VI 曲線測試盲區(qū)問題

楊宇明

（北京正達時代電子技術(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，則無法進一步反映阻值變化。

圖1 6 個VI 曲線測試窗口

VI 曲線重合于坐標兩軸，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微變化。

1.3 VI 曲線坐標系

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 坐標系。窗口45°線區(qū)域測試靈敏度最高。對于遠離45°線區(qū)域的VI 曲線，應(yīng)另選適合的坐標系，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坐標系中是一條接近水平的VI曲線，不易分辨。換成10 kΩ 坐標系，10 kΩ 電阻出現(xiàn)在45°線區(qū)域（圖3）。

圖2 電阻VI 曲線的變化規(guī)律

圖3 10 kΩ 坐標系中10 kΩ 電阻VI 曲線

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

1.4 調(diào)整VI 曲線坐標系

正達電路測試儀有5 種坐標系，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)整坐標系的基本原則是：①VI 曲線過于趨近x 軸，應(yīng)調(diào)高坐標系；②VI 曲線過于趨近y 軸，應(yīng)調(diào)低坐標系。

調(diào)整坐標系其實就是在調(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 象限以及坐標兩軸，線端處于正電壓/正電流最大值連線和負電壓/負電流最大值連線。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)低坐標系。VI 曲線處于45°線可看成內(nèi)阻與負載匹配的信號源，負載信號功率最大，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，處于坐標系的0.3～3 倍區(qū)域。以測試電阻為例。坐標系為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)整坐標系，正達電路測試儀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 種坐標系，每一種坐標系只能覆蓋部分區(qū)域的阻抗故障，無法用一個坐標系覆蓋全部區(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，但遠無法和坐標系原因相比。

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)高坐標系，消除y 軸測試盲區(qū)應(yīng)調(diào)低坐標系。

（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 電阻采用哪種坐標系？

應(yīng)采用100 kΩ 或470 kΩ 坐標系。100 kΩ 坐標系效果稍好一些。實踐經(jīng)驗表明，電阻視覺可分辨極限大致為坐標系0.03～30 倍，最佳顯示范圍處于坐標系0.3～3.0 倍。例如：1 kΩ 坐標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 坐標系中電容VI 曲線

問題[02]：為什么圖6 中沒有標注容值？

電容VI 曲線除受坐標系影響外，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 坐標系中的變化趨勢是確定的。坐標系由低到高，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？

圖7 5 坐標系中正向PN 結(jié)VI 曲線

圖8 5 坐標系中反向PN 結(jié)VI 曲線

圖9 5 坐標系中雙向PN 結(jié)VI 曲線

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。

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？

國防科工局、總裝備部和國家保密局2014年聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快吸納優(yōu)勢民營企業(yè)進入武器裝備科研生產(chǎn)和維修領(lǐng)域的措施意見》，通過軍地雙方近年來在政策宣傳、試點摸索、激勵引導(dǎo)等方面堅持不懈的努力，截至2016年3月，我國已有1000多家民營企業(yè)獲得武器裝備科研生產(chǎn)許可證，比“十一五”末期增加127%，[1]為軍品科研生產(chǎn)市場注入了新的活力，“民參軍”成為軍民融合發(fā)展的主流模式。但與此同時，在利用先進軍事科技技術(shù)推動經(jīng)濟建設(shè)方面，受各種條件制約，步子還沒有邁開、成效還不太顯著，融合雙方的互動不對稱。

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)低坐標系（圖12）。

【盲區(qū)15】：反向PN 結(jié)。

【盲區(qū)16】：雙向PN 結(jié)。

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)低坐標系后，電阻趨于坐標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？

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)[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。

【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 坐標系中的變化規(guī)律可以看出，在100 Ω 坐標系中，10 kΩ 電阻處于x 軸盲區(qū)；在10 kΩ 坐標系中，10 kΩ 電阻處于VI 曲線最佳顯示范圍。進一步調(diào)高坐標系，在470 kΩ 坐標系中，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)情況遠多于30 種盲區(qū)形式

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

比如：【盲區(qū)14】的表現(xiàn)形式，100 Ω 電阻在1 kΩ 坐標系、1 kΩ 電阻在10 kΩ 坐標系、10 kΩ 電阻在100 kΩ 坐標系，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 坐標系和1 kΩ 坐標系都處于x 軸測試盲區(qū)。在10 kΩ 坐標系識別微弱，是盲區(qū)[25]的特例。采用這3 種坐標系（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。

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)整坐標系。只有正確調(diào)整VI 曲線坐標系，方可避免VI 曲線測試盲區(qū)?？墒窃趯嶋H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 種坐標系，相當(dāng)于5 種坐標系疊加成一個窗口。其創(chuàng)新之處在于，無須調(diào)整坐標系。

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)過一些錯誤認識。對錯誤認識加以分析，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)電阻遠大于15 kΩ）呈現(xiàn)出來，基本上不影響曲線形狀。仔細觀察，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 坐標系中看不出，在1 kΩ 坐標系中接近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 坐標系中可以同時看出雙向PN 結(jié)和15 kΩ 電阻。再調(diào)高坐標系，100 kΩ/470 kΩ 這2 種坐標系則是只能看出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）坐標系，只能看到雙向PN 結(jié)；10 kΩ（黃線）坐標系，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45°線，15 kΩ 電阻顯現(xiàn)；100 kΩ（粉線）和470 kΩ（藍線）坐標系，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