實(shí)踐表明，一個(gè)電子裝置，即使按照設計的電路參數進(jìn)行安裝，往往也難于達到預期的效果。這是因為人們在設計時(shí)，不可能周全地考慮各種復雜的客觀(guān)因素(如元件值的誤差、器件參數的分散性、分布參數的影響等)，必須通過(guò)安裝后的測試和調整，來(lái)發(fā)現和糾正設計方案的不足，然后采取措施加以改進(jìn)，使裝置達到預定的技術(shù)指標。因此，調試電子電路的技能對從事電子技術(shù)及其相關(guān)領(lǐng)域工作的人員來(lái)說(shuō)，是不應缺少的。

 

調試的常用儀器有：穩壓電源、萬(wàn)用表、示波器、頻譜分析儀和信號發(fā)生器等。

 

電子電路調試包括測試和調整兩個(gè)方面。調試的意義有二：一是通過(guò)調試使電子電路達到規定的指標；二是通過(guò)調試發(fā)現設計中存在的缺陷并予以糾正。

 

2、電子電路調試的一般步驟

傳統中醫看病講究“望、聞、問(wèn)、切”，其實(shí)調試電路也是如此。

 

首先“望”，即觀(guān)察電路板的焊接如何，成熟的電子產(chǎn)品一般都是焊接出的問(wèn)題；第二“聞”，呵呵，這個(gè)不是說(shuō)先把電路板聞下，而是說(shuō)通電后聽(tīng)電路板是否有異常響動(dòng)，不該叫的叫了，該叫的不叫；第三“問(wèn)”，如果是自己第一次調試，不是自己設計的要問(wèn)電源是多少？別人是否調過(guò)？有什么問(wèn)題？第四“切”，元器件有沒(méi)焊全、芯片焊接是否正確、不易觀(guān)察的焊點(diǎn)是否焊好？一般調試前做好這幾步就可發(fā)現不少問(wèn)題。

 

根據電子電路的復雜程度，調試可分步進(jìn)行：對于較簡(jiǎn)單系統，調試步驟是：電源調試→單板調試→聯(lián)調。對于較復雜的系統，調試步驟是：電源調試→單板調試→分機調試→主機調試→聯(lián)調。由此可明確三點(diǎn)：(1) 不論簡(jiǎn)單系統還是復雜系統，調試都是從電源開(kāi)始入手的；(2) 調試方法一般是先局部(單元電路)后整體，先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)；(3) 一般要經(jīng)過(guò)測量→調整→再測量→再調整的反復過(guò)程；對于復雜的電子系統，調試也是一個(gè)“系統集成”的過(guò)程。

 

在單元電路調試完成的基礎上，可進(jìn)行系統聯(lián)調。例如數據采集系統和控制系統，一般由模擬電路、數字電路和微處理器電路構成，調試時(shí)常把這3部分電路分開(kāi)調試，分別達到設計指標后，再加進(jìn)接口電路進(jìn)行聯(lián)調。聯(lián)調是對總電路的性能指標進(jìn)行測試和調整，若不符合設計要求，應仔細分析原因，找出相應的單元進(jìn)行調整。不排除要調整多個(gè)單元的參數或調整多次，甚至有修正方案的可能。

 

3、電子電路調試的具體步驟

(1) 通電觀(guān)察：通電后不要急于測量電氣指標，而要觀(guān)察電路有無(wú)異?，F象，例如有無(wú)冒煙現象，有無(wú)異常氣味，手摸集成電路外封裝，是否發(fā)燙等。如果出現異?，F象，應立即關(guān)斷電源，待排除故障后再通電。

 

(2) 靜態(tài)調試：靜態(tài)調試一般是指在不加輸入信號，或只加固定的電平信號的條件下所進(jìn)行的直流測試，可用萬(wàn)用表測出電路中各點(diǎn)的電位，通過(guò)和理論估算值比較，結合電路原理的分析，判斷電路直流工作狀態(tài)是否正常，及時(shí)發(fā)現電路中已損壞或處于臨界工作狀態(tài)的元器件。通過(guò)更換器件或調整電路參數，使電路直流工作狀態(tài)符合設計要求。

 

(3) 動(dòng)態(tài)調試：動(dòng)態(tài)調試是在靜態(tài)調試的基礎上進(jìn)行的，在電路的輸入端加入合適的信號，按信號的流向，順序檢測各測試點(diǎn)的輸出信號，若發(fā)現不正?，F象，應分析其原因，并排除故障，再進(jìn)行調試，直到滿(mǎn)足要求。

 

測試過(guò)程中不能僅憑感覺(jué)或印象，要始終借助儀器觀(guān)察。使用示波器時(shí)，最好把示波器的信號輸入方式置于“DC”擋，通過(guò)直流耦合方式，可同時(shí)觀(guān)察被測信號的交、直流成分。

 

通過(guò)調試，最后檢查功能塊和整機的各種指標(如信號的幅值、波形形狀、相位關(guān)系、增益、輸入阻抗和輸出阻抗、靈敏度等)是否滿(mǎn)足設計要求，如必要，再進(jìn)一步對電路參數提出合理的修正。

 

4、電子電路調試中的若干問(wèn)題

(1) 根據待調試系統的工作原理(原理圖和PCB)擬定調試步驟和測量方法，確定測試點(diǎn)，并在圖紙上和板子上標出位置，畫(huà)出調試數據記錄表格等。

 

(2) 搭設調試工作臺，工作臺配備所需的調試儀器，儀器的擺設應操作方便，便于觀(guān)察。學(xué)生往往不注意這個(gè)問(wèn)題，在制作或調機時(shí)工作臺很亂，工具、書(shū)本、衣物等與儀器混放在一起，這樣會(huì )影響調試。特別提示：在制作和調試時(shí)，一定要把工作臺布置的干凈、整潔。這便是“磨刀不誤砍柴工”。

 

(3) 對于硬件電路，應為被調試系統選擇測量?jì)x表，測量?jì)x表的精度應優(yōu)于被測系統；對于軟件調試，則應配備微機和開(kāi)發(fā)工具。

 

(4) 電子電路的調試順序一般按信號流向進(jìn)行，將前面調試過(guò)的電路輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后統調創(chuàng )造條件。

 

(5) 選用可編程邏輯器件實(shí)現的數字電路，應完成可編程邏輯器件源文件的輸入、調試與下載，并將可編程邏輯器件和模擬電路連接成系統，進(jìn)行總體調試和結果測試。

 

(6) 在調試過(guò)程中，要認真觀(guān)察和分析實(shí)驗現象，做好記錄，保證實(shí)驗數據的完整可靠。

 

5、調試前的工作

電路安裝完畢，通常不宜急于通電，應該先認真檢查一下。

 

檢查內容包括：

(1) 連線(xiàn)是否正確：檢查電路連線(xiàn)是否正確，包括錯線(xiàn)(連線(xiàn)一端正確，另一端錯誤)、少線(xiàn)(安裝時(shí)完全漏掉的線(xiàn))和多線(xiàn)(連線(xiàn)的兩端在電路圖上都是不存在的)。

 

查線(xiàn)的方法通常有兩種：1) 按照電路圖檢查安裝的線(xiàn)路：這種方法的特點(diǎn)是，根據電路圖連線(xiàn)，按一定順序逐一檢查安裝好的線(xiàn)路，由此可比較容易地查出錯線(xiàn)和少線(xiàn)。2) 按照實(shí)際線(xiàn)路來(lái)對照原理電路進(jìn)行查線(xiàn)：這是一種以元件為中心進(jìn)行查線(xiàn)的方法。把每個(gè)元件(包括器件)引腳的連線(xiàn)一次查清，檢查每個(gè)去處在電路圖上是否存在，這種方法不但可以查出錯線(xiàn)和少線(xiàn)，還容易查出多線(xiàn)。

為了防止出錯，對于已查過(guò)的線(xiàn)通常應在電路圖上做出標記，最好用指針式萬(wàn)用表“Ω×1”擋，或數字式萬(wàn)用表“Ω擋”的蜂鳴器來(lái)測量，而且應直接測量元器件引腳，這樣可以同時(shí)發(fā)現接觸不良的地方。

 

(2) 元器件安裝情況

檢查元器件引腳之間有無(wú)短路；連接處有無(wú)接觸不良；二極管、三極管、集成器件和電解電容極性等是否連接有誤。

 

(3) 電源供電(包括極性)、信號源連線(xiàn)是否正確。

 

(4) 電源端對地是否存在短路。

 

若電路經(jīng)過(guò)上述檢查，并確認無(wú)誤后，就可轉入調試。

 

6、調試方法

調試包括測試和調整兩個(gè)方面。

 

所謂電子電路的調試，是以達到電路設計指標為目的而進(jìn)行的一系列的測量→判斷→調整→再測量的反復進(jìn)行過(guò)程。為了使調試順利進(jìn)行，設計的電路圖上最好標明各點(diǎn)的電位值，相應的波形圖以及其它主要數據。調試方法通常采用先分調后聯(lián)調(總調)。

 

我們知道，任何復雜電路都是由一些基本單元電路組成的，因此，調試時(shí)可以循著(zhù)信號的流向，逐級調整各單元電路，使其參數基本符合設計指標。這種調試方法的核心是：把組成電路的各功能塊(或基本單元電路)先調試好，并在此基礎上逐步擴大調試范圍，最后完成整機調試。采用先分調，后聯(lián)調的優(yōu)點(diǎn)是：能及時(shí)發(fā)現問(wèn)題和解決問(wèn)題。新設計的電路一般采用此方法。

 

對于包括模擬電路、數字電路和微機系統的電子裝置更應采用這種方法進(jìn)行調試。因為只有把三部分分開(kāi)調試后，分別達到設計指標，并經(jīng)過(guò)信號及電平轉換電路后才能實(shí)現整機聯(lián)調。否則，由于各電路要求的輸入、輸出電壓和波形不匹配，盲目進(jìn)行聯(lián)調，就可能造成大量的器件損壞。

 

除了上述方法外，對于已定型的產(chǎn)品和需要相互配合才能運行的產(chǎn)品也可采用一次性調試。

 

7、調試中的注意事項

調試結果是否正確，很大程度上受測量正確與否和測量精度的影響。為了保證調試的效果，必須減小測量誤差，提高測量精度。為此，需注意以下幾點(diǎn)：

 

(1) 正確使用測量?jì)x器的接地端

凡是使用地端接機殼的電子儀器進(jìn)行測量時(shí)，儀器的接地端應和放大器的接地端連接在一起，否則儀器機殼引入的干擾不僅會(huì )使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生變化，而且將使測量結果出現誤差。根據這一原則，調試發(fā)射極偏置電路時(shí)，若需測量VCE，不應把儀器的兩端直接接在集電極和發(fā)射極上，而應分別對地測出VC、VE，然后將二者相減得VCE。若使用干電池供電的萬(wàn)用表進(jìn)行測量，由于電表的兩個(gè)輸入端是浮動(dòng)的，所以允許直接跨接到測量點(diǎn)之間。

 

(2) 測量電壓所用儀器的輸入阻抗必須遠大于被測處的等效阻抗

若測量?jì)x器輸入阻抗小，則在測量時(shí)會(huì )引起分流，給測量結果帶來(lái)很大誤差。

 

(3) 測量?jì)x器的帶寬必須大于被測電路的帶寬

例如：MF－20型萬(wàn)用表的工作頻率為20～20000 Hz。如果放大器的fh =100 kHz，我們就不能用 MF－20來(lái)測試放大器的幅頻特性，否則，測試結果就不能反映放大器的真實(shí)情況。

 

(4) 要正確選擇測量點(diǎn)

用同一臺測量?jì)x器進(jìn)行測量時(shí)，測量點(diǎn)不同，儀器內阻引進(jìn)的誤差大小將不同。例如，對于圖1所示電路，測C1點(diǎn)電壓VC1時(shí)，若選擇e2為測量點(diǎn)，測得VE2，根據VCl＝VE2＋VBE2求得的結果，可能比直接測Cl點(diǎn)得到的VC1的誤差要小得多。所以出現這種情況，是因為Re2較小，儀器內阻引進(jìn)的測量誤差小。

 

 

(5) 測量方法要方便可行

需要測量某電路的電流時(shí)，一般盡可能測電壓而不測電流，因為測電壓不必改動(dòng)被測電路，測量方便。若需知道某一支路的電流值，可以通過(guò)測取該支路上電阻兩端的電壓，經(jīng)過(guò)換算而得到。

 

(6) 調試過(guò)程中，不但要認真觀(guān)察和測量，還要善于記錄

記錄的內容包括實(shí)驗條件、觀(guān)察的現象、測量的數據、波形和相位關(guān)系等。只有有了大量可靠的實(shí)驗記錄并與理論結果加以比較，才能發(fā)現電路設計上的問(wèn)題，完善設計方案。

 

8、調試時(shí)出現故障的解決方法

要認真查找故障原因，切不可一遇故障解決不了就拆掉線(xiàn)路重新安裝。因為重新安裝的線(xiàn)路仍可能存在各種問(wèn)題，如果是原理上的問(wèn)題，即使重新安裝也解決不了問(wèn)題。我們應當把查找故障，分析故障原因，看成一次好的學(xué)習機會(huì )，通過(guò)它來(lái)不斷提高自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

 

(1) 檢查故障的一般方法

故障是不期望但又不可避免的電路異常工作狀況。分析、尋找和排除故障是電氣工程人員必備的實(shí)際技能。對于一個(gè)復雜的系統來(lái)說(shuō)，要在大量的元器件和線(xiàn)路中迅速、準確地找出故障是不容易的。一般故障診斷過(guò)程，就是從故障現象出發(fā)，通過(guò)反復測試，做出分析判斷，逐步找出故障原因的過(guò)程。

 

(2) 故障現象和產(chǎn)生故障的原因

1) 常見(jiàn)的故障現象：放大電路沒(méi)有輸入信號，而有輸出波形。放大電路有輸入信號，但沒(méi)有輸出波形，或者波形異常。串聯(lián)穩壓電源無(wú)電壓輸出，或輸出電壓過(guò)高且不能調整，或輸出穩壓性能變壞、輸出電壓不穩定等。振蕩電路不產(chǎn)生振蕩。計數器輸出波形不穩，或不能正確計數。收音機中出現“嗡嗡”交流聲和“啪啪”的汽船聲等。以上是最常見(jiàn)的一些故障現象，還有很多奇怪的現象，在這里就不一一列舉了。

 

2) 產(chǎn)生故障的原因：故障產(chǎn)生的原因很多，情況也很復雜，有的是一種原因引起的簡(jiǎn)單故障，有的是多種原因相互作用引起的復雜故障。因此，引起故障的原因很難簡(jiǎn)單分類(lèi)。這里只能進(jìn)行一些粗略的分析。

 

對于定型產(chǎn)品使用一段時(shí)間后出現故障，故障原因可能是元器件損壞，連線(xiàn)發(fā)生短路或斷路(如焊點(diǎn)虛焊、接插件接觸不良、可變電阻器、電位器、半可變電阻等接觸不良、接觸面表面鍍層氧化等)，或使用條件發(fā)生變化(如電網(wǎng)電壓波動(dòng)，過(guò)冷或過(guò)熱的工作環(huán)境等)影響電子設備的正常運行。

 

對于新設計安裝的電路來(lái)說(shuō)，故障原因可能是：實(shí)際電路與設計的原理圖不符；元器件焊接錯誤、元器件使用不當或損壞；設計的電路本身就存在某些嚴重缺點(diǎn)，不滿(mǎn)足技術(shù)要求；連線(xiàn)發(fā)生短路或斷路等。

 

儀器使用不正確引起的故障，如示波器使用不正確而造成的波形異?；驘o(wú)波形，接地問(wèn)題處理不當而引入干擾等。

 

各種干擾引起的故障。

 

(3) 檢查故障的一般方法

查找故障的順序可以從輸入到輸出，也可以從輸出到輸入。查找故障的一般方法有：

1) 直接觀(guān)察法：直接觀(guān)察法是指不用任何儀器，利用人的視、聽(tīng)、嗅、觸等作為手段來(lái)發(fā)現問(wèn)題，尋找和分析故障。直接觀(guān)察包括不通電檢查和通電觀(guān)察。

檢查儀器的選用和使用是否正確；電源電壓的等級和極性是否符合要求；電解電容的極性、二極管和三極管的管腳、集成電路的引腳有無(wú)錯接、漏接、互碰等情況；布線(xiàn)是否合理；印刷板有無(wú)斷線(xiàn)；電阻電容有無(wú)燒焦和炸裂等。

 

通電觀(guān)察元器件有無(wú)發(fā)燙、冒煙，變壓器有無(wú)焦味，電子管、示波管燈絲是否亮，有無(wú)高壓打火等。

 

此法簡(jiǎn)單，也很有效，可作初步檢查時(shí)用，但對比較隱蔽的故障無(wú)能為力。

 

2) 用萬(wàn)用表檢查靜態(tài)工作點(diǎn)

電子電路的供電系統，半導體三極管、集成塊的直流工作狀態(tài)(包括元、器件引腳、電源電壓)、線(xiàn)路中的電阻值等都可用萬(wàn)用表測定。當測得值與正常值相差較大時(shí)，經(jīng)過(guò)分析可找到故障。

 

順便指出，靜態(tài)工作點(diǎn)也可以用示波器“DC”輸入方式測定。用示波器的優(yōu)點(diǎn)是：內阻高，能同時(shí)看到直流工作狀態(tài)和被測點(diǎn)上的信號波形以及可能存在的干擾信號及噪聲電壓等，更有利于分析故障。

 

3) 信號尋跡法

對于各種較復雜的電路，可在輸入端接入一個(gè)一定幅值、適當頻率的信號(例如，對于多級放大器，可在其輸入端接入 f＝1000 Hz的正弦信號)，用示波器由前級到后級(或者相反)，逐級觀(guān)察波形及幅值的變化情況，如哪一級異常，則故障就在該級。這是深入檢查電路的方法。

 

4) 對比法

懷疑某一電路存在問(wèn)題時(shí)，可將此電路的參數與工作狀態(tài)相同的正常電路的參數(或理論分析的電流、電壓、波形等)進(jìn)行一一對比，從中找出電路中的不正常情況，進(jìn)而分析故障原因，判斷故障點(diǎn)。

 

5) 部件替換法

有時(shí)故障比較隱蔽，不能一眼看出，如這時(shí)你手頭有與故障儀器同型號的儀器時(shí)，可以將儀器中的部件、元器件、插件板等替換有故障儀器中的相應部件，以便于縮小故障范圍，進(jìn)一步查找故障。

 

6) 旁路法

當有寄生振蕩現象時(shí)，可以利用適當容量的電容器，選擇適當的檢查點(diǎn)，將電容臨時(shí)跨接在檢查點(diǎn)與參考接地點(diǎn)之間，如果振蕩消失，就表明振蕩是產(chǎn)生在此附近或前級電路中。否則就在后面，再移動(dòng)檢查點(diǎn)尋找之。應該指出的是，旁路電容要適當，不宜過(guò)大，只要能較好地消除有害信號即可。

 

7) 短路法

就是采取臨時(shí)性短接一部分電路來(lái)尋找故障的方法。短路法對檢查斷路性故障最有效。但要注意對電源(電路)是不能采用短路法的。

 

 

8) 斷路法

斷路法用于檢查短路故障最有效。斷路法也是一種使故障懷疑點(diǎn)逐步縮小范圍的方法。例如，某穩壓電源因接入一帶有故障的電路，使輸出電流過(guò)大，我們采取依次斷開(kāi)電路的某一支路的辦法來(lái)檢查故障。如果斷開(kāi)該支路后，電流恢復正常，則故障就發(fā)生在此支路。

 

 

實(shí)際調試時(shí)，尋找故障原因的方法多種多樣，以上僅列舉了幾種常用的方法。這些方法的使用可根據設備條件，故障情況靈活掌握，對于簡(jiǎn)單的故障用一種方法即可查找出故障點(diǎn)，但對于較復雜的故障則需采取多種方法互相補充、互相配合，才能找出故障點(diǎn)。

 

在一般情況下，尋找故障的常規做法是：先用直接觀(guān)察法，排除明顯的故障。再用萬(wàn)用表(或示波器)檢查靜態(tài)工作點(diǎn)。信號尋跡法是對各種電路普遍適用而且簡(jiǎn)單直觀(guān)的方法，在動(dòng)態(tài)調試中廣為應用。

 

應當指出，對于反饋環(huán)內的故障診斷是比較困難的，在這個(gè)閉環(huán)回路中，只要有一個(gè)元器件(或功能塊)出故障，則往往整個(gè)回路中處處都存在故障現象。尋找故障的方法是先把反饋回路斷開(kāi)，使系統成為一個(gè)開(kāi)環(huán)系統，然后再接入一適當的輸入信號，利用信號尋跡法逐一尋找發(fā)生故障的元、器件(或功能塊)。