【教学课件】第6章调试工艺基础.ppt

第6章 调试工艺基础 第6章 调试工艺基础 6.1 调试工艺过程调试工艺过程 6.2 静态测试与调整静态测试与调整 6.3 动态测试与调整动态测试与调整 6.4 整机性能测试与调整整机性能测试与调整 6.5 调试与检测仪器调试与检测仪器 6.6 调试与检测安全调试与检测安全 6.7 故障检测方法故障检测方法 6.8 收音机常见故障检修收音机常见故障检修 第6章 调试工艺基础 图6.1 一般电子产品生产过程 第6章 调试工艺基础 6.1 调试工艺过程调试工艺过程 1研制阶段调试 研制阶段调试步骤与生产阶段调试步骤(后面再述)大致相同，但是研制阶段调试由于参考数据很少，电路不成熟，因此需要调整元件较多，会给调试带来一定困难。在调试过程中还要确定哪些元件需要更改参数，哪些元件需要用可调元件来代替。并且要确定调试具体内容、步骤、方法、测试点及使用的仪器等。这些都是在研制阶段需要做的工作。第6章 调试工艺基础 2调试工艺方案设计 调试工艺方案是指一整套适用于调试某产品的具体内容与项目(例如工作特性、测试点、电路参数等)、步骤与方法、测试条件与测试仪表、有关注意事项与安全操作规程。调试工艺方案的优劣直接影响到后阶段生产调试的效率和产品的质量，所以制定调试工艺方案时内容要具体、切实、可行，测试条件必须做到具体清楚，测试仪器选择要合理，测试数据尽量表格化(以便从数据中寻找规律)。调试工艺方案一般有五个内容：第6章 调试工艺基础(1)确定调试项目及每个项目的调试步骤、要求。(2)合理地安排调试工艺流程。一般调试工艺流程的安排原则是先外后内，先调试结构部分，后调试电气部分；先调试独立项目，后调试存在有相互影响的项目；先调试基本指标，后调试对质量影响较大的指标。整个调试过程是循序渐进的过程。例如，电视机各个部件(高频头、中放、行、场扫描、视放、伴音、电源等电路)都调试好后，才进行整机调试。第6章 调试工艺基础(3)合理地安排好调试工序之间的衔接。在工厂流水作业式生产中对调试工序之间的衔接要求很高，衔接不好，整条生产线会出现混乱甚至瘫痪。为了避免重复或调乱可调元件的现象，要求调试人员除了完成本工序调试任务外，不得调整与本工序无关的部分，调试完后还要做好标记，并且还要协调好各个调试工序的进度。在本工序调试的项目中，若遇到有故障的电路板，且在短时间内较难排除时，应作好故障记录，再转到维修线上修理，防止影响调试生产线的正常运行。第6章 调试工艺基础(4)调试手段选择。要建造一个优良的调试环境，尽量减小如电磁场、噪声、湿度、温度等环境因素的影响。根据每个调试工序的内容和特性要求配置一套合适精度的仪器。熟悉仪器仪表的正确使用方法，根据调试内容选择出一个合适、快捷的调试操作方法。(5)调试工艺文件编制。调试工艺文件的编制主要包括调试工艺卡、操作规程、质量分析表的编制。第6章 调试工艺基础 3生产阶段调试 生产阶段调试质量和效率取决于操作人员对调试工艺的掌握程度和调试工艺过程是否制定合理。1)对调试人员技能要求(1)懂得被调试产品整机电路的工作原理，了解其性能指标的要求和测试的条件。(2)熟悉各种仪表的性能指标及其使用环境要求，并能熟练地操作使用。调试人员必须修读过有关仪表、仪器的原理及其使用的课程。第6章 调试工艺基础(3)懂得电路多个项目的测量和调试方法，并能学会数据处理。(4)懂得总结调试过程中常见的故障，并能设法排除。(5)严格遵守安全操作规程。第6章 调试工艺基础 2)生产调试工艺大致过程(1)通电前的检查工作。在通电前应先检查底板插件是否正确，焊接是否有虚焊和短路，各仪器连接及工作状态是否正确。只有通过这样的检查才能有效地减小元件损坏，提高调试效率。首次调试，还要检查各仪器能否正常工作，验证其精确度。(2)测量电源工作情况。若调试单元是外加电源，则先测量其供电电压是否适合。若由自身底板供电的，则应先断开负载，检测其在空载和接入假负载时的电压是否正常，若电压正常，则再接通原电路。第6章 调试工艺基础(3)通电观察。对电路通电，但暂不加入信号，也不要急于调试。首先观察有无异常现象，如冒烟、有异味、元件发烫等，若有异常现象，则应立即关断电源，再次检查底板。(4)单元电路测试与调整。测试是在安装后对电路的参数及工作状态进行测量。调整是指在测试的基础上对电路的参数进行修正，使之满足设计要求。分块调试一般有两个方法：若整机电路是由分开的多块功能电路板组成的，可以先对各功能电路板分别调试完后再组装在一起调试。第6章 调试工艺基础 对于单块电路板，先不要接各功能电路的连接线，待各功能电路调试完后再接上。分块调试比较理想的调试程序是按信号的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后联机调试创造条件。以往一些简单电路或一些定型产品，一般不采用分块调试，而是在整个电路安装完毕后，实行一次性调试。现在随着科技发展，一些较复杂电路也采用了一次性调试。由于其电路采用了一些较先进的调试技术，如使用了I2C总线调试技术的电视机，因此大大减小了单元电路故障率，简化了调试工序。(5)对产品进行老化和环境试验。第6章 调试工艺基础 6.2 静态测试与调整静态测试与调整 1静态测试内容 1)供电电源静态电压测试 电源电压是各级电路静态工作点是否正常的前提，若电源电压偏高或偏低都不能测量出准确的静态工作点。电源电压若有较大起伏，最好先不要接入电路，测量其空载和接入假负载时的电压，待电源、电压输出正常后再接入电路。第6章 调试工艺基础 2)测试单元电路静态工作总电流 通过测量分块电路静态工作电流，可以及早知道单元电路工作状态，若电流偏大，则说明电路有短路或漏电。若电流偏小，则电路供电有可能出现开路，只有及早测量该电流，才能减小元件损坏。此时的电流只能作参考，单元电路各静态工作点调试完后，还要再测量一次。第6章 调试工艺基础 3)三极管静态电压、电流测试 首先要测量三极管三极对地电压，即Ub、Uc、Ue，来判断三极管是否在规定的状态(放大、饱和、截止)内工作。例如，测出Uc=0 V、Ub=0.68 V、Ue=0 V，则说明三极管处于饱和导通状态，看该状态是否与设计相同，若不相同，则要细心分析这些数据，并对基极偏置进行适当的调整。第6章 调试工艺基础 其次再测量三极管集电极静态电流，测量方法有两种：(1)直接测量法。直接测量法是把集电极焊接铜皮断开，然后串入万用表，用电流挡测量其电流。(2)间接测量法。间接测量法是通过测量三极管集电极电阻或发射极电阻的电压，然后根据欧姆定律I=U/R，计算出集电极静态电流。第6章 调试工艺基础 4)集成电路静态工作点的测试(1)集成电路各引脚静态对地电压的测量。集成电路内的晶体管、电阻、电容都封装在一起，无法进行调整。一般情况下，集成电路各脚对地电压基本上反映了其内部工作状态是否正常。在排除外围元件损坏(或插错元件、短路)的情况下，只要将所测得电压与正常电压进行比较，即可做出正确判断。(2)集成电路静态工作电流的测量。有时集成电路虽然正常工作，但发热严重，说明其功耗偏大，是静态工作电流不正常的表现，所以要测量其静态工作电流。测量时可断开集成电路供电引脚铜皮，串入万用表，使用电流挡来测量。若是双电源供电(即正负电源)，则必须分别测量。第6章 调试工艺基础 5)数字电路静态逻辑电平的测量 一般情况下，数字电路只有两种电平，以TTL与非门电路为例，0.8 V以下为低电平，1.8 V以上为高电平。电压在0.81.8 V之间电路状态是不稳定的，所以该电压范围是不允许的。不同数字电路高低电平界限都有所不同，但相差不远。在测量数字电路的静态逻辑电平时，先在输入端加入高电平或低电平，然后再测量各输出端的电压是高电平还是低电平，并作好记录。测量完毕后分析其状态电平，判断是否符合该数字电路的逻辑关系。若不符合，则要对电路引线作一次详细检查，或者更换该集成电路。第6章 调试工艺基础 2.电路调整方法 进行测试的时候，可能需要对某些元件的参数作以调整。调整方法一般有两种：(1)选择法。通过替换元件来选择合适的电路参数(性能或技术指标)。在电路原理图中，元件的参数旁边通常标注有“*”号，表示需要在调整中才能准确地选定。因为反复替换元件很不方便，一般总是先接入可调元件，待调整确定了合适的元件参数后，再换上与选定参数值相同的固定元件。第6章 调试工艺基础(2)调节可调元件法。在电路中已经装有调整元件，如电位器、微调电容或微调电感等。其优点是调节方便，而且电路工作一段时间后，如果状态发生变化，也可以随时调整，但可调元件的可靠性差，体积也比固定元件大。上述两种方法都适用于静态调整和动态调整。静态测试与调整的内容较多，适用于产品研制阶段或初学者试制电路使用，在生产阶段的调试，为了提高生产效率，往往只作简单针对性的调试，主要以调节可调性元件为主。对于不合格电路，也只作简单检查，如观察有没有短路或断线等。若不能发现故障，则应立即在底板上标明故障现象，再转向维修生产线上进行维修，这样才不会耽误调试生产线的运行。第6章 调试工艺基础 6.3 动态测试与调整动态测试与调整 1测试电路动态工作电压 测试内容包括三极管b、c、e极和集成电路各引脚对地的动态工作电压。动态电压与静态电压同样是判断电路是否正常工作的重要依据，例如有些振荡电路，当电路起振时测量Ube直流电压，万用表指针会出现反偏现象，利用这一点可以判断振荡电路是否起振。第6章 调试工艺基础 2测量电路重要波形及其幅度和频率 无论是在调试还是在排除故障的过程中，波形的测试与调整都是一个相当重要的技术。各种整机电路中都可能有波形产生或波形处理变换的电路。为了判断电路各种过程是否正常，是否符合技术要求，常需要观测各被测电路的输入、输出波形，并加以分析。对不符合技术要求的，则要通过调整电路元器件的参数，使之达到预定的技术要求。在脉冲电路的波形变换中，这种测试更为重要。第6章 调试工艺基础 大多数情况下观察的波形都是电压波形，有时为了观察电流波形，则可通过测量其限流电阻的电压，再转成电流的方法来测量。用示波器观测波形时，示波器上限频率应高于测试波形的频率。对于脉冲波形，示波器的上升时间还必须满足要求。观测波形的时候可能会出现不正常的情况，只要细心分析波形，总会找出排除的办法。如测量点没有波形这种情况应重点检查电源，静态工作点，测试电路的连线等。第6章 调试工艺基础 3频率特性的测试与调整 频率特性是电子电路中的一项重要技术指标。电视机接收图像质量的好坏主要取决于高频调谐器及中放通道频率特性。所谓频率特性是指一个电路对于不同频率、相同幅度的输入信号(通常是电压)在输出端产生的响应。测试电路频率特性的方法一般有两种，即信号源与电压表测量法和扫频仪测量法。(1)用信号源与电压表测量法。这种方法是在电路输入端加入按一定频率间隔的等幅正弦波，并且每加入一个正弦波就测量一次输出电压。功率放大器常用这种方法测量其频率特性。第6章 调试工艺基础(2)用扫频仪测量频率特性。把扫频仪输入端和输出端分别与被测电路的输出端和输入端连接，在扫频仪的显示屏上就可以看出电路对各点频率的响应幅度曲线。采用扫频仪测试频率特性，具有测试简便、迅速、直观、易于调整等特点，常用于各种中频特性调试、带通调试等。如收音机的调幅465 kHz(或455 kHz)和调频10.7 MHz常用扫频仪(或中频特性测试仪)来调试。第6章 调试工艺基础 6.4 整机性能测试与调整整机性能测试与调整 整机调试是把所有经过动静态调试的各个部件组装在一起进行的有关测试，它的主要目的是使电子产品完全达到原设计的技术指标和要求。由于较多调试内容已在分块调试中完成了调试，整机调试只需检测整机技术指标是否达到原设计要求即可，若不能达到则再作适当调整。整机调试流程一般有以下几个步骤：(1)整机外观的查检。整机外观的查检主要是检查其外观部件是否齐全，外观调节部件和活动部件是否灵话。第6章 调试工艺基础(2)整机内部结构的查检。整机内部结构的检查主要是检查其内部连线的分布是否合理、整齐，内部传动部件是否灵活、可靠，各单元电路板或其他部件与机座是否紧固，以及它们之间的连接线、接插件有没有漏插、错插、插紧等。(3)对单元电路性能指标进行复检调试。该步骤主要是针对各单元电路连接后产生的相互影响而设置的，其主要目的是复检各单元电路性能指标是否有改变，若有改变，则须调整有关元器件。第6章 调试工艺基础(4)整机技术指标的测试。对已调整好的整机必须进行严格的技术测定，以判断它是否达到原设计的技术要术。如收音机的整机功耗、灵敏度、频率覆盖等技术指标的测定。不同类型的整机有各自的技术指标，并规定了相应的测试方法(一般都按照国家对该类型电子产品规定的方法进行测量)。第6章 调试工艺基础(5)整机老化和环境试验。通常，电子产品在装配、调试完后还要对小部分整机进行老化测试和环境试验，这样可以提早发现电子产品中一些潜伏的故障，特别是可以发现一些带有共性的故障，从而对其同类型产品能够及早通过修改电路进行补救。有利于提高电子产品的耐用性和可靠性。一般的老化测试是对小部分电子产品进行长时间通电运行，并测量其无故障工作时间。分析总结这些电器的故障特点，找出它们的共性问题加以解决。第6章 调试工艺基础 环境试验一般根据电子产品的工作环境而确定具体的试验内容，并按照国家规定的方法进行试验。环境试验一般只对小部分产品进行，常见环境试验内容和方法有如下几种：对供电电源适应能力试验。如使用交流220 V供电的电子产品，一般要求输入交流电压在 220 V22 V，频率在50 Hz4 Hz之内，电子产品仍能正常工作。温度试验。把电子产品放入温度试验箱内，进行额定使用的上、下限工作温度的试验。第6章 调试工艺基础 振动和冲击试验。把电子产品紧固在专门的振动台和冲击台上进行单一频率振动试验、可变频率振动试验和冲击试验。用木锤敲击电子产品也是冲击试验的一种。运输试验。把电子产品捆绑在载重汽车上奔走几十千米进行试验。第6章 调试工艺基础 6.5 调试与检测仪器调试与检测仪器 对通用仪器，一般按功能又可细分为以下几类：(1)信号产生器，用于产生各种测试信号，如音频、高频、脉冲、函数、扫频等信号。(2)电压表及万用表，用于测量电压及派生量，如模拟电压表、数字电压表、各种万用表、毫伏表等。(3)信号分析仪器，用于观测、分析、记录各种信号，如示波器、波形分析仪、逻辑分析仪等。第6章 调试工艺基础(4)频率时间相位测量仪器，如频率计、相位计等。(5)元器件测试仪，如RLC测试仪、晶体管测试仪、Q表、晶体管图示仪、集成电路测试仪等。(6)电路特性测试仪，如扫频仪、阻抗测量仪、网络分析仪、失真度测试仪等。(7)其他仪器则是用于和上述仪器配合使用的辅助仪器，如各种放大器、衰减器、滤波器等。第6章 调试工艺基础 6.5.1 仪器选择与配置仪器选择与配置1选择原则选择原则(1)测量仪器的工作误差应远小于被测参数要求的误差。一般要求仪器误差小于被测参数要求的十分之一。例如某产品要求直流电压误差小于1%，如果选用普通指针式万用表(一般电压测量误差2.5%)或数字万用表(电压测量误差为0.5%1个字)均达不到要求，应选择误差在0.03%以下的数字万用表。(2)仪器的测量范围和灵敏度应覆盖被测量的数值范围。例如某产品信号源频率为10 Hz1 MHz，则选用普通10 MHz以上示波器即可满足要求。第6章 调试工艺基础(3)仪器输入输出阻抗要符合被测电路的要求。例如测量一个阻抗为10 k的电路电压，如果用普通指针式万用表(阻抗为20 k/V以下)测量误差就很大。(4)仪器输出功率应大于被测电路的最大功率，一般应大一倍以上。以上几条是基本原则，实际应用可根据现有资源和产品要求灵活应用。例如要测量功率为10 W的音箱，而手头仅有功率为2 W的信号发生器，这时可以做一个功率放大器(功率、频响和失真度满足测试要求)作为测试接口。第6章 调试工艺基础 2配置方案调试与检测仪器的配置要根据工作性质和产品要求确定，具体有以下几种选配方法：1)一般从事电子技术工作的最低配置(1)万用表。最好模拟表及数字表各一台，因为数字表有时出现故障不易觉察，比较而言，指针表可信度较高。数字万用表误差在0.03%以下即可满足大多数应用，位数越多精度和分辨率越高。指针表应选直流电压挡阻抗为20 k/V且有晶体管测试功能的。第6章 调试工艺基础(2)信号发生器。根据工作性质选频率及档次。普通1 Hz1 MHz低频函数信号发生器可满足一般测试需要。(3)示波器。示波器价格较高且属耐用测试仪器，普通2040 MHz的双踪示波器可完成一般测试工作。(4)可调稳压电源，至少双路024 V或032 V可调，电流l3 A，稳压稳流可自动转换。第6章 调试工艺基础 2)标准配置 除上述四种基本仪器外，再加上频率计数器和晶体管特性图示仪，即可以完成大部分电子测试工作。如果再有一两台针对具体工作领域的仪器(例如失真度仪和扫频仪等)，即可完成主要调试检测工作。第6章 调试工艺基础 3)产品项目调试检测仪器 对于特定的产品，又可分为两种情况：(1)小批量多品种。一般以通用或专用仪器组合，再加上少量自制接口，辅助电路构成。这种组合适用广，但效率不高。(2)大批量生产。应以专用和自制设备为主，强调高效和操作简单。第6章 调试工艺基础 6.5.2 仪器的使用仪器的使用 1正确选择仪器功能件这里的“选择”不是指一般使用电子仪器时首先要求正确选择功能和量程，而是针对测量要求对仪器的正确选择。这一点对保证测量顺利、正确进行非常重要，但实际工作中又往往被忽视。第6章 调试工艺基础 用示波器观测脉冲波形是一个典型例子。一般示波器都带有11和101两个探头，或在1个探头上有两种转换。用哪一种探头更能真实地再现脉冲波形，很多人不假思索地认为是11的探头。其实不然，由于示波器输入电路不可避免地有一定输入电容(见参见图6.2(a)，在输入信号频率较高(例如1 MHz以上)时，将使观测到的波形畸变(图6.2(c)而101的探头由于探极中有衰减电阻R1和补偿电容C1(见图6.2(b)。调节C1可使R1C1=RiCi，从理论上讲此时的输入电容Ci不存在对信号有作用，因而能够真实再现输入脉冲信号(见图6.2(c)。再如有的频率计数器附带一个滤波器，当测量某个频率段信号时，必须加上滤波器结果才是正确的。第6章 调试工艺基础 图6.2 示波器探头选择(a)11探头电路；(b)101探头电路；(c)测量波形结果 第6章 调试工艺基础 2合理接线对测量仪器的接线，一个最基本而又重要的要求是：顺着信号传输方向，力求最短。图6.3是接线方式对比。第6章 调试工艺基础 图6.3 仪器合理接线(a)不合理接线；(b)合理接线 第6章 调试工艺基础 3保证精度保证精度保证测量精度最简单有效的方法是对有自校装置的仪器(如一部分频率计和大部分示波器)，每次使用时都进行一次自校。对没有自校装置的仪器，利用精度足够高的标准仪器，校准精度较低的仪器，例如 用数字多用表校常用的指针表或 数字表。另一个简单而又可靠的方法是当仪器新购进时，选择有代表性的性能稳定的元器件进行测量，将其作为“标准”记录存档，以后定期用此“标准”复查仪器。这种方法的前提是新购仪器是按国家标准出厂的。不言而喻，最根本的方法还是要按产品要求定期到国家标准计量部门进行校准。第6章 调试工艺基础 4谨防干扰检测仪器使用不当会引入干扰，轻则使测试结果不理想，重则使测试结果与实际相比面目全非或无法进行测量。引起干扰的原因多种多样，克服干扰的方法也各有千秋。以下几点是最基本的、并经实践证明是最有效的方法：(1)接地。接地连线要短而粗；接地点要可靠连接，以降低接触电阻；多台测量仪器要考虑一点接地(见图6.4)；测试引线的屏蔽层一端要接地。第6章 调试工艺基础 图6.4 一点接地 第6章 调试工艺基础(2)导线分离。输入信号线与输出线分离；电源线(尤其220 V电源线)远离输入信号线；信号线之间不要平行放置；信号线不要盘成闭合形状。(3)避免弱信号传输。从信号源经电缆引出的信号尽可能不要太弱，可采用测试电路衰减方式(见图6.5)。在不得已传输弱信号的情况下，要求传输线要粗、短、直，最好有屏蔽层(屏蔽层不得作导线用)，且一端接地。第6章 调试工艺基础 第6章 调试工艺基础 6.6 调试与检测安全调试与检测安全 1供电安全 大部分故障检测过程中都必须加电，所有调试检测过的设备仪器，最终都要加电检验。抓住供电安全就抓住了安全的关键。(1)调试检测场所应有漏电保护开关和过载保护装置，电源开关、电源线及插头插座必须符合安全用电要求，任何带电导体不得裸露。检测场所的总电源开关，应放在明显且易于操作的位置，并设置相应的指示灯。第6章 调试工艺基础(2)注意交流调压器的接法。检测中往往使用交流调压器进行加载和调整试验。由于普通调压器输入与输出端不隔离，因此必须正确区分相线与零线的接法，如图6.6中使用二线插头座，容易接错线，使用三线插头座则不会接错。第6章 调试工艺基础 图6.6 自耦调压器接线方法(a)错误；(b)正确；(c)使用三线插头座 第6章 调试工艺基础(3)在调试检测场所最好装备隔离变压器，一方面可以保证检测人员操作安全，另一方面防止检测设备故障与电网之间相互影响。隔离变压器之后，再接调压器，这样做则无论如何接线均可保证安全(见图6.7)。第6章 调试工艺基础 图6.7 安全的交流电源 第6章 调试工艺基础 2测量仪器安全(1)所用测试仪器要定期检查，仪器外壳及可接触部分不应带电。凡金属外壳仪器，必须使用三相插头座，并保证外壳良好接地。电源线一般不超过2米，并具有双重绝缘。(2)测试仪器通电时若保险丝烧断，应更换同规格保险丝后再通电，若第二次再烧断则必须停机检查，不得更换大容量保险丝。(3)带有风扇的仪器如通电后风扇不转或有故障，应停机检查。(4)功耗较大的仪器(大于500 W)断电后应冷却一段时间再通电(一般310分钟，功耗越大时间越长)，避免烧断保险丝或仪器零件。第6章 调试工艺基础 3操作安全(1)操作环境保持整洁，检测大型高压线路时，工作场地应铺绝缘胶垫，工作人员应穿绝缘鞋。(2)高压或大型线路通电检测时，应有两人以上进行，如果发现冒烟、打火、放电等异常现象，应立即断电检查。(3)不通电不等于不带电。对大容量高压电容只有进行放电操作后才可以认为不带电。(4)断开电源开关不等于断开电源。如图6.8所示虽然开关处于OFF位置，但相关部分仍然带电，只有拔下电源插头才可认为是真正断开电源。第6章 调试工艺基础 图6.8 电器调试检测安全示意图(a)使用二线插头，开关未断开相线；(b)虽断开相线，但开关接点3带电 第6章 调试工艺基础(5)无论最简单的电气材料，如导线、插头插座，还是复杂的电子仪器，由于材料本身老化变质及自然腐蚀等因素，安全工作的寿命是有限的，决不可无限制使用。第6章 调试工艺基础 6.7 故障检测方法故障检测方法 6.7.1 观察法观察法 1静态观察法静态观察法它又称为不通电观察法。在电子线路通电前主要通过目视检查找出某些故障。实践证明，占电子线路故障相当比例的焊点失效，导线接头断开，电容器漏液或炸裂，接插件松脱，电接点生锈等故障，完全可以通过观察发现，没有必要对整个电路大动干戈，导致故障升级。第6章 调试工艺基础“静态”强调静心凝神，仔细观察，马马虎虎走马观花往往不能发现故障。静态观察，要先外后内，循序渐进。打开机壳前先检查电器外表，有无碰伤，按键、插口电线电缆有无损坏，保险是否烧断等。打开机壳后，先看机内各种装置和元器件有无相碰、断线、烧坏等现象，然后用手或工具拨动一些元器件、导线等进行进一步检查。对于试验电路或样机，要对照原理图检查接线有无错误，元器件是否符合设计要求，IC管脚有无插错方向或折弯，有无漏焊、桥接等故障。第6章 调试工艺基础 2动态观察法它也称通电观察法，即给线路通电后，运用人体视、嗅、听、触觉检查线路故障。通电观察，特别是较大设备通电时应尽可能采用隔离变压器和调压器逐渐加电、防止故障扩大。一般情况下还应使用仪表，如电流表、电压表等监视电路状态。通电后，眼要看电路内有无打火、冒烟等现象；耳要听电路内有无异常声音；鼻要闻电器内有无烧焦、烧糊的异味；手要触摸一些管子，集成电路等是否发烫(注意：高压、大电流电路须防触电、防烫伤)，发现异常立即断电。第6章 调试工艺基础 通电观察，有时可以确定故障原因，但大部分情况下并不能确认故障确切部位及原因。例如一个集成电路发热，可能是周边电路故障，也可能是供电电压有误；可能是负载过重也可能是电路自激，当然也不排除集成电路本身损坏，必须配合其他检测方法，分析判断，找出故障所在。第6章 调试工艺基础 6.7.2 测量法测量法 1电阻法电阻法电阻是各种电子元器件和电路的基本特征，利用万用表测量电子元器件或电路各点之间电阻值来判断故障的方法称为电阻法。测量电阻值，有“在线”和“离线”两种基本方式。“在线”测量，需要考虑被测元器件受其他并联支路的影响，测量结果应对照原理图分析判断。“离线”测量需要将被测元器件或电路从整个电路或印制板上脱焊下来，操作较麻烦但结果准确可靠。第6章 调试工艺基础 用电阻法测量集成电路，通常先将一个表笔接地，用另一个表笔测各引脚对地电阻值，然后交换表笔再测一次，将测量值与正常值(有些维修资料给出，或自己积累)进行比较，相差较大者往往是故障所在(不一定是集成电路坏)。电阻法对确定开关、接插件、导线、印制板导电图形的通断及电阻器的变质，电容器短路，电感线圈断路等故障非常有效而且快捷，但对晶体管、集成电路以及电路单元来说，一般不能直接判定故障，需要对比分析或兼用其他方法，但由于电阻法不用给电路通电，因此可将检测风险降到最小，故一般检测被首先采用。采用电阻法测量时要注意：第6章 调试工艺基础(1)使用电阻法时应在线路断电、大电容放电的情况下进行，否则结果不准确，还可能损坏万用表。(2)在检测低电压供电的集成电路(5 V)时避免用指针式万用表的10 k挡。(3)在线测量时应将万用表表笔交替测试，对比分析。第6章 调试工艺基础 2电压法电压法1)交流电压测量 一般电子线路中交流回路较为简单，对50 Hz/60 Hz市电升压或降压后的电压只须使用普通万用表选择合适AC量程即可，测高压时要注意安全并养成用单手操作的习惯。对非50 Hz/60 Hz的电源，例如变频器输出电压的测量就要考虑所用电压表的频率特性，一般指针式万用表为452000 Hz，数字式万用表为45500 Hz，超过范围或非正弦波测量结果都不正确。第6章 调试工艺基础 2)直流电压测量检测直流电压一般分为三步：(1)测量稳压电路输出端是否正常。(2)各单元电路及电路的关键“点”，例如放大电路输出点，外接部件电源端等处电压是否正常。第6章 调试工艺基础(3)电路主要元器件如晶体管、集成电路各管脚电压是否正常，对集成电路首先要测电源端。比较完善的产品说明书中应该给出电路各点正常工作电压，有些维修资料中还提供集成电路各引脚的工作电压。另外也可对比正常工作时同种电路测得的各点电压。偏离正常电压较多的部位或元器件，往往就是故障所在部位。这种检测方法，要求工作者具有电路分析能力并尽可能收集相关电路的资料数据，才能达到事半功倍的效果。第6章 调试工艺基础 3电流法电子线路正常工作时，各部分工作电流是稳定的，偏离正常值较大的部位往往是故障所在。这就是用电流法检测线路故障的原理。电流法有直接测量和间接测量两种方法。直接测量就是将电流表直接串接在欲检测的回路测得电流值的方法。这种方法直观、准确，但往往需要对线路作“手术”，例如断开导线，脱焊元器件引脚等，才能进行测量，因而不大方便。对于整机总电流的测量，一般可通过将电流表的两个表笔接到开关上的方式测得，对使用220 V交流电的线路必须注意测量安全。第6章 调试工艺基础 间接测量法实际上是用测电压的方法换算成电流值。这种方法快捷方便，但如果所选测量点的元器件有故障则不容易准确判断。如图6.9所示，欲通过测Re的电压降确定三极管工作电流是否正常，如Re本身阻值偏差较大或Ce漏电，都可引起误判。采用电流法检测故障，应对被测电路正常工作电流值事先心中有数。一方面大部分线路说明书或元器件样本中都给出正常工作电流值或功耗值，另一方面通过实践积累可大致判断各种电路和常用元器件工作电流范围，例如一般运算放大器，TTL电路静态工作电流不超过几毫安，CMOS电路则在毫安级以下等等。第6章 调试工艺基础 第6章 调试工艺基础 4波形法波形法1)波形的有无和形状 在电子线路中一般对电路各点的波形有无和形状是确定的，例如标准的电视机原理图中就给出各点波形的形状及幅值(见图6.10)，如果测得该点波形没有或形状相差较大，则故障发生于该电路的可能性较大。当观察到不应出现的自激振荡或调制波形时，虽不能确定故障部位，但可从频率、幅值大小分析故障原因。第6章 调试工艺基础 图6.10 电视机局部电路波形图 第6章 调试工艺基础 2)波形失真 在放大或缓冲等电路中，若电路参数失配或元器件选择不当或损坏都会引起波形失真，通过观测波形和分析电路可以找出故障原因。3)波形参数 利用示波器测量波形的各种参数，如幅值、周期、前后沿相位等，与正常工作时的波形参数对照，可找出故障原因。第6章 调试工艺基础 应用波形法要注意：(1)对电路高电压和大幅度脉冲部位一定要注意不能超过示波器的允许电压范围。必要时采用高压探头或对电路观测点采取分压取样等措施。(2)示波器接入电路时本身输入阻抗对电路也有一定影响，特别在测量脉冲电路时，要采用有补偿作用的101 探头，否则观测的波形与实际不符。第6章 调试工艺基础 5逻辑状态法对数字电路而言，只需判断电路各部位的逻辑状态即可确定电路工作是否正常。数字逻辑主要有高低两种电平状态，另外还有脉冲串及高阻状态。因而可以使用逻辑笔进行电路检测。逻辑笔具有体积小，携带使用方便的优点。功能简单的逻辑笔可测单种电路(TTL或CMOS)的逻辑状态，功能较全的逻辑笔除可测多种电路的逻辑状态外，还可定量测脉冲个数。有些还具有脉冲信号发生器作用，可发出单个脉冲或连续脉冲以供检测电路用。第6章 调试工艺基础 6.7.3 跟踪法跟踪法 1信号寻迹法信号寻迹法信号寻迹法是针对信号产生和处理电路的信号流向寻找信号踪迹的检测方法，具体检测时又可分为正向寻迹(由输入到输出顺序查找)，反向寻迹(由输出到输入顺序查找)和等分寻迹三种。第6章 调试工艺基础 正向寻迹是常用的检测方法，可以借助测试仪器(示波器、频率计、万用表等)逐级定性、定量检测信号，从而确定故障部位。图6.11是交流毫伏表的电路框图及检测示意图。我们用一个固定的正弦波信号加到毫伏表输入端，从衰减电路开始逐级检测各级电路，根据该级电路功能及性能可以判断该处信号是否正常，逐级观测，直到查出故障。显然，反向寻迹检测仅仅是检测的顺序不同。第6章 调试工艺基础 图6.11 用示波器检测毫伏表电路示意图 第6章 调试工艺基础 等分寻迹对于单元较多的电路是一种高效的方法。我们以某仪器时基信号产生电路为例说明这种方法。该电路由置于恒温槽中的晶体振荡器产生5 MHz信号，经9级分频电路，产生测试要求的1 Hz和0.01 Hz信号，如图6.12所示。图6.12 等分寻迹法检测故障示意图(分频器)第6章 调试工艺基础 电路共有10个单元，如果第9单元有问题，采用正向法需测试8次才能找到。等分寻迹法是将电路分为两部分，先判定故障在哪一部分，然后将有故障的部分再分为两部分检测。仍以第9单元故障为例，用等分寻迹法测1 kHz信号，发现正常，判定故障在后半部分；再测1 Hz信号，仍正常，可断定故障在9、10单元，第三次测0.1 Hz信号，即可确定第9单元的故障。显然，等分寻迹法效率大为提高。等分寻迹法适用多级串联结构的电路，且各级电路故障率大致相同，每次测试时间差不多。对于有分支、有反馈或单元较少的电路则不适用。第6章 调试工艺基础 2信号注入法对于本身不带信号产生电路或信号产生电路有故障的信号处理电路采用信号注入法是有效的检测方法。所谓信号注入，就是在信号处理电路的各级输入端输入已知的外加测试信号，通过终端指示器(例如指示仪表、扬声器、显示器等)或检测仪器来判断电路工作状态，从而找出电路故障。第6章 调试工艺基础 各种广播电视接收设备是采用信号注入法检测的典型。图6.13是一个典型调频立体声收音机框图。检测时需要两种信号：鉴频器之前要求调频立体声信号，解码器之后是音频信号。通常检测收音机电路是采用反向信号注入，即先将一定频率和幅度的音频信号从AR、AL开始逐渐向前推移，通过扬声器或耳机监听声音的有无和音质及大小，从而判断电路故障。如果音频电路部分正常，就要用调频立体声信号源从G，H依次注入，直到找出故障点。第6章 调试工艺基础 图6.13 调频立体声收音机框图 第6章 调试工艺基础 采用信号注入法检测时要注意以下几点：(1)信号注入顺序根据具体电路可采用正向、反向或中间注入的顺序。(2)注入信号的性质和幅度要根据电路和注入点变化，如上例收音机音频部分注入信号，越靠近扬声器需要的信号越强，同样信号注入BR(BL)点可能正常，注入DR(DL)点可能过强使放大器饱和失真。通常可以估测注入点工作信号作为注入信号的参考。(3)注入信号时要选择合适接地点，防止信号源和被测电路相互影响。一般情况下可选择靠近注入点的接地点。第6章 调试工艺基础(4)信号与被测电路要选择合适的耦合方式，例如交流信号应串接合适电容，直流信号串接适当电阻，使信号与被测电路阻抗匹配。(5)信号注入有时可采用简单易行的方式，如收音机检测时就可用人体感应信号作为注入信号(即手持导电体碰触相应电路部分)进行判别。同理，有时也必须注意感应信号对外加信号检测的影响。第6章 调试工艺基础 6.7.4 替换法替换法 1.元器件替换元器件替换 元器件替换除某些电路结构较为方便外(例如带插接件的IC，开关，继电器等)，一般都需拆焊，操作比较麻烦且容易损坏周边电路或印制板，因此元器件替换一般只作为其他检测方法均难判别时才采用的方法，并且尽量避免对电路板做“大手术”。例如，怀疑某两端引线元器件开路，可直接焊上一个新元件试验之；怀疑某个电容容量减小可再并上一只电容试之。第6章 调试工艺基础 2.单元电路替换当怀疑某一单元电路有故障时，另用一台同样型号或类型的正常电路，替换待查机器的相应单元电路，可判定此单元电路是否正常。有些电路有相同的电路若干路，例如立体声电路左右声道完全相同，可用于交叉替换试验。当电子设备采用单元电路多板结构时替换试验是比较方便的。因此对现场维修要求较高的设备，应尽可能采用替换的方式。第6章 调试工艺基础 3.部件替换 随着集成电路和安装技术的发展，电子产品迅速向集成度更高，功能更多，体积更小的方向发展，不仅元器件级的替换试验困难，单元电路替换也越来越不方便，过去十几块甚至几十块电路的功能，现在用一块集成电路即可完成，在单位面积的印制板上可以容纳更多的电路单元。电路的检测、维修逐渐向板卡级甚至整体方向发展。特别是较为复杂的由若干独立功能件组成的系统，检测时主要采用的是部件替换方法。第6章 调试工艺基础 部件替换试验要遵循以下三点：(1)用于替换的部件与原部件必须型号、规格一致，或者是主要性能、功能兼容的，并且能正常工作的部件。(2)要替换的部件接口工作正常，至少电源及输入、输出口正常，不会使替换部件损坏。这一点要求在替换前分析故障现象并对接口电源做必要检测。(3)替换要单独试验，不要一次换多个部件。第6章 调试工艺基础 6.7.5 比较法比较法 1.整机比较法 整机比较法是将故障机与同一类型正常工作的机器进行比较，查找故障的方法。这种方法对缺乏资料而本身较复杂的设备，例如以微处理器为基础的产品尤为适用。整机比较法是以检测法为基础的。对可能存在故障的电路部分进行工作点测定和波形观察，或者信号监测，比较好坏设备的差别，往往会发现问题。当然由于每台设备不可能完全一致，检测结果还要分析判断，因此这些常识性问题需要基本理论基础和日常工作的积累。第6章 调试工艺基础