沒有作用；②器件存在故障，管腳阻抗特性有明顯變化。但是，老李遇到的卻是VI曲線測試盲區(qū)的問題。

VI曲線測試盲區(qū)是指VI曲線無法反映器件的特性或量值。比如，電路結(jié)點中有PN結(jié)，VI曲線反映的只是一個電容。明明是一個10 kΩ電阻，VI曲線反映的竟然是短路。VI曲線測試盲區(qū)問題比較突出，經(jīng)常漏檢電路信息和漏檢器件故障。由于缺乏系統(tǒng)性研究，VI曲線測試盲區(qū)問題存在許多知識空白。下面結(jié)合理論分析和實踐經(jīng)驗，系統(tǒng)總結(jié)VI曲線測試盲區(qū)問題的成因和形式。北京正達(dá)時代電子技術(shù)有限公司電路板維修中心經(jīng)歷過不少實測案例，5cVI曲線也帶來思路啟發(fā)，對于本研究有很大幫助。

1 VI曲線測試盲區(qū)問題的成因

1.1 VI曲線測試

在電路的2個結(jié)點之間施加1個一定幅度和頻率的周期信號，在顯示坐標(biāo)上形成一條電流隨電壓變化的函數(shù)曲線，即VI曲線。VI曲線能反映器件管腳和電路結(jié)點相互之間的阻抗特性，適用于電路維修和器件檢測。直接觀察或兩者對比VI曲線的過程稱作VI曲線測試[1]。

圖1中，上排從左至右分別為對電阻、正向PN結(jié)、電容進(jìn)行VI曲線單獨測試；下排從左至右分別為對正向PN結(jié)和電阻、電容和電阻、電容和正向PN結(jié)進(jìn)行VI曲線對比測試。

1.2 VI曲線兩軸測試盲區(qū)

VI曲線窗口x軸為電壓，y軸為電流。當(dāng)采用±4V·4mA窗口測試1 kΩ電阻時，VI曲線是一條±2 V區(qū)間的45°函數(shù)曲線。阻值越大，VI曲線越趨近x軸。阻值越小，VI曲線越趨近y軸（圖 2）。

VI曲線測試靈敏度向兩軸方向越來越低。比如：1 kΩ和2 kΩ（500 Ω）VI曲線差別明顯，但是 10 kΩ 和大于 10 kΩ（更趨近 x軸）以及100 Ω和小于100 Ω（更趨近y軸）VI曲線差別不明顯。當(dāng)VI曲線重合于x軸或y軸，則無法進(jìn)一步反映阻值變化。

VI曲線重合于坐標(biāo)兩軸，處于窗口邊界，會形成VI曲線兩軸測試盲區(qū)，又分為x軸測試盲區(qū)和y軸測試盲區(qū)。顯然更希望VI曲線出現(xiàn)在45°線區(qū)域，以便觀察VI曲線形狀或位置的細(xì)微變化。

圖1 6個VI曲線測試窗口

1.3 VI曲線坐標(biāo)系

圖2 電阻VI曲線的變化規(guī)律

圖3 10 kΩ坐標(biāo)系中10 kΩ電阻VI曲線

在±4 V·4 mA 窗口中，45°線對應(yīng)的是1 kΩ阻值。稱作：VI曲線阻抗中值?！? V·4 mA窗口特點是：4 V/4 mA=1 kΩ，因此簡稱1 kΩ坐標(biāo)系。窗口45°線區(qū)域測試靈敏度最高。對于遠(yuǎn)離45°線區(qū)域的VI曲線，應(yīng)另選適合的坐標(biāo)系，使VI曲線盡量趨近45°線區(qū)域。這很像指針式萬用表電阻擋量程的設(shè)置。

例如：10 kΩ電阻在 1 kΩ坐標(biāo)系中是一條接近水平的VI曲線，不易分辨。換成10 kΩ坐標(biāo)系，10 kΩ電阻出現(xiàn)在45°線區(qū)域（圖3）。

±4 V·400 μA 窗口特點是 4 V/400 μA=10 kΩ，因此簡稱10 kΩ坐標(biāo)系。VI曲線窗口電壓和窗口電流的比值是VI曲線坐標(biāo)系。例如，±8 V·8 mA 窗口是 1 kΩ 坐標(biāo)系，±2 V·20 μA窗口是100 kΩ坐標(biāo)系。

1.4 調(diào)整VI曲線坐標(biāo)系

正達(dá)電路測試儀有5種坐標(biāo)系，分別為100 Ω，1 kΩ，10 kΩ，100 kΩ，470 kΩ。為了使VI曲線處于最佳顯示范圍，調(diào)整坐標(biāo)系的基本原則是：①VI曲線過于趨近x軸，應(yīng)調(diào)高坐標(biāo)系；②VI曲線過于趨近y軸，應(yīng)調(diào)低坐標(biāo)系。

調(diào)整坐標(biāo)系其實就是在調(diào)整VI曲線測試信號源的內(nèi)阻R（圖4a）。被測器件與內(nèi)阻R串聯(lián)。一旦選擇好內(nèi)阻R后，內(nèi)阻R不再改變，所以VI曲線電壓和電流的變化僅由被測器件阻抗所決定。

根據(jù)串聯(lián)電路分壓特點不難理解：一旦選擇1 kΩ坐標(biāo)系后，例如±4 V·4 mA窗口，為什么測試1 kΩ電阻會形成一條±2 V·2 mA 區(qū)間 45°VI曲線（圖 4b）。

電阻VI曲線變化范圍是第1象限和第3象限以及坐標(biāo)兩軸，線端處于正電壓/正電流最大值連線和負(fù)電壓/負(fù)電流最大值連線。阻值越大，VI曲線越趨近x軸；阻值越小，VI曲線越趨近y軸。

圖4 VI曲線測試原理

調(diào)整坐標(biāo)系還有一個形象記憶法：VI曲線處于x軸可看成電壓源，電壓源特點是內(nèi)阻小。要改變VI曲線趨勢應(yīng)調(diào)高坐標(biāo)系。VI曲線處于y軸可看成電流源，電流源特點是內(nèi)阻大。要改變VI曲線趨勢應(yīng)調(diào)低坐標(biāo)系。VI曲線處于45°線可看成內(nèi)阻與負(fù)載匹配的信號源，負(fù)載信號功率最大，VI曲線測試靈敏度也最高。

1.5 VI曲線最佳顯示范圍

VI曲線最佳顯示范圍是指測試靈敏度最高的區(qū)域，處于坐標(biāo)系的0.3～3倍區(qū)域。以測試電阻為例。坐標(biāo)系為100 Ω，1 kΩ，10 kΩ，100 kΩ，470 kΩ 時，最佳顯示范圍分別為 30～300 Ω，300 Ω～3 kΩ，3～30 kΩ，30～300 kΩ，150 kΩ～1.5 MΩ。通過調(diào)整坐標(biāo)系，正達(dá)電路測試儀VI曲線最佳顯示范圍能夠完整覆蓋30 Ω～1.5 MΩ全部區(qū)域，無遺漏、無死角。VI曲線在最佳顯示范圍之外區(qū)域也具有一定的辨識度，但測試靈敏度向兩軸方向逐漸降低，直至出現(xiàn)VI曲線兩軸測試盲區(qū)。

以上關(guān)鍵詞是“調(diào)整坐標(biāo)系”，首先是“要調(diào)整”，其次是“會調(diào)整”。否則，不僅VI曲線無法處于最佳顯示范圍，還會出現(xiàn)VI曲線測試盲區(qū)。

1.6 造成VI曲線測試盲區(qū)的根本原因

VI曲線測試有5種坐標(biāo)系，每一種坐標(biāo)系只能覆蓋部分區(qū)域的阻抗故障，無法用一個坐標(biāo)系覆蓋全部區(qū)域的阻抗故障。從總體而言，勢必會形成測試盲區(qū)。這就是實際電路維修中的結(jié)點全域阻抗故障難題。

VI曲線兩軸測試盲區(qū)只是現(xiàn)象，成因在于5種坐標(biāo)系。另外，測試頻率/掃描電壓/掃描波形/掃描點數(shù)等因素也會影響某些類型器件的VI曲線測試靈敏度，但遠(yuǎn)無法和坐標(biāo)系原因相比。

2 VI曲線測試盲區(qū)問題的形式

本文對電阻、電容、PN結(jié)（二極管）這3種常用器件VI曲線測試盲區(qū)進(jìn)行歸納分析。VI曲線測試方式為：3種器件單獨測試和3種器件兩兩并聯(lián)測試，歸納為30種盲區(qū)形式。

需要重要說明的是：

（1）電路板上器件絕不止有這3種，電路結(jié)點并聯(lián)關(guān)系也絕不只是兩兩并聯(lián)。實際VI曲線測試盲區(qū)問題更復(fù)雜。分析這30種盲區(qū)形式，是為了明確思路、掌握方法。

（2）盲區(qū)形式必須明確是x軸測試盲區(qū)還是y軸測試盲區(qū)，這是消除盲區(qū)的方法依據(jù)。消除x軸測試盲區(qū)應(yīng)調(diào)高坐標(biāo)系，消除y軸測試盲區(qū)應(yīng)調(diào)低坐標(biāo)系。

（3）電路結(jié)點并聯(lián)特點：并聯(lián)后阻值比任何一個支路阻值都小。所以并聯(lián)關(guān)系中阻值最小器件的VI曲線形狀對結(jié)點VI曲線形狀影響最大。這是分析并聯(lián)結(jié)點VI曲線形狀的基礎(chǔ)。

2.1 VI曲線測試盲區(qū)[01]和[02]——電阻兩軸測試盲區(qū)

【盲區(qū)01】：電阻x軸測試盲區(qū)。特點：水平開路形式VI曲線（圖5b）。

【盲區(qū)02】：電阻y軸測試盲區(qū)。特點：垂直短路形式VI曲線（圖 5f）。

問題[01]：測試200 kΩ電阻采用哪種坐標(biāo)系？

應(yīng)采用100 kΩ或470 kΩ坐標(biāo)系。100 kΩ坐標(biāo)系效果稍好一些。實踐經(jīng)驗表明，電阻視覺可分辨極限大致為坐標(biāo)系0.03～30倍，最佳顯示范圍處于坐標(biāo)系0.3～3.0倍。例如：1 kΩ坐標(biāo)系對電阻的視覺可分辨極限是30 Ω～30 kΩ之間，最佳顯示范圍是300 Ω～3 kΩ。

圖5 5坐標(biāo)系中電阻VI曲線

2.2 VI曲線測試盲區(qū)[03]和[04]——電容兩軸測試盲區(qū)

【盲區(qū)03】：電容x軸測試盲區(qū)。特點：水平開路形式VI曲線（圖 6b）。

【盲區(qū)04】：電容y軸測試盲區(qū)。特點：垂直短路形式VI曲線（圖 6f）。

圖6 5坐標(biāo)系中電容VI曲線

問題[02]：為什么圖6中沒有標(biāo)注容值？

電容VI曲線除受坐標(biāo)系影響外，同測試頻率因素密切相關(guān)。測試頻率設(shè)置不同，電容VI曲線形狀也不同。但是電容VI曲線形狀在5坐標(biāo)系中的變化趨勢是確定的。坐標(biāo)系由低到高，電容VI曲線由越趨近（或重合）x軸到越趨近（或重合）y軸變化。具體為：重合于x軸→環(huán)繞x軸橢圓形VI曲線→收縮為正圓形VI曲線→環(huán)繞y軸橢圓形VI曲線→重合于y軸。

問題[03]：為什么電容會形成閉合環(huán)形VI曲線？

電容特性：電流相位超前電壓相位90°。因此對電容施加具有對稱性的正弦波和三角波掃描波形時，會形成垂直于兩軸的橢圓形或正圓形的閉合環(huán)形VI曲線穩(wěn)態(tài)波形。

問題[04]：在同一個坐標(biāo)系中，不同容值VI曲線如何變化？

Xc＝1／（2πfC），容抗和容值成反比。即：在同一個坐標(biāo)系中，容值越小，VI曲線越趨近x軸；容值越大，VI曲線越趨近y軸。容值由小到大具體為：重合于x軸→環(huán)繞x軸橢圓形VI曲線→收縮為正圓形VI曲線→環(huán)繞y軸橢圓形VI曲線→重合于y軸。

2.3 PN結(jié)VI曲線

以正向PN結(jié)/反向PN結(jié)/雙向PN結(jié)3個器件在5坐標(biāo)系中VI曲線變化情況為例（圖7～圖9）。雙向PN結(jié)雖然是并聯(lián)結(jié)點，但由于是同種類型器件，所以看成一個器件。

問題[05]：為什么隨著坐標(biāo)系的增加，PN結(jié)VI曲線導(dǎo)通部分越趨近y軸？

PN結(jié)特性：PN結(jié)導(dǎo)通電流越大，導(dǎo)通壓降越高。導(dǎo)通電流越小，導(dǎo)通壓降越低。之間的浮動壓差約為0.2 V。隨著坐標(biāo)系增加，PN結(jié)導(dǎo)通電流減小，所以導(dǎo)通壓降也會減小。

問題[06]：PN結(jié)VI曲線盲區(qū)問題是不是最簡單？

單獨測試PN結(jié)VI曲線沒有盲區(qū)，這點比電阻和電容簡單。但是數(shù)字器件以及許多模擬器件管腳對地VI曲線幾乎都是反向PN結(jié)和雙向PN結(jié)形式VI曲線，這2種形式VI曲線遍布在電路板上。PN結(jié)VI曲線特點是：同一條VI曲線上既有導(dǎo)通特性，又有近似于斷路的截止特性。因此PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點的盲區(qū)問題更加復(fù)雜。

圖7 5坐標(biāo)系中正向PN結(jié)VI曲線

圖8 5坐標(biāo)系中反向PN結(jié)VI曲線

圖9 5坐標(biāo)系中雙向PN結(jié)VI曲線

2.4 VI曲線測試盲區(qū)[05]～[10]——電阻/電容并聯(lián)結(jié)點兩軸測試盲區(qū)

【盲區(qū)05】：電阻/電容并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)①（兩者處于x軸測試盲區(qū)）。特點：水平開路形式VI曲線（圖10b）。

【盲區(qū)06】：電阻/電容并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)②（電阻處于x軸測試盲區(qū)）。特點：電容形式VI曲線（圖10c）。

【盲區(qū)07】：電阻/電容并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)③（電容處于x軸測試盲區(qū)）。特點：電阻形式VI曲線（圖10d）。

【盲區(qū)08】：電阻/電容并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)①（兩者處于y軸測試盲區(qū)）。特點：垂直短路形式VI曲線（圖10e）。

【盲區(qū)09】：電阻/電容并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)②（電阻處于y軸測試盲區(qū)）。特點：垂直短路形式VI曲線（圖10e）。

【盲區(qū)10】：電阻/電容并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)③（電容處于y軸測試盲區(qū)）。特點：垂直短路形式VI曲線（圖10e）。

圖10 電阻/電容并聯(lián)結(jié)點兩軸測試盲區(qū)

問題[07]：盲區(qū)[08]～[10]這3種情況VI曲線形狀一樣？

結(jié)點VI曲線形狀由處于y軸測試盲區(qū)器件VI曲線形狀決定。簡單地說就是，不管是全都短路，還是只有一個器件短路，結(jié)果都是短路。后面還有這種盲區(qū)形式，不再贅述。

問題[08]：電容VI曲線為什么傾斜？

傾斜是電阻/電容并聯(lián)結(jié)點（或單獨故障電容）VI曲線典型形狀（圖10f）。由于是10 kΩ坐標(biāo)系，根據(jù)電容VI曲線傾角，阻值約為5 kΩ。

2.5 VI曲線測試盲區(qū)[11]～[16]——電阻/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)

【盲區(qū)11】：電阻/正向PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)①（電阻處于y軸測試盲區(qū)）。特點：垂直短路形式VI曲線。

【盲區(qū)12】：反向PN結(jié)。

【盲區(qū)13】：雙向PN結(jié)。

【盲區(qū)14】：電阻/正向PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)②（電阻接近于y軸測試盲區(qū)）。特點：接近y軸電阻形式VI曲線（圖11）。消除方法：調(diào)低坐標(biāo)系（圖12）。

【盲區(qū)15】：反向PN結(jié)。

【盲區(qū)16】：雙向PN結(jié)。

問題[09]：盲區(qū)[14]～[16]這3種情況特殊在哪里？

盲區(qū)[14]～[16]這3種情況是較為復(fù)雜的盲區(qū)形式。電阻不處于y軸測試盲區(qū)，PN結(jié)本身沒有測試盲區(qū)。但是兩者并聯(lián)后形成PN結(jié)y軸測試盲區(qū)。這是由于PN結(jié)導(dǎo)通特性重合于電阻VI曲線，PN結(jié)截止特性由于電路并聯(lián)關(guān)系被電阻VI曲線“吃掉”。調(diào)低坐標(biāo)系后，電阻趨于坐標(biāo)45°線區(qū)域，電阻和PN結(jié)并聯(lián)特性的VI曲線充分顯現(xiàn)出來。后面的電容/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)也有類似情況，電容不處于y軸測試盲區(qū)，接近于y軸，并聯(lián)后形成PN結(jié)y軸測試盲區(qū)。

圖11 電阻/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)②

圖12 消除電阻/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)①和②

2.6 VI曲線測試盲區(qū)[17]～[22]——電容/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)

【盲區(qū)17】：電容/正向PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)①（電容處于y軸測試盲區(qū)）。特點：垂直短路形式VI曲線。

【盲區(qū)18】：反向PN結(jié)。

【盲區(qū)19】：雙向PN結(jié)。

【盲區(qū)20】：電容/正向PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)②（電容接近于y軸測試盲區(qū)）。特點：接近y軸電容形式VI曲線（圖13）。消除方法：調(diào)低坐標(biāo)系（圖14）。

【盲區(qū)21】：反向PN結(jié)。

【盲區(qū)22】：雙向PN結(jié)。

2.7 VI曲線測試盲區(qū)[23]～[26]——電阻/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)

【盲區(qū)23】：電阻/正向PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)（電阻處于x軸測試盲區(qū)）。特點：正向PN結(jié)形式VI曲線（圖15）。消除方法：調(diào)高坐標(biāo)系（圖16）。

【盲區(qū)24】：反向PN結(jié)。

【盲區(qū)25】：雙向PN結(jié)。

圖13 電容/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)②

圖14 消除電容/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)①和②

圖15 電阻/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)

問題[10]：盲區(qū)[23]～[25]這3種情況的難點是什么？

盲區(qū)[23]～[25]這3種情況是較為煩人的盲區(qū)形式。由于電阻處于x軸測試盲區(qū)，又并聯(lián)PN結(jié)，就只能夠看到PN結(jié)特性的VI曲線。因為電阻VI曲線和PN結(jié)截止特性VI曲線重合在一起，另一部分電阻VI曲線被PN結(jié)導(dǎo)通特性“吃掉”。解決難點在于：電路板上到處都是PN結(jié)形式VI曲線，無法預(yù)知哪里并聯(lián)了電阻。調(diào)高坐標(biāo)系后，電阻和PN結(jié)并聯(lián)特性的VI曲線充分顯現(xiàn)出來。如果繼續(xù)調(diào)高坐標(biāo)系，圖16會變?yōu)閳D11。此時：x軸測試盲區(qū)轉(zhuǎn)化為y軸測試盲區(qū)。反之亦然。后面的電容/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)也是類似情況。

圖16 消除電阻/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)

【盲區(qū)26】：電阻/雙向PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)特例（電阻接近于x軸測試盲區(qū)）。特點：雙向PN結(jié)形式VI曲線。消除方法：調(diào)高坐標(biāo)系（圖16）。

盲區(qū)[26]是盲區(qū)[25]的特例。電阻不處于x軸測試盲區(qū)，但接近于x軸測試盲區(qū)。由于雙向PN結(jié)形式VI曲線正向和負(fù)向?qū)ü拯c之間截止區(qū)段的線段很短，難以發(fā)現(xiàn)存在電阻。后面的電容/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)也有類似情況，電容接近于x軸測試盲區(qū)，并聯(lián)后形成電容/雙向PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)特例。

2.8 VI曲線測試盲區(qū)[27]～[30]——電容/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)

【盲區(qū)27】：電容/正向PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)（電容處于x軸測試盲區(qū)）。特點：正向PN結(jié)形式VI曲線（圖15）。消除方法：調(diào)高坐標(biāo)系（圖17）。

【盲區(qū)28】：反向PN結(jié)。

【盲區(qū)29】：雙向PN結(jié)。

【盲區(qū)30】：電容/雙向PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)特例（電容接近于x軸測試盲區(qū)）。特點：雙向PN結(jié)形式VI曲線。盲區(qū)[30]是盲區(qū)[29]的特例。消除方法：調(diào)高坐標(biāo)系（圖17）。

2.9 x軸測試盲區(qū)和y軸測試盲區(qū)能夠相互轉(zhuǎn)化

從10 kΩ電阻在5坐標(biāo)系中的變化規(guī)律可以看出，在100 Ω坐標(biāo)系中，10 kΩ電阻處于x軸盲區(qū)；在10 kΩ坐標(biāo)系中，10 kΩ電阻處于VI曲線最佳顯示范圍。進(jìn)一步調(diào)高坐標(biāo)系，在470 kΩ坐標(biāo)系中，10 kΩ電阻轉(zhuǎn)化為y軸盲區(qū)。反之亦然。阻容器件和PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點也有這種特性，因此在某些區(qū)間，x軸測試盲區(qū)和y軸測試盲區(qū)能夠相互轉(zhuǎn)化。

2.10 阻容/PN結(jié)實際盲區(qū)情況遠(yuǎn)多于30種盲區(qū)形式

比如：【盲區(qū)14】的表現(xiàn)形式，100 Ω電阻在1 kΩ坐標(biāo)系、1 kΩ電阻在10 kΩ坐標(biāo)系、10 kΩ電阻在100 kΩ坐標(biāo)系，都是接近y軸電阻形式VI曲線。也就是說，出現(xiàn)這3種情況時（同屬于1種盲區(qū)形式），看到的都是電阻VI曲線。結(jié)點上并聯(lián)正向PN結(jié)（二極管），PN結(jié)斷路或丟失，VI曲線均測不出。再如：【盲區(qū)25】的形式，如果并聯(lián)的是200 kΩ電阻，200 kΩ電阻在100 Ω坐標(biāo)系和1 kΩ坐標(biāo)系都處于x軸測試盲區(qū)。在10 kΩ坐標(biāo)系識別微弱，是盲區(qū)[25]的特例。采用這3種坐標(biāo)系（同屬于1種類型）看到的都只是雙向PN結(jié)VI曲線，會漏掉200 kΩ電阻。

圖17 消除電容/PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點x軸測試盲區(qū)

3 解決VI曲線測試盲區(qū)問題的思路和方案

消除VI曲線測試盲區(qū)問題的核心是調(diào)整坐標(biāo)系。只有正確調(diào)整VI曲線坐標(biāo)系，方可避免VI曲線測試盲區(qū)。可是在實際維修過程中，測試者有時不會調(diào)整。而且調(diào)整VI曲線坐標(biāo)系極大降低了VI曲線測試效率，測試者也疏于調(diào)整。因而造成VI曲線測試盲區(qū)問題。

3.1 5cVI曲線鷹爪5線測試法

2018年6月，正達(dá)首創(chuàng)5cVI曲線鷹爪5線測試法（簡稱5cVI曲線），是破解VI曲線測試盲區(qū)問題的創(chuàng)新技術(shù)。在5cVI曲線窗口中，同時出現(xiàn)5種不同色彩的VI曲線。每1種色彩VI曲線代表1種坐標(biāo)系，相當(dāng)于5種坐標(biāo)系疊加成一個窗口。其創(chuàng)新之處在于，無須調(diào)整坐標(biāo)系。

單獨測試時，測試窗口中出現(xiàn)5條VI曲線（5種色彩），既能夠充分表現(xiàn)電路結(jié)點特征，也不會隱藏淹沒并聯(lián)器件。無論電路結(jié)點特征出現(xiàn)在哪個阻抗區(qū)域，必然有1條VI曲線（1種坐標(biāo)系）處于最高靈敏度，不會漏檢電路信息。

對比測試時，測試窗口中出現(xiàn)10條VI曲線（依舊是5種色彩，5條實線和5條虛線）。無論電路結(jié)點阻抗故障出現(xiàn)在哪個阻抗區(qū)域，必然有1對VI曲線（1條實線和1條虛線，1種坐標(biāo)系）處于最高靈敏度，不會漏檢器件故障。

3.2 VI曲線測試盲區(qū)問題實例分析

VI曲線測試盲區(qū)問題存在許多知識空白，也出現(xiàn)過一些錯誤認(rèn)識。對錯誤認(rèn)識加以分析，有助于加深對VI曲線測試盲區(qū)問題的理解。

曾有觀點認(rèn)為，2個反向PN結(jié)（即文中的雙向PN結(jié)）并聯(lián)1個15 kΩ電阻時，在PN結(jié)正負(fù)向?qū)ㄖ?，?dǎo)通電阻很小，完全“淹沒”了15 kΩ電阻。即這個電阻只能在0電壓點附近（2個拐點之間，PN結(jié)電阻遠(yuǎn)大于15 kΩ）呈現(xiàn)出來，基本上不影響曲線形狀。仔細(xì)觀察，可發(fā)現(xiàn)零點附近曲線略有不同。但是由于這段曲線所占比例很小，可用于顯示的點數(shù)更是有限，2條曲線整體形狀相差不多，即故障被掩蓋。因此稱之為VI曲線零點電壓測試盲點問題。同時認(rèn)為，VI曲線測試無法發(fā)現(xiàn)15 kΩ電阻，必須改用專門的測試方法。

這就是上文中【盲區(qū)26】的測試實例。

（1）錯誤1：VI曲線測試無法發(fā)現(xiàn)15 kΩ電阻。

15 kΩ電阻在100 Ω坐標(biāo)系中看不出，在1 kΩ坐標(biāo)系中接近x軸，因此只有這2種情況會出現(xiàn)x軸測試盲區(qū)。不會調(diào)整或疏于調(diào)整坐標(biāo)系，容易犯這種錯誤。

（2）錯誤2：電阻是否存在基本上不影響曲線的形狀。

在10 kΩ坐標(biāo)系中可以同時看出雙向PN結(jié)和15 kΩ電阻。再調(diào)高坐標(biāo)系，100 kΩ/470 kΩ這2種坐標(biāo)系則是只能看出15 kΩ電阻，反而看不出雙向PN結(jié)。x軸測試盲區(qū)轉(zhuǎn)化為y軸測試盲區(qū)，電阻的存在徹底改變了曲線形狀。不知道x軸/y軸盲區(qū)能夠相互轉(zhuǎn)化，容易犯這種錯誤。

（3）錯誤3：VI曲線“零點電壓測試盲點問題”這個命名是正確的。

從曲線形狀上來看，前面介紹的盲區(qū)[11]～[22]——電阻/電容和PN結(jié)并聯(lián)結(jié)點y軸測試盲區(qū)全都出現(xiàn)在0電壓點附近，也都堪稱零點電壓測試盲點問題。問題在于，y軸測試盲區(qū)和x軸測試盲區(qū)性質(zhì)不同，解決問題方式也不同。15 kΩ電阻并聯(lián)雙向PN結(jié)（看不到15 kΩ電阻時）是x軸測試盲區(qū)，消除盲區(qū)方法是調(diào)高坐標(biāo)系。同樣方法如果用在盲區(qū)[11]～[22]，會適得其反，造成更大的盲區(qū)。不立足于兩軸測試盲區(qū)，很容易犯這種錯誤。

針對【盲區(qū)26】實例，有一種方法。在另外一個小窗口中提取0.2V區(qū)間小信號VI曲線，通過調(diào)高坐標(biāo)系，顯現(xiàn)雙向PN結(jié)2個拐點之間線段的電阻。但是這個方法只是對一部分x軸測試盲區(qū)有效，對y軸測試盲區(qū)無效。因為小窗口調(diào)低坐標(biāo)系，0.2V區(qū)間無法反映PN結(jié)特性。

5cVI曲線實測：采用5cVI曲線測試這個盲區(qū)問題，VI曲線層次分明。100 Ω（綠線）和1kΩ（白線）坐標(biāo)系，只能看到雙向PN結(jié)；10 kΩ（黃線）坐標(biāo)系，消除x軸測試盲區(qū)，雙向PN結(jié)截止區(qū)段VI曲線趨近坐標(biāo)45°線，15 kΩ電阻顯現(xiàn)；100 kΩ（粉線）和470 kΩ（藍(lán)線）坐標(biāo)系，x軸測試盲區(qū)轉(zhuǎn)化成為y軸測試盲區(qū)。此時只能看到15 kΩ電阻形式的VI曲線，反而看不到雙向PN結(jié)（圖18）。

可見，分析VI曲線測試盲區(qū)問題必須立足于兩軸測試盲區(qū)，從坐標(biāo)系這個視角看問題。否則，處理問題會顧此失彼。

3.3 5cVI曲線測試3種器件并聯(lián)結(jié)點實例

上面總結(jié)的30種盲區(qū)形式中，最多的是器件兩兩并聯(lián)。圖19是一幅5cVI曲線實測圖，圖中結(jié)點包括電容、電阻和反向PN結(jié)3種器件，充分展現(xiàn)5cVI曲線的測試優(yōu)勢。結(jié)合坐標(biāo)系，觀察5cVI曲線電容圖形的傾角，可以看出電阻阻值。

4 結(jié)語

通過對VI曲線測試盲區(qū)問題理論分析，5cVI曲線必然是一種有效方法。5cVI曲線實踐應(yīng)用，也充分證明這一點。5cVI曲線是理論指導(dǎo)實踐的一個生動案例。

圖18 5cVI曲線消除VI曲線測試盲區(qū)實例

圖19 5cVI曲線測試3種器件并聯(lián)結(jié)點實例