调试是电子整机装配的关键一步,产品的组装过程是把所有的元器件按照图纸要求连接起来,由于各种电子元器件参数的离散性、线路接地点、元件装配位置对分布参数的影响,使产品不能立即达到预定技术条件的要求。为了使电子产品各部件之间和单元电路之间实现有效的连接和匹配,使产品的技术指标能完全符合规定,实现预定功能,对组装后的产品需进行调试。同时,调试又能发现产品设计和工艺以及原材料的缺陷和不足等问题。
1.调试方法
通常有两种调试电路的方法。
(1)采用边安装边调试的方法。把一个总电路按框图上的功能分成若干单元电路分别进行安装和调试,在完成各单元电路调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围。最后,完成整机调试。这既便于调试,又可及时发现和解决问题。
(2)整个电路安装完毕,实行一次性调试。这种方法适于定型产品。
2.调试工作的内容
明确设备调试的目的和要求;正确合理地使用测量仪器仪表;按调试工艺对设备进行调整和测试;分析和排除调试中出现的故障,调试时,应做好调试记录,准确记录电路各部分的测试数据和波形,以便于分析和运行时参考;编写调试总结,提出改进意见。
6.2.1 调试准备
将必要的工具、技术文件等准备齐全,主要指:
1.调试设备和测量仪表的准备
按技术文件的规定,准备好测试设备和测量仪器仪表。检查它们是否有周期检定的合格证,尤其要注意测量仪器仪表的精度是否符合技术文件规定的要求,能否满足调试精度的要求。应掌握正确的使用方法,能熟练地使用调试设备和测量仪器仪表。
2.技术文件的准备
电路原理图、印制电路图、总装配图、接线图及产品技术文件、调试工艺等。事先掌握上述技术文件的内容,了解被测试设备的基本工作原理、主要技术指标、各参数的调试方法和步骤。
3.调试安全措施
从人身安全及保护仪器设备角度着眼,必须认真对待调试安全措施。仪器、设备的金属外壳都应按地,特别是带有MOS电路的仪器更必须良好接地。一般设备的外壳可通过三芯插头与交流电网零线连接。
不允许带电操作。如有必要和带电部分接触时,必须使用带有绝缘保护的工具进行操作。使用调压器时必须注意,由于其输入与输出端不隔离,因此接到电网时,必须使公共端接零线,以确保后面所接电路不带电。
大容量滤波电容器、延时用电容器能储存电荷。因此,在调试或更换它们所在电路的元器件时,应先将其储存的电荷泄放完毕,再进行操作。
6.2.2 调试步骤
整机调试的具体步骤可以归纳为:先进行通电前检查,再通电检查;电路分块隔离,先直流后交流;先单元电路调试,后整机联调。
1.先进行通电前检查,再通电检查
(1)外观检查。电路安装完毕,首先直观检查电路各部分接线是否正确。检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无短路,器件有无接错。
将组装完的电子产品各焊点,用毛刷及酒精擦净,不应留有松香等物。印制电路板,版面线条应清晰、美观、不应有烙铁烫伤痕迹及其他机械损伤,铜箔不允许有脱起现象。按产品安装图检查各元器件安装位置及参数应正确无误,导线连接及布置应符合技术要求。检查各开关及元器件可动部分的机械动作应灵活可靠。各元器件必须牢固地焊接在印制电路板规定的位置上,不得有虚焊、漏焊、焊点之间不得短接。元器件排列应整齐,无短接现象。所有连接线、内外引线焊接应正确。
(2)通电调试。按技术条件的规定通入电路所要求的电源电压,观测产品的工作状态。若发现元器件等异常发热、冒烟、打火等,应立即关掉电源,找出故障原因,设法排除。以免扩大故障范围或造成不可修复的故障。通电后,若产品的工作状态正常,则可转入正常调试。
2.电路分块隔离,先直流后交流
在比较复杂的电子产品中,整机电路通常可以分成若干个功能块,相对独立地完成某个特定的电气功能。其中,每一个功能块往往又可以进一步细分为几个具体的电路。细分的界线对于分立元件电路来说,是以某一两只晶体三极管为核心的电路。对于集成元件电路来说,是以某个集成电路芯片为核心的电路。例如一台黑白电视机,可以分成高频调谐、中放通道、视频放大、同步分离、自动增益控制 (AGC)、行扫描、场扫描、伴音及电源等几个功能块。以行扫描电路为例,还可以进一步细分为AFC鉴相器、行振荡、行激励、行输出及高中压整流电路。在这几个电路中,都有一两只三极管做核心元件。
所谓 “电路分块隔离”是在整机调试时对各个功能电路块分别加电,逐块调试。这样做可以避免各块之间电信号的互相干扰。当电路工作不正常时,大大缩小了搜寻原因的范围。实际上,有经验的设计者在设计电路时,往往都会为各个电路块设置一定的隔离元件。如:电源插座、跨接线或接通电路的某一电阻。整机调试时,除了正在调试的电路,其他部分都被隔离元件断开而不工作。因此,不会相互干扰。当每个电路块都调试完毕后,再接通各个隔离元件,使整个电路进入工作状态。对没有设置隔离元件的电路,可以装配的同时逐级调试,调好一级再装配下一级进行调试。
直流工作状态是电路工作的基础。直流工作点不正常,电路就无法实现其电气功能。所以,在成熟的电子产品原理图上,一般都标注直流工作点,即三极管各极直流电位或工作电流,集成电路各脚的工作电压,作为整机调试的参考依据。应该注意,由于元器件的数值都具有一定偏差,并因所用仪表内阻的影响,可能会出现实测数据与图标的直流工作点不完全相同的情况。但是一般来说,它们之间的差值不应该很大,相对误差不能超出10%。当直流工作状态调试完成之后,再进行交流通路的调试,检查并调整有关的元件,使电路完成其预定的电气功能。这种方法就是 “先直流后交流”,也叫做 “先静态后动态”。
3.先单元电路调试,再整机统调
在调试单元电路时应明确本部分的调试要求,按调试要求测试性能指标和观察波形。调试顺序按信号的流向进行。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,为最后的整机联调创造条件。通过单元电路的静态和动态调试,掌握必要的数据、波形、现象。然后,对电路进行分析、判断、排除故障,完成调试要求。
各单元电路调试完成后就为整机调试打下了基础。整机联调是在单元电路调试后进行的。此时,应观察各单元电路连接后各级之间的信号关系。主要观察动态结果,检查电路性能和参数,分析测量的数据和波形是否符合设计要求,对发现的故障和问题及时采取处理措施。
产品统调时,先调基本指标,后调影响质量的指标。先调独立环节,后调有影响的环节。直到满足该产品的各项技术指标。
6.2.3 注意事项
1.注意人机安全
在整机调试时,可能接触到高压,应采取必要的防护措施。例如,电视机行扫描电路输出的阳极电压高达15~25kV,调试时容易触碰到高压线路而受到电击。特别是彩色电视机,一般都采用高压开关电源,由于没有电源变压器的隔离,220V交流电的火线可能直接与整机底板相通,如果通电调试电路,很可能造成触电事故。为此,在调试、维修电视机时,应该首先检查底板是否带电。必要时,可在电视机与电源之间使用变比为1∶1的隔离变压器。
以图6-1所示电路为例,操作者试图用调压器来变化输入电压,试验稳压电源在输入交流电压变化时的电路性能。接通电路时并没有异常现象,电压表测得3端、4端电压为十几伏,但在调整中用手触碰到电路板上的元件时,却发生电击。从图6-1中很容易分析出触电原因:当调压器的端柱2接电源火线时,虽然电压表测得3端、4端电压为十几伏,但4端却对地有220V的高电压,一旦碰到与它相接的元器件或印制导线,当然免不了发生触电事故。
图6-1 注意人机安全
2.正确使用仪器
正确使用仪器包含两方面的内容:一方面应能保障人机安全,避免触电和损坏仪器。例如初学者错用了万用表的电阻挡或电流挡去测量电压,结果使万用表被烧毁。另一方面,正确使用仪器,才能保证正确的调试。否则,错误的接入方式或读数方法会使调试陷入困境。例如,当示波器接入电路时,为了不影响电路的幅频特性,不要用塑料导线或电缆直接从电路引向示波器的输入端,而应当采取衰减探头。在测量小信号波形时,要注意示波器接地线不要靠近大功率器件的地线,否则波形可能出现干扰。又如,在使用扫频仪测量检波器、鉴频器,或者电路的测试点位于三极管的发射极时,由于这些电路本身已有检波作用,就不能使用检波探头。而在测量其他电路时均应使用检波探头。扫频仪输出阻抗一般为75Ω,如果直接接入电路,会短路高阻负载。因此,在信号测试点需要接入隔离电阻或电容;仪器的输出信号幅度不宜太大,否则,将使被测电路的某些元器件处于非线性工作状态,造成信号失真。
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