石河子大学机电学院07级电气工程及其自动化毕业设计·电子电路实训装置的设计与制作
第四章 电路板的调试
实践表明,一个电子装置,即使按照设计的电路参数进行安装,往往也难于达到预期的效果。这是因为在设计时,不可能周全地考虑各种复杂的客观因素(如元件值的误差,器件参数的分散性,分布参数的影响等) ,必须通过安装后的测试和调整,来发现和纠正设计方案的不足,然后采取措施加以改进,使装置达到预定的技术指标。因此,调试电子电路的技能对从事电子技术及其有关领域工作的人员来说,是不应缺少的。 调试的常用仪器有:万用表、示波器和信号发生器等。
4.1 调试技术
4.1.1调试前的直观检查
电路安装完毕,通常不宜急于通电,先要认真检查一下。检查内容包括: 一、连线是否正确 检查电路连线是否正确,包括错线、少线和多线。查线的方法通常有两种: 1. 按照电路图检查安装的线路 这种方法的特点是,根据电路图连线,按一定顺序逐一检查安装好的线路,由此可比较容易地查出错线和少线。 2. 按照实际线路来对照原理电路进行查线 这是一种以元件为中心进行查线的方法。把每个元件引脚的连线一次查清,检查每个去处在电路图上是否存在,这种方法不但可以查出错线和少线,还容易查出多线。 为了防止出错,对于已查过的线通常应在电路图上做出标记,最好用指针式万用表“Ω×1”挡,或数字式万用表“Ω 挡”的蜂鸣器来测量,而且直接测量元、器件引脚,这样可以同时发现接触不良的地方。 二、元器件安装情况 检查元器件引脚之间有无短路;连接处有无接触不良;二极管、三极管、集成器件和电解电容极性等是否连接有误。三、电源供电、信号源连线是否正确。
四、电源端对地是否存在短路。 在通电前,断开一根电源线,用万用表检查电源端对地是否存在短路。 若电路经过上述检查,并确认无误后,就可转入调试。
26
石河子大学机电学院07级电气工程及其自动化毕业设计·电子电路实训装置的设计与制作
4.1.2 调试方法
调试包括测试和调整两个方面。所谓电子电路的调试,是以达到电路设计指标为目的而进行的一系列的测量——判断——调整——再测量的反复进行过程。为了使调试顺利进行,设计的电路图上应当标明各点的电位值,相应的波形图以及其它主要数据。
调试方法通常采用先分调后联调。我们知道,任何复杂电路都是由一些基本单元电路组成的,因此,调试时可以循着信号的流程,
逐级调整各单元电路,使其参数基本符合设计指标。 这种调试方法的核心是,把组成电路的各功能块先调试好,并在此基础上,逐步扩大调试范围,最后完成整机调试。
按照上述调试电路原则,具体调试步骤如下:一、通电观察 把经过准确测量的电源接入电路。观察有无异常现象,包括有无冒烟,是否有异常气味,手摸元器件是否发烫,电源是否有短路现象等。如果出现异常,应立即切断电源,待排除故障后才能再通电。然后测量各路总电源电压和各器件的引脚的电源电压,以保证元器件正常工作。 通过通电观察,认为电路初步工作正常,就可转入正常调试。二、静态调试 交流、直流并存是电子电路工作的一个重要特点。一般情况下,直流为交流服务,直流是电路工作的基础。因此,电子电路的调试有静态调试和动态调试之分。静态调试一般是指在没有外加信号的条件下所进行的直流测试和调整过程。例如,通过静态测试模拟电路的静态的工作点,数字电路的各输入端和输出端的高、低电平值及逻辑关系等,可以及时发现已经损坏的元器件,判断电路工作情况,并及时调整电路参数,使电路工作状态符合设计要求。三、动态调试 动态调试是在静态调试的基础上进行的。调试的方法是在电路的输入端接入适当频率和幅值的信号,并循着信号的流向逐级检测各有关点的波形、参数和性能指标。发现故障现象,应采取不同的方法缩小故障范围,最后设法排除故障。 测试过程中不能凭感觉和印象,要始终借助仪器观察。使用示波器时,最好把示波器的信号输入方式置于“DC”挡,通过直流耦合方式,可同时观察被测信号的交、直流成分。 通过调试,最后检查功能块和整机的各种指标(如信号的幅值、波形形状、相位关系、增益、输入阻抗和输出阻抗等)是否满足设计要求,如必要,再进一步对电路参数提出合理的修正。
27
石河子大学机电学院07级电气工程及其自动化毕业设计·电子电路实训装置的设计与制作
4.1.3 调试中注意事项调试中注意事项
调试结果是否正确,很大程度受测量正确与否和测量精度的影响。为了保证调试的效果,必须减小测量误差,提高测量精度。为此,需注意以下几点: 一 、正确使用测量仪器的接地端
二 、测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测处的等效阻抗 三 、测量仪器的带宽必须大于被测电路的带宽 四 、要正确选择测量点 五 、测量方法要方便可行
六 、调试过程中,不但要认真观察和测量,还要善于记录
七 、调试时出现故障, 要认真查找故障原因,不可一遇故障解决不了就拆掉线路重切新安装。因为重新安装的线路仍可能存在各种问题,如果是原理上的问题,即使重新安装也解决不了问题。
4.2检查故障的一般方法检查故障的一般方法
故障是不期望但又是不可避免的电路异常工作状况。分析、寻找和排除故障
是电气工程人员必备的的系统来说,要在大量的元器件和线路中迅速、准确地找出故障是不容易的。一般故实际技能。 对于一个复杂障诊断过程,就是从故障现象出发,通过反复测试,做出分析判断,逐步找出故障的过程。
4.2.1故障现象和产生故障的原因
放大电路没有输入信号,而有输出波形。
放大电路有输入信号,但没有输出波形,或者波形异常。
串联稳压电源无电压输出,或输出电压过高且不能调整,或输出稳压性能变坏、输出电压不稳定等。 振荡电路不产生振荡。 一、 产生故障的原因
故障产生的原因很多,情况也很复杂,有的是一种原因引起的简单故障,有的是多种原因相互作用引起的复杂故障。因此,引起故障的原因很难简单分类。这里
28
石河子大学机电学院07级电气工程及其自动化毕业设计·电子电路实训装置的设计与制作
只能进行一些粗略的分析。 1.
对于定型产品使用一段时间后出现故障,故障原因可能是元件损坏,连线发生
短路或断路(如焊点虚焊,接插件接触不良,可变电阻器、电位器、半可变电阻等接触不良,接触面表面镀层氧化等) ,或使用条件发生变化影响电子设备的正常运行。2. 对于新设计安装的电路来说,故障原因可能是:实际电路与设计的原理图不符;元器件使用不当造成损坏;设计的电路本身就存在某些严重缺点,不满足技术要求;连线发生短路或断路等。
3. 仪器使用不正确引起的故障,如示波器使用不正确而造成的波 异常或无波形,接地问题处当而引入干扰等。 4. 各种干扰引起的故障
4.2.2 检查故障的一般方法
一、直接观察法
直接观察法是指不用任何仪器,利用人的视、听、嗅、触等作为手段来发现问题,寻找和分析故障。直接观察包括不通电检查和通电观察。 检查仪器的选用和使用是否正确;电源电压的等级和极性是否符合要求;电解电容的极性、二极管和三极管的管脚、集成电路的引脚有无错接、漏接、互碰等情况;布线是否合理;印刷板有无断线;电阻电容有无烧焦和炸裂等。 二 用万用表检查静态工作点
电子电路的供电系统, 半导体三极管、 集成块的直流工作状态 (包括元、 器件引脚、 电源电压) 、线路中的电阻值等都可用万用表测定。当测得值与正常值相差较大时,经过分析可找到故障。 二、 信号寻迹法
对于各种较复杂的电路,可在输入端接入一个一定幅值、适当频率的信号,用示波器由前级到后级,逐级观察波形及幅值的变化情况,如哪一级异常,则故障就在该级。这是深入检查电路的方法。 三、 对比法
怀疑某一电路存在问题时,可将此电路的参数与工作状态和相同的正常电路的参数进行一一对比,从中找出电路中的不正常情况,进而分析故障原因,判断故障
29
石河子大学机电学院07级电气工程及其自动化毕业设计·电子电路实训装置的设计与制作
点。
四、 部件替换法
有时故障比较隐蔽,不能一眼看出,如这时你手头有与故障仪器同型号的仪器时,可以将仪器中的部件、元器件、插件板等替换有故障仪器中的相应部件,以便于缩小故障范围,进一步查找故障。
30