在實驗電路安裝完畢后,不要急于通電測試,而首先必須做好以下調試前的檢查工作。
1、檢查連線情況
對于安裝在印刷板上的實驗電路,盡管通常連線數量不是很多,但總還是不可避免,因而連線錯誤的發(fā)生也就在所難免。經常碰到的有錯接(即連線的一端正確,而另一端誤接)、少接(指安裝時漏接的線)及多接(指在電路上完全是多余的連線),等連線錯誤。檢查連線一般可直接對照電路原理圖進行,但若電路中布線較多,則可以以元器件(如運放、三極管)為中心,依次檢察查其引腳的有關連線,這樣不僅可以查出錯接或少接的線,而且也較易發(fā)現多余的線。為確保連線的可靠,在查線的同時,還可以用萬用表電阻檔對接線作連通檢查,而且最好在器件外引線處測量,這樣有可能查出某些“虛焊”的隱患。
2、檢查元器件安裝情況
元器件的檢查,重點要查集成運放、三極管、二極管、電解電容等外引線與極性有否接錯,以及外引線間有否短路,同時還須檢查元器件焊接處是否可靠。這里需要指出,在焊接前,必須對元器件進行篩選,以免給調試帶來麻煩。
3、檢查電源輸入端與公共接地端間有否短路
在通電前,還需用萬用表檢查電源輸入端與地之間是否存短路,若有則須進一步檢查其原因。在完成了以上各項檢查并確認無誤后,才可通電調試,但此時應注意電源的正、負極性不能接反。
4、調試方法
調試方法通常采用先分調后聯調(總調)。因為對于任何復雜電路,實際都是由一些基本單元電路組成,因此,調試時可以循著信號的流向,由前向后逐級調整各單元電路。其思想方法是由逐步到整體,即分步完成各單元電路調試的基礎上,逐步擴大調試范圍,最后完成整機調試。采用這種調試方法的最大優(yōu)點是能及時準確地發(fā)現和解決問題,因而新設計的電路一般都采用該調試方法。
按照上述調原則,具體調試步驟如下:
1.通電觀察
先將直流穩(wěn)壓電源調到要求值,然后再接入電路。此時觀察電路有無異常現象,包括有無冒煙、是否有異常氣味、手摸元器件是否發(fā)燙、以及電源有否被短路等。如果出現異常,應立即切斷電源,并待排除故障后才能再次通電。經過通電觀察,確認電路已能進行測量后,方可轉入正常調試。對于電子電路,它的一個重要特點是交、直流并存,而且直流又是電路正常工作的基礎。因此,無論是分調還是聯調,都應遵循先調靜態(tài)、后調動態(tài)的原則。
2.靜態(tài)調試
所謂靜態(tài)調試是指在沒有外加信號的條件下所進行的直流測試和調整過程。通常為防止外界干擾信號竄入電路,輸入端與地之間往往需要短接。測量靜態(tài)工作點的基本工具是萬用表,為測量方便,往往是用萬用表直流電壓檔測量各晶體管c、b、e對地的電壓,然后計算各管的集電極電流等靜態(tài)參數。但測試時,必須時時考慮到萬用表電壓檔內阻對被測電路的影響,如500型萬用表直流檔電壓的內阻為20kω/v,因此2.5v檔的內阻為 20kω/v×2.5v=50kωv ,50v檔為1mω。通過靜態(tài)測試,可以及時發(fā)現己經損壞的元器件,判斷電路工作狀態(tài),并及時調整電路參數,使電路工作狀態(tài)符合設計要求。
3.動態(tài)調試
動態(tài)調試是在靜態(tài)調試的基礎上進行的。在電路的輸入端接入幅度和頻率合適的正弦信號電壓,然后采用信號跟蹤法,即用示波器和毫伏表沿著信號的傳遞方向,逐級檢查各有關點的波形和信號電壓的大小,從中發(fā)現問題,并予以調整。在動態(tài)測式中過程中,示波器的信號輸入方法最好是置于“dc”擋,這樣可通過直接耦合方式,同時觀察被測信號的交、直流成分。電路在動態(tài)工作時,應注意到放大電路的前后級之間是互相影響的。前級放大器相當于后級放大器的信號源,而后級放大器則是前級放大器的負載,兩級之間通過輸出、輸入電阻相互影響,互相牽制。另外,在動態(tài)調節(jié)試過程中,往往根據測試波形,可對電路工作點再作適當的調整,以便各級電路能更好地發(fā)揮其功能。在實驗調試中,所有測試儀器的接地端應與實驗電路的接地端連接一起,否則引入的干擾不僅會使實驗電路的工作狀態(tài)發(fā)生變化,而且將使用測量結果出現誤差。
在電子電路的設計、安裝與調試過程中,不可避免地會出現各種各樣的故障現象,所以檢查和排除故障是電氣工程人員必備的實際技能。面對一個整機電路,要從大量的元器件和線路中迅速、準確地找出故障,這確實不太易容,而且故障又是五花八門,這就要求掌握正確方法。一般來說,故障診斷過程是:從故障現象出發(fā),通過反復測試,作出分析判斷,逐步找出故障原因。下面在具討論排除故障方法之前,不防先看一下常見的一些故障現象。
1.常見故障
a.測試設備引起的故障,可能有測試設備本身就有故障,功能不靈或測試棒損壞使用權之無法測試;還有可能操作者對儀器使用不正確引起故障,如示波器旋鈕級選擇不對,造成波形異常甚至無波形。
b.電路元器件本身因原引起的故障。如電阻、電容、晶體管及集成器件等特性不良或損壞。這種原因引起的故障現象經常是電路有輸出入而無輸出或輸出異常。
c.人為引起故障。如操作者將連線接錯或漏接、無接,元器件參數選錯,三極管管型搞錯,二極管或電解電容極性接反等等,都有可能導致電路和不能正常工作
d.電路接觸不良引起的故障。如焊接虛焊、插接點接觸不牢靠、電位器滑動端接觸不良、接地不良、也有的是引線斷線等。這種原因引起的故障一般是間歇或瞬時,或者突然停止工作。
e.各種干擾引起的故障。所謂干擾是指外界因素對電路有信號產生的擾動。干擾源種類很多,常見的有以下幾種
①接地處不當引進的干擾。如接地線的電阻太大時,電路和各部分電流以流過接地線會產生一個干擾信號,以致影響電路的正常工作。減小該干擾的有效措施是降低地線電阻,一般采用比較粗的銅線。
②“共地”是抑制噪聲和防止干擾的重要手段。所謂“共地”是將電路中所有接地的元器件都要接在電源的電位參考點上。在正極性單電源供電電路中,電源的負極是電位參考點;在負極性單電源供電電路中,電源的正極;是電位參考點:而在正負比電源供電電路中,以兩個電源的正負極串接點作為電位參考點。
③直流電源濾波不佳引入的干擾。各種電子設備一般都是用50hz電壓經過整流、濾波及穩(wěn)壓得到直流電壓源??墒谴酥绷麟妷喊蓄l率為50hz或100hz的紋電壓,如果紋波電壓幅度過大,必然會給電路引入干擾。這種干擾是有規(guī)律性的,要減少這種干擾,必須采用紋電壓幅值小的穩(wěn)壓電源或引入濾波網絡。
④感應干擾。干擾源通過分布電容耦合到電路,形成電場耦合干擾;干擾源通過電感耦合到電路,形成磁場耦合,形成磁場耦合干擾。這些干擾均屬于感應干擾。它將導致電子電路產生寄生振蕩。排除和避免這類干擾的方法一是:采用屏蔽措施,屏蔽殼要接地;二是引入補償網絡,抑制由干擾引起的寄生持振蕩。具體做法是在電路的適當體位置接入電阻與電子相串聯或單一電容網絡,實際參數大小可通過實驗調試來確定。
2.檢查排除故障的基本方法
a.直接觀察法直接觀察法是指不使用任何儀器,而只利用人的視覺、聽覺、嗅覺以及直接碰摸元器件作為手段來發(fā)現問題,尋找和分析故障。
直接觀察又包括通電前檢查和通電觀察兩個方面。
通電前主要檢查儀器的選用和使用是否正確;電源電壓的數值和極性是否符合要求;三極管、二極管和管腳以及集成電路的引腳有無錯接;電解電容的極性是否接反;元器件間有沒有互碰短路;布線是否合理;印刷板有無斷線等。通電后主要觀察直流穩(wěn)壓電源上提電流指示值有否超出電路額定值;元器件有無發(fā)燙、冒煙;變壓器有無焦味等。
此法比較簡單,也比較有效,故可作為對電路初步檢查之用。
b.參數測試法參數借助于儀器幫助發(fā)現問題,并應用理論知識分析找出故障原因。平時利用萬用表檢查電路的靜態(tài)工作點就屬該測試法的運用。當發(fā)現測量值與設計值相差懸殊時,就可針對問題進行分析,直至得以解決。
c.信號跟蹤法
在被調試電路的輸入端接入適當幅度與頻率的信號(如在模擬電路中常用f=1khz的正弦波信號),利用示波器,并按信號的流向,由前級到后級逐級觀察電壓波形及幅值的變化情況,如哪一級異常,則故障就在該級,然后即可有效的放矢地作進一步檢查。這種方法對各種電路普通適用。在動態(tài)調試中應用更為廣泛。
d.對比法
懷疑某一電路存在問題時,可將此電路的參數與工作狀態(tài)和相同的正常電路進行一一對比,從中分析故障原因判斷故障點。
e.部件替換法
所謂部件替換法,就是利用與故障電路同類型的電路部件、元器件或插件板來替換故障電路中懷疑部分,從而可縮小故障范圍,以便快速、準確地找出故障點。
f.斷路法
斷路法用于檢查短路故障最有效。其也是一種逐步縮小故障范圍的方法。在一般情況下,尋找故障的常規(guī)做法是:首先采用直接觀察法,排除明顯的故障。進而采用萬能用表(或示波器)檢查靜態(tài)工作點。最后可用信號跟蹤法對電路作動態(tài)檢查。