初级电子工程师初级阶段需要调试! 所以综合了几篇调试文章,再加上自己的经验推荐给大家,请多给我一些建议。
实践表明,即使根据设计的电路参数安装电子设备,也往往难以达到预期效果。 这是因为人们在设计考虑各种复杂的客观因素(如组件值误差、组件参数分散、分布参数影响等),必须通过安装测试和调整,发现和纠正设计方案的不足,然后采取措施改进,使设备达到预定的技术指标。 因此,从事电子技术及其相关领域工作的人员不应缺乏调试电子电路的技能。 常用的调试仪器有: 稳压电源、万用表、示波器、频谱分析仪、信号发生器等。 电子电路调试包括测试和调整。 调试有两个意义: 一是电子电路通过调试达到规定的指标; 二是通过调试发现设计中的缺陷并纠正。
传统中医注重看、闻、问、切,其实调试电路也是如此。 首先看,即观察电路板的焊接情况,成熟的电子产品一般都是焊接问题; 第二个闻,呵呵,这并不是说先闻电路板,而是说听电路板通电后是否有异常噪音,不该叫,该叫的不叫; 第三个问,如果是自己的第一次调试,不是自己设计问电源是多少? 别人调过吗? 有什么问题? 第四个切割,组件是否完全焊接,芯片焊接是否正确,不易观察的焊点是否焊接? 一般来说,在调试前做这些步骤可以发现很多问题。 调试可根据电子电路的复杂性分步进行: 调试步骤为: 电源调试→单板调试→联调。 调试步骤为: 电源调试→单板调试→分机调试→主机调试→联调。 三点可以明确: (1) 调试从电源开始,无论是简单的系统还是复杂的系统; (2) 调试方法一般是先局部(单元电路)后整体,先静态后动态; (3) 一般需要测量→调整→再测量→重复调整过程; 对于复杂的电子系统,调试也是一个系统集成的过程。 系统联调可以在完成单元电路调试的基础上进行。 例如,数据采集系统和控制系统一般由模拟电路、数字电路和微处理器电路组成。这三部分电路在达到设计指标后,通常单独调试,然后添加接口电路进行联合调整。 联合调整是测试和调整总电路的性能指标。如果不符合设计要求,应仔细分析原因,找出相应的调整单元。 不排除调整多个单元的参数或多次调整,甚至可能修改计划。
(1) 通电观察: 通电后,不要急于测量电气指标,而是观察电路是否有异常现象,如烟雾、异常气味、手触摸集成电路外包装、热等。 如有异常,应立即关闭电源,排除故障后再通电。 (2) 静态调试: 静态调试一般是指在不添加输入信号或只添加固定电平信号的情况下进行的直流测试。通过比较理论估算值,结合对电路原理的分析,可以及时发现电路中损坏或处于临界工作状态的部件。 更换设备或调整电路参数,使电路直流工作状态符合设计要求。 (3) 动态调试: 动态调试是在静态调试的基础上进行的。在电路的输入端添加适当的信号,并根据信号的流动顺序检测每个测试点的输出信号。如发现异常现象,应分析原因,排除故障,然后调试,直至满足要求。 在测试过程中,不仅要依靠感觉或印象,还要始终借助仪器观察。 使用示波器时,最好将示波器的信号输入放在DC通过直流耦合,可以同时观察被测信号的交流和直流成分。 通过调试,最后检查功能块和各种指标(如信号振幅值、波形、相位关系、增益、输入阻抗、输出阻抗、灵敏度等)是否满足设计要求,必要时进一步合理修改电路参数。
(1) 根据待调试系统的工作原理(原理图和PCB)制定调试步骤和测量方法,确定测试点,并在图纸和板上标记位置,绘制调试数据记录表。 (2) 设置调试工作台,工作台配备所需的调试仪器,仪器装饰应操作方便,观察方便。 学生往往不注意这个问题。制作或调整工作台时,工具、书籍、衣服等与仪器混合,影响调试。 特别提示: 制作和调试时,工作台必须布置干净整洁。 这就是磨刀不误砍柴工。 (3) 对于硬件电路,应为被调试系统选择测量仪表,测量仪表的精度应优于被测系统; 软件调试应配备微机和开发工具。 (4) 电子电路的调试顺序一般按信号流向进行,以前调试的电路输出信号为后一级输入信号,为最终统一调整创造条件。 (5) 实现可编程逻辑器件的数字电路应完成可编程逻辑器件源文件的输入、调试和下载,并将可编程逻辑器件和模拟电路连接到系统中进行整体调试和结果测试。 (6) 在调试过程中,要仔细观察和分析实验现象,做好记录,确保实验数据的完整性和可靠性。
电路安装后,通常不应急于通电,应先仔细检查。 检查内容包括: (1) 连接是否正确: 检查电路连接是否正确,包括错线(一端正确,另一端错误)、少线(安装时完全泄漏的线)和多线(电路图上不存在连接两端)。 查线的方法通常有两种: 1) 根据电路图检查安装线路: 该方法的特点是根据电路图连接,按一定顺序逐一检查安装的线路,更容易发现错线和少线。 2) 根据实际线路对照原理电路进行查线: 这是一种以元件为中心检查线路的方法。 检查每个元件(包括器件)引脚的连接,检查每个位置是否存在于电路图上。这种方法不仅可以发现错线和少线,还可以轻松发现多线。 为了防止出错,检查过的线路通常应在电路图上标记,最好使用指针万用表Ω×1档,或数字万用表Ω用蜂鸣器测量,并应直接测量元器件引脚,以便同时发现接触不良。 (2) 部件安装 检查元器件引脚之间有无短路; 连接处接触不良; 二极管、三极管、集成器件和电解电容极性是否连接错误。 (3) 电源供电(包括极性)和信号源连接是否正确。 (4) 电源端对地是否有短路。 经上述检查确认后,电路可转入调试。
为使调试顺利进行,设计的电路图应标明各点的电位值、相应的波形图等主要数据。 调试方法通常采用先分调后联调(总调)。 众所周知,任何复杂的电路都是由一些基本单元电路组成的。因此,在调试过程中,每个单元电路可以根据信号的流向逐步调整,使其参数基本符合设计指标。 该调试方法的核心是: 先调试组成电路的各功能块(或基本单元电路),在此基础上逐步扩大调试范围,最终完成整机调试。 先分调后联调的优点是: 能及时发现和解决问题。 这种方法通常用于新设计的电路。 这种方法应用于调试包括模拟电路、数字电路和微机系统的电子设备。 因为整机联调只有在分开调试三个部分后才能达到设计指标,信号和电平转换电路后才能实现。 否则,由于各电路所需的输入输出电压与波形不匹配,盲目联调可能会造成大量设备损坏。 除上述方法外,还可对定型产品和需要相互配合才能运行的产品进行一次性调试。 7、调试中的注意事项 调试结果是否正确,很大程度上受测量是否正确和测量精度的影响。 为保证调试效果,必须减少测量误差,提高测量精度。 因此,应注意以下几点: (1) 正确使用测量仪器的接地端 仪器的接地端应与放大器的接地端连接,否则仪器外壳引入的干扰不仅会改变放大器的工作状态,还会使测量结果出现误差。 根据这一原则,如果需要测量发射极偏置电路的调试VCE,仪器的两端不应直接连接到集电极和发射极,而应分别测量VC、VE,然后两者相减VCE。 如果用干电池供电的万用表进行测量,由于电表的两个输入端是浮动的,因此允许直接跨接测量点。 (2) 测量电压所用仪器的输入阻抗必须远远大于测量处的等效阻抗 如果测量仪器入阻抗小,则在测量过程中会引起分流,给测量结果带来很大误差。 (3) 测量仪器的带宽必须大于被测电路的带宽 例如: MF-20型万用表的工作频率为20~2万 Hz。 假如放大器fh =100 kHz,我们不能用它 MF-20测试放大器的振幅频率特性,否则测试结果不能反映放大器的真实情况。 (4) 正确选择测量点 当使用相同的测量仪器进行测量时,测量点会有所不同,仪器中引入的误差会有所不同。 例如,测量图1所示的电路C1点电压VC1时,若选择e二是测量点,测得VE2,根据VCl=VE2+VBE2获得的结果可能与直接测量相比Cl点得到的VC误差要小得多。 这是因为Re仪器内阻引进的测量误差较小。 (5) 测量方法应方便可行 当需要测量电路的电流时,一般尽可能测量电压而不测量电流,因为测量电压不需要改变测量电路,测量方便。 如果需要知道支路的电流值,可以通过测量支路上电阻两端的电压来获得。 (6) 在调试过程中,不仅要仔细观察和测量,还要善于记录 记录包括实验条件、观察现象、测量数据、波形和相位关系等。 只有通过大量可靠的实验记录和理论结果的比较,才能发现电路设计中的问题,完善设计方案。 8.调试过程中故障的解决方案 要认真查找故障原因,一旦故障解决不了,千万不要拆线重新安装。 由于重新安装的线路仍可能存在各种问题,如果是原则问题,即使重新安装也无法解决。 我们应该把障、分析故障原因作为一个很好的学习机会,不断提高分析和解决问题的能力。 (1) 检查故障的一般方法 故障是不可预测但不可避免的电路异常工作条件。 电气工程师必须对故障进行分析、寻找和排除。 对于一个复杂的系统来说,在大量的组件和线路中快速准确地发现故障并不容易。 一般的故障诊断过程通过反复测试、分析判断、逐步找出故障原因的过程。 (2) 故障现象及故障原因 1) 常见故障现象: 放大电路有输出波形,无需输入信号。 放大电路有输入信号,但无输出波形或异常波形。 串联稳压电源无电压输出,或输出电压过高且无法调节,或输出稳压性能恶化,输出电压不稳定。 振荡电路不产生振荡。 计数器输出波形不稳定,或无法正确计数。 收音机里有嗡嗡的交流声和啪啪的汽船声。 以上是一些最常见的故障现象,还有很多奇怪的现象,这里就不一一列举了。 2) 故障原因: 故障的原因有很多,情况也很复杂,有些是原因起的简单故障,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。 这里只能进行一些粗略的分析。 对于定型产品使用一段时间后出现故障,故障原因可能是元器件损坏,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(如电网电压波动,过冷或过热的工作环境等)影响电子设备的正常运行。 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; 元器件焊接错误、元器件使用不当或损坏; 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。 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形异常或无波形,接地问题处理不当而引入干扰等。 各种干扰引起的故障。 (3) 检查故障的一般方法 查找故障的顺序可以从输入到输出,也可以从输出到输入。 查找故障的一般方法有: 1) 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。 通电观察元器件有无发烫、冒烟,变压器有无焦味,电子管、示波管灯丝是否亮,有无高压打火等。 此法简单,也很有效,可作初步检查时用,但对比较隐蔽的故障无能为力。 2) 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。 顺便指出,静态工作点也可以用示波器“DC”输入方式测定。 用示波器的优点是: 内阻高,能同时看到直流工作状态和被测点上的信号波形以及可能存在的干扰信号及噪声电压等,更有利于分析故障。 3) 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(例如,对于多级放大器,可在其输入端接入 f=1000 Hz的正弦信号),用示波器由前级到后级(或者相反),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。 4) 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相同的正常电路的参数(或理论分析的电流、电压、波形等)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,判断故障点。 5) 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。 6) 旁路法 当有寄生振荡现象时,可以利用适当容量的电容器,选择适当的检查点,将电容临时跨接在检查点与参考接地点之间,如果振荡消失,就表明振荡是产生在此附近或前级电路中。 否则就在后面,再移动检查点寻找之。 应该指出的是,旁路电容要适当,不宜过大,只要能较好地消除有害信号即可。 7) 短路法 就是采取临时性短接一部分电路来寻找故障的方法。 短路法对检查断路性故障最有效。 但要注意对电源(电路)是不能采用短路法的。 8) 断路法 断路法用于检查短路故障最有效。 断路法也是一种使故障怀疑点逐步缩小范围的方法。 例如,某稳压电源因接入一带有故障的电路,使输出电流过大,我们采取依次断开电路的某一支路的办法来检查故障。 如果断开该支路后,电流恢复正常,则故障就发生在此支路。 实际调试时,寻找故障原因的方法多种多样,以上仅列举了几种常用的方法。 这些方法的使用可根据设备条件,故障情况灵活掌握,对于简单的故障用一种方法即可查找出故障点,但对于较复杂的故障则需采取多种方法互相补充、互相配合,才能找出故障点。 在一般情况下,寻找故障的常规做法是: 先用直接观察法,排除明显的故障。 再用万用表(或示波器)检查静态工作点。 信号寻迹法是对各种电路普遍适用而且简单直观的方法,在动态调试中广为应用。 应当指出,对于反馈环内的故障诊断是比较困难的,在这个闭环回路中,只要有一个元器件(或功能块)出故障,则往往整个回路中处处都存在故障现象。 寻找故障的方法是先把反馈回路断开,使系统成为一个开环系统,然后再接入一适当的输入信号,利用信号寻迹法逐一寻找发生故障的元、器件(或功能块)。

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