電子電路調試結果是否正確,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:
(1) 正確使用測量儀器的接地端
凡是使用地端接機殼的電子儀器進行測量時,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(xiàn)誤差。根據(jù)這一原則,調試發(fā)射極偏置電路時,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用表進行測量,由于電表的兩個輸入端是浮動的,所以允許直接跨接到測量點之間。
(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
若測量儀器輸入阻抗小,則在測量時會引起分流,給測量結果帶來很大誤差。
(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,測試結果就不能反映放大器的真實情況。
(4) 要正確選擇測量點
用同一臺測量儀器進行測量時,測量點不同,儀器內阻引進的誤差大小將不同。例如,對于圖1所示電路,測c1點電壓vc1時,若選擇e2為測量點,測得ve2,根據(jù)vcl=ve2+vbe2求得的結果,可能比直接測cl點得到的vc1的誤差要小得多。所以出現(xiàn)這種情況,是因為re2較小,儀器內阻引進的測量誤差小。
(5) 測量方法要方便可行
需要測量某電路的電流時,一般盡可能測電壓而不測電流,因為測電壓不必改動被測電路,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) 調試過程中,不但要認真觀察和測量,還要善于記錄
記錄的內容包括實驗條件、觀察的現(xiàn)象、測量的數(shù)據(jù)、波形和相位關系等。只有有了大量可靠的實驗記錄并與理論結果加以比較,才能發(fā)現(xiàn)電路設計上的問題,完善設計方案。
電子電路調試時出現(xiàn)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路重新安裝。因為重新安裝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。我們應當把查找故障,分析故障原因,看成一次好的學習機會,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際技能。對于一個復雜的系統(tǒng)來說,要在大量的元器件和線路中迅速、準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,而有輸出波形。放大電路有輸入信號,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。計數(shù)器輸出波形不穩(wěn),或不能正確計數(shù)。收音機中出現(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雜故障。因此,引起故障的原因很難簡單分類。這里只能進行一些粗略的分析。
*對于定型產(chǎn)品使用一段時間后出現(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,過冷或過熱的工作環(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說,故障原因可能是:實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,不滿足技術要求;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常或無波形,接地問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,可作初步檢查時用,但對比較隱蔽的故障無能為力。
2) 用萬用表檢查靜態(tài)工作點
電子電路的供電系統(tǒng),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)、線路中的電阻值等都可用萬用表測定。當測得值與正常值相差較大時,經(jīng)過分析可找到故障。
順便指出,靜態(tài)工作點也可以用示波器“dc”輸入方式測定。用示波器的優(yōu)點是:內阻高,能同時看到直流工作狀態(tài)和被測點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題時,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)進行一一對比,從中找出電路中的不正常情況,進而分析故障原因,判斷故障點。
5) 部件替換法
有時故障比較隱蔽,不能一眼看出,如這時你手頭有與故障儀器同型號的儀器時,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,進一步查找故障。
6) 旁路法
當有寄生振蕩現(xiàn)象時,可以利用適當容量的電容器,選擇適當?shù)臋z查點,將電容臨時跨接在檢查點與參考接地點之間,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,再移動檢查點尋找之。應該指出的是,旁路電容要適當,不宜過大,只要能較好地消除有害信號即可。
7) 短路法
就是采取臨時性短接一部分電路來尋找故障的方法。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,電流恢復正常,則故障就發(fā)生在此支路。
實際調試時,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)設備條件,故障情況靈活掌握,對于簡單的故障用一種方法即可查找出故障點,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。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。信號尋跡法是對各種電路普遍適用而且簡單直觀的方法,在動態(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,在這個閉環(huán)回路中,只要有一個元器件(或功能塊)出故障,則往往整個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)成為一個開環(huán)系統(tǒng),然后再接入一適當?shù)妮斎胄盘枺眯盘枌ほE法逐一尋找發(fā)生故障的元、器件(或功能塊)。