電子電路調(diào)試結(jié)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(diào)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) 正確使用測量儀器的接地端
凡是使用地端接機(jī)殼的電子儀器進(jìn)行測量時(shí),儀器的接地端應(yīng)和放大器的接地端連接在一起,否則儀器機(jī)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(jié)果出現(xiàn)誤差。根據(jù)這一原則,調(diào)試發(fā)射極偏置電路時(shí),若需測量vce,不應(yīng)把儀器的兩端直接接在集電極和發(fā)射極上,而應(yīng)分別對(duì)地測出vc、ve,然后將二者相減得vce。若使用干電池供電的萬用表進(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(yuǎn)大于被測處的等效阻抗
若測量儀器輸入阻抗小,則在測量時(shí)會(huì)引起分流,給測量結(jié)果帶來很大誤差。
(3) 測量儀器的帶寬必須大于被測電路的帶寬
例如:mf-20型萬用表的工作頻率為20~20000 hz。如果放大器的fh =100 khz,我們就不能用 mf-20來測試放大器的幅頻特性,否則,測試結(jié)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(tái)測量儀器進(jìn)行測量時(shí),測量點(diǎn)不同,儀器內(nèi)阻引進(jìn)的誤差大小將不同。例如,對(duì)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(jù)vcl=ve2+vbe2求得的結(jié)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(xiàn)這種情況,是因?yàn)閞e2較小,儀器內(nèi)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?yàn)闇y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,可以通過測取該支路上電阻兩端的電壓,經(jīng)過換算而得到。
(6) 調(diào)試過程中,不但要認(rèn)真觀察和測量,還要善于記錄
記錄的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)條件、觀察的現(xiàn)象、測量的數(shù)據(jù)、波形和相位關(guān)系等。只有有了大量可靠的實(shí)驗(yàn)記錄并與理論結(jié)果加以比較,才能發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)上的問題,完善設(shè)計(jì)方案。
電子電路調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障的解決方法
要認(rèn)真查找故障原因,切不可一遇故障解決不了就拆掉線路重新安裝。因?yàn)橹匦掳惭b的線路仍可能存在各種問題,如果是原理上的問題,即使重新安裝也解決不了問題。我們應(yīng)當(dāng)把查找故障,分析故障原因,看成一次好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),通過它來不斷提高自己分析問題和解決問題的能力。
(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(duì)于一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)來說,要在大量的元器件和線路中迅速、準(zhǔn)確地找出故障是不容易的。一般故障診斷過程,就是從故障現(xiàn)象出發(fā),通過反復(fù)測試,做出分析判斷,逐步找出故障原因的過程。
(2) 故障現(xiàn)象和產(chǎn)生故障的原因
1) 常見的故障現(xiàn)象:放大電路沒有輸入信號(hào),而有輸出波形。放大電路有輸入信號(hào),但沒有輸出波形,或者波形異常。串聯(lián)穩(wěn)壓電源無電壓輸出,或輸出電壓過高且不能調(diào)整,或輸出穩(wěn)壓性能變壞、輸出電壓不穩(wěn)定等。振蕩電路不產(chǎn)生振蕩。計(jì)數(shù)器輸出波形不穩(wěn),或不能正確計(jì)數(shù)。收音機(jī)中出現(xiàn)“嗡嗡”交流聲和“啪啪”的汽船聲等。以上是最常見的一些故障現(xiàn)象,還有很多奇怪的現(xiàn)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(fù)雜,有的是一種原因引起的簡單故障,有的是多種原因相互作用引起的復(fù)雜故障。因此,引起故障的原因很難簡單分類。這里只能進(jìn)行一些粗略的分析。
*對(duì)于定型產(chǎn)品使用一段時(shí)間后出現(xiàn)故障,故障原因可能是元器件損壞,連線發(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),過冷或過熱的工作環(huán)境等)影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行。
*對(duì)于新設(shè)計(jì)安裝的電路來說,故障原因可能是:實(shí)際電路與設(shè)計(jì)的原理圖不符;元器件焊接錯(cuò)誤、元器件使用不當(dāng)或損壞;設(shè)計(jì)的電路本身就存在某些嚴(yán)重缺點(diǎn),不滿足技術(shù)要求;連線發(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波形,接地問題處理不當(dāng)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) 直接觀察法
直接觀察法是指不用任何儀器,利用人的視、聽、嗅、觸等作為手段來發(fā)現(xiàn)問題,尋找和分析故障。直接觀察包括不通電檢查和通電觀察。
檢查儀器的選用和使用是否正確;電源電壓的等級(jí)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錯(cuò)接、漏接、互碰等情況;布線是否合理;印刷板有無斷線;電阻電容有無燒焦和炸裂等。
通電觀察元器件有無發(fā)燙、冒煙,變壓器有無焦味,電子管、示波管燈絲是否亮,有無高壓打火等。
此法簡單,也很有效,可作初步檢查時(shí)用,但對(duì)比較隱蔽的故障無能為力。
2) 用萬用表檢查靜態(tài)工作點(diǎn)
電子電路的供電系統(tǒng),半導(dǎo)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)、線路中的電阻值等都可用萬用表測定。當(dāng)測得值與正常值相差較大時(shí),經(jīng)過分析可找到故障。
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(nèi)阻高,能同時(shí)看到直流工作狀態(tài)和被測點(diǎn)上的信號(hào)波形以及可能存在的干擾信號(hào)及噪聲電壓等,更有利于分析故障。
3) 信號(hào)尋跡法
對(duì)于各種較復(fù)雜的電路,可在輸入端接入一個(gè)一定幅值、適當(dāng)頻率的信號(hào)(例如,對(duì)于多級(jí)放大器,可在其輸入端接入 f=1000 hz的正弦信號(hào)),用示波器由前級(jí)到后級(jí)(或者相反),逐級(jí)觀察波形及幅值的變化情況,如哪一級(jí)異常,則故障就在該級(jí)。這是深入檢查電路的方法。
4) 對(duì)比法
懷疑某一電路存在問題時(shí),可將此電路的參數(shù)與工作狀態(tài)相同的正常電路的參數(shù)(或理論分析的電流、電壓、波形等)進(jìn)行一一對(duì)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(hào)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(yīng)部件,以便于縮小故障范圍,進(jìn)一步查找故障。
6) 旁路法
當(dāng)有寄生振蕩現(xiàn)象時(shí),可以利用適當(dāng)容量的電容器,選擇適當(dāng)?shù)臋z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(jí)電路中。否則就在后面,再移動(dòng)檢查點(diǎn)尋找之。應(yīng)該指出的是,旁路電容要適當(dāng),不宜過大,只要能較好地消除有害信號(hào)即可。
7) 短路法
就是采取臨時(shí)性短接一部分電路來尋找故障的方法。短路法對(duì)檢查斷路性故障最有效。但要注意對(duì)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(wěn)壓電源因接入一帶有故障的電路,使輸出電流過大,我們采取依次斷開電路的某一支路的辦法來檢查故障。如果斷開該支路后,電流恢復(fù)正常,則故障就發(fā)生在此支路。
實(shí)際調(diào)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(jù)設(shè)備條件,故障情況靈活掌握,對(duì)于簡單的故障用一種方法即可查找出故障點(diǎn),但對(duì)于較復(fù)雜的故障則需采取多種方法互相補(bǔ)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(guī)做法是:先用直接觀察法,排除明顯的故障。再用萬用表(或示波器)檢查靜態(tài)工作點(diǎn)。信號(hào)尋跡法是對(duì)各種電路普遍適用而且簡單直觀的方法,在動(dòng)態(tài)調(diào)試中廣為應(yīng)用。
應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于反饋環(huán)內(nèi)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(xiàn)象。尋找故障的方法是先把反饋回路斷開,使系統(tǒng)成為一個(gè)開環(huán)系統(tǒng),然后再接入一適當(dāng)?shù)妮斎胄盘?hào),利用信號(hào)尋跡法逐一尋找發(fā)生故障的元、器件(或功能塊)。