电子电路调试的仪器及方法

1.电路调测常用仪表

(1)万用表

万用表可以用于测量交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、电阻值,用于判断电容好坏和检测二极管、晶体管的极性、管脚以及性能,用于判断线路的通断等,是电子线路调试中不可缺少的仪器。

(2)示波器

示波器可以用来观察和对比信号波形,测量信号幅度、频率、周期、相位等参数,是测量信号时域特性必不可少的仪器,特别是数字存储示波器,功能强大,测量精度高,使用范围广,具有很高的灵敏度和交流输入阻抗,在电路调测中发挥越来越重要的作用。

(3)函数信号发生器

在电路调测过程中,信号发生器可以为被测电路提供各种电信号,如方波、正弦波、三角波、脉冲信号等,用来检测电路的工作性能。

(4)稳压电源

稳压电源为电路提供电源。

除以上常用仪表外,电路调测可能还会用到更复杂的一些仪表,如测量数字信号的逻辑分析仪、测量信号频域特性的频谱仪等。

2.电路调测的一般方法和步骤

一般小规模的电子电路或者已经定型的、设计方法较成熟的电路,在安装检查完毕后可以一次性整体调测。有的电路系统虽然规模大,但需要各部分电路相互配合,也必须整体调测。但一般具有一定规模的电路,都应分模块调测。将整体电路系统按功能分成若干个模块,对每个模块按照在系统中的工作状态分别进行调测。调测顺序是:按信号的流向,逐模块进行或逐步扩大调试范围,最后完成总体调测。分块调测的优点是:电路工作条件简单,问题出现的范围小,易于判断解决。

不论分模块调测还是整体调测,电路调测一般都遵循以下步骤。

(1)不通电检查

电路安装完毕,不要急于通电,先从以下几个方面认真检查。

①连线或焊接是否正确,是否有错线、少线和多线的现象

对照电路原理图,按一定顺序在安装好的电路中逐一对应检查。采用这种方法比较容易找出错线和少线。

或者按照实际电路中主要元器件各个引脚连线的去向和相连元件,查找每个去向和连接元件在原理图上是否存在。采用这种方法不但能查出错线和少线,还能查出多线。

不论采用哪种查线方法,一定要在原理图上对检查过的线做出标记。

②直观检查电源、地线、信号线、各元器件引脚之间有无短路(www.xing528.com)

对于电路的电源线和地线一定要特别注意,谨防极性接错。观察各个连线处有无接触不良,晶体管、电解电容等器件的引脚有无错接,集成电路芯片是否插错等。可以轻拨元器件,观察插接是否牢固可靠。

③用万用表电阻挡检查电路的通、断情况

在不通电的情况下,用万用表电阻挡可以方便地检查焊接和接插是否良好,元器件引脚之间有无短路,连接处有无接触不良等,还可以通过测量电路的电源端和接地端之间的电阻值,判断电路是否存在短路,如果阻值过小则存在短路,必须马上检查排除。

(2)通电检查

电路经过不通电检查正常后,把经过准确测量符合要求的电源电压接入电路,电源接入的瞬间,要注意观察稳压电源或电路是否有异常现象发生。一般稳压电源都有输出电压和输出电流显示,如果稳压电源接入电路后出现输出电流过大、输出电压下降现象,说明电路存在短路现象,应立即切断电源,排查故障。同样,如果电路出现冒烟、异常气味、元器件发烫等现象,则可能出现器件烧毁现象,同样应立即切断电源,待故障排除后方可再次通电。

在整个电路调测过程中,还应注意观察稳压电源的输出电压和输出电流显示,若出现输出电流增大、输出电压下降的现象,说明电路发生短路,应及时断电处理。

(3)静态调测

电源接入电路后无异常现象,即可检测电路的直流参数,如有需要可以进行直流参数的调整,使电路处于正常的直流工作状态。例如,调整晶体管放大电路的静态工作点、差分电路的对称性、运算放大器各管脚直流电位等。调测过程中若出现异常,应及时查找原因并排除。

(4)动态及指标调试

电路的静态测试正常,静态参数调整适当后,电路才可以进入动态工作状态,进行功能指标的测试。应根据电路的工作特性和具体测量项目,选择适当类型、幅度和频率的输入信号。例如,进行差分电路的调测,测量其电压放大倍数时,输入信号应选用中频小信号正弦波,而在测其电压传输特性时,则应选择中频大信号,波形则不一定非是正弦波。所以应根据不同的测量任务选择适当的输入信号,否则达不到期望的测量效果。

进行电路动态测量时,应用示波器监测输入、输出波形,根据输入、输出波形判断电路工作正常后,才进行有效值、峰峰值、频率、周期、相位等的测量。在测试的过程中,应认真规范记录和分析测试数据,做出测试结论。如发现性能指标与要求不符,应分析问题所在并对电路进行调整,最终使电路的各项指标符合要求。

3.电路调测注意事项

(1)测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测的测试点的等效阻抗,否则会引起分流,给测量结果带来较大的误差或引起测量错误。

(2)测量仪器的带宽必须大于被测电路的带宽。例如,某种型号的示波器工作频率范围为DC～20 MHz。如果放大器的上限截止频率为20 MHz,上述示波器就不适合用于测量此放大器的幅频特性。

(3)电路调测时应注意仪器的地线与被测试电路的地线需可靠连接。使用接地端接机壳的电子仪器进行测量时,仪器的接地端应和被测电路的接地端相连,否则仪器机壳引入的干扰会影响电路的正常工作,导致测量结果出现误差。例如,在调节差分电路的对称性时,不能用示波器的一个探头直接接在差分电路的两个输出端之间测量其双端输出量,而应分别测出uo1、uo2,然后将二者相减得双端输出量。若使用万用表测量双端输出的直流量,由于万用表的两个表笔是浮地的,所以可以直接接到两个输出端之间进行测量。

(4)电路进行调整时应避免带电操作。更换元器件或更改连线时,电路一定要先断开电源,否则容易引起元器件的损坏或电路的短路。注意断开电源并不是关掉稳压电源,因为稳压电源在开与关的瞬间往往出现瞬态过冲的现象。电路中的集成电路或元件受到这一冲击后易造成损坏。因此电路调测过程中如需断开电源,正确的做法是去掉电路中的电源接线。

(5)电路调试时应细致观察、认真记录。实验记录是十分重要的实验手段,记录的信息也是重要的技术资料。初学者往往只注重最后的技术指标测试记录,而不注意对调试中出现的非正常现象和分析排除过程进行记录,比如故障现象、故障原因分析、解决措施和效果等,而这些细节往往是进行科学分析的重要依据。

电子电路是由电子元器件与连线按一定的电路图组装起来的。因此设计方案的合理性、元器件质量和性能、连线和安装的正确性与可靠性等任一方面如果存在问题,都将导致电路无法正常工作。所以一个新组装的电路出现故障是难免的,分析、寻找和排除电路的故障是电气工程人员必备的实际技能,也是电子电路实验课程的重要内容,只有通过不断地认真实践才能掌握。