电子产品的调试与检验

4．3　电子产品的调试与检验

任何一台电子设备都是由多种类型的元器件组成的。由于每个元器件的性能参数都具有离散性和误差，且印制电路板设计、安装工艺设计和随机因素产生的分布参数都会影响电子设备的功能和性能指标，故电子产品安装完成后必须经过调试才能正常工作。

调试工作包括测试、调整、维修等，其中测试是对各项技术指标的功能及电气性能进行测量和调试。测量的结果一定要符合设计值，如果不符合就需对电路的参数进行调整。主要调整对象为可调元器件，如可调电阻、可调电容、可调电感等。通过调整才能使电路实现预定的功能和达到技术性能要求。

检验是按照设计产品预定的各项功能和技术性能指标，采用通用或专用的仪器设备，在规定的测试条件下，逐项进行测量确定。只有全部功能和技术性能指标都符合设计要求的产品，才是合格产品，才允许出厂。

4．3．1　调试检测基础

1．调试工艺文件

产品的调试是按调试工艺文件进行的。调试工艺文件是工艺设计师为产品制定的一套科学、合理的调试规范，一般内容如下：

（1）调试设备和所需的工具、仪器仪表的型号和数量，及其操作方法及步骤；

（2）调试条件、安全操作规程及注意事项；

（3）调试所需的工时定额、有关图表、测量数据资料及记录。

2．调试的方案和内容

调试方案必须根据产品的技术要求和设计文件的规定而制定。原则上应该从技术、生产效率和经济角度来综合考虑，制定出科学、合理的调试方案。

调试时，要严格按照调试工艺指导卡，对单元电路、整机进行调整和测试。电路参数的调整，可以避免因元器件参数或装配工艺设计不合理而产生电路性能和技术指标达不到设计要求的情况。检测电路设计中产生的缺陷及安装过程中出现的错误，认真填写调试记录，对调试数据进行正确分析和处理，运用电路和元器件的基础理论去分析和排除故障，确保产品的各项性能指标达到设计要求。

3．调试的安全措施

调试过程中，需要使用各类仪器、仪表等工具进行带电操作，所以在调试的过程中，首要问题就是安全问题。除了防止调试的过程中人身触电外，还要防止测量仪器被损坏，所以调试者必须严格遵守安全规程，以保证人员、设备的安全。

1）调试环境安全措施

不同的产品对工作和调试的环境要求不同，如：各类调试台的公共场地应铺垫绝缘橡胶，以保证调试人员和操作者与地绝缘良好；在调试高压电路时，除要在被调试设备周围地面上铺垫合格的地板和绝缘橡胶外，还应在调试的工作场所醒目的地方挂上“高压正在调试”等警示牌；对于MOS器件的工作台面，应按规定安装金属接地装置和防静电垫板，防止MOS器件因静电感应而被击穿；最后，还应配备消防设备，如四氯化碳灭火器等。

2）用电安全

调试时要有用电安全措施，如：调试场地总电源开关应有相应的指示灯，开关最好安装在较明显又易操作的位置；场地所有的电源线、电源开关、插头等都不允许有裸露的带电导体，元器件必须符合安全用电要求；为防止漏电和过载事故造成人身危险和设备损坏，调试场地要求安装漏电保护开关和过载保护装置。

3）操作安全

调试电路接通电源前，应检查调试电路有无短路和开路现象，同时要注意不能带电操作。如必须与带电部分接触时，操作者应使用带有绝缘保护的工具；当使用和调试MOS电路时，操作者必须戴上防静电腕套；进行高压调试前，操作者要穿好绝缘鞋，戴上绝缘手套。

需要注意的是，人们通常认为电源开关断开（关闭）就等于电源断开了，这种观念是错误的，也是很危险的。图4－11所示的为电源开关断开后电路部分带电示意图，图（a）表示虽然相线断开，但开关触点3仍带电；图（b）表示二线插头因连接任意，开关断开的是“零线”，相线并未断开。所以，只有拔下电源插头，调试电路才真正地断开了电源。人们认为不通电的设备或仪器就不带电，这是不对的。

另外，大容量高压电容只有进行放电后，才可以认为不带电。如显像管的高压嘴，由于管锥体内外臂构成的高压电容存在，即使断电数天后，高压嘴上仍然带电。要保证电视机的使用寿命及调试维修的安全，一定要拔掉电视机的电源插头。

图4－11　电源开关断开后电路部分带电示意图

4）测试设备安全

用于测试的仪器设备要定期检查，以保证测试仪器完好。当仪器外壳为金属时，电源插头必须选用三相插头，使地线与外壳相连，避免外壳带电。当仪器保险丝烧断时，首先应切断电源，拔下电源插头，再更换保险丝。更换的新保险丝一定要符合仪器的规格，不能任意选用，更不能用铜丝代替。使用功率较大的仪器设备时，特别要注意断电后应冷却一段时间再通电（一般冷却3～10min，功率越大，冷却时间就应越长），否则容易烧断保险丝或损坏仪器。

4．调试仪器选择

在调试工作中，选择合适的调试仪器是非常重要的。选择调试仪器应依据以下原则。

（1）在保证测量指标范围的前提下，选择结构简单、操作方便的通用型或专用型仪器。

（2）仪器仪表工作误差应小于被测参数的允许误差，一般小于允许误差的1／10。

（3）仪器仪表的测量范围和灵敏度应符合被测参数的要求。

（4）选择高输入阻抗的仪器仪表时，要求接入被测电路后，产生的测量误差尽可能小。

（5）选择灵敏度较高的仪器仪表时，仪器的连接线应采用屏蔽线；高频测试时，高频插头应直接接触被测点。

电子测试仪器要能正常使用，要求使用者必须具备一定的电子技术专业知识，仪器使用不当也会产生干扰，导致测试结果不理想，严重时无法进行测试。

5．静态调试工艺

静态调试是指没有外加信号时电路的直流工作状态测试。测试电路的静态工作情况一般是测试电路的静态工作点，即测试电路在静态工作时的直流电流和直流电压。

1）直流电流的测量

直流电流的测量方法有两种，即直接测试法和间接测试法。

直接测试法是将电流表直接串接在待测回路中测量电流值的方法。这种方法直观、准确，但是测量时必须断开原有的电路，因此这种方法使用并不广泛。

在测试时特别要注意，将万用表调至直流电流挡接入电路时，必须注意电流表的极性。

间接测试法一般在测试精度要求不高的场合使用，测量时无须断开电路，而是测量相应的电压值再计算电流，比直接测试法操作简单，但测量精度比直接测试法的差。

图4－12　间接测试法

间接测试法如图4－12所示。先测出电阻R_e两端的电压U，然后根据欧姆定律计算出三极管发射极静态电流。测量时必须注意，待测电阻两端并接的其他元器件可能会使测量产生误差。

2）直流电压的测量

直流电压的测量方法与间接测量直流电流的方法一样，将电压表直接并接到被测试电路的两端进行测量。测量时须注意电压挡的表笔极性，电压量程应略大于待测电压。

6．动态调试工艺

动态调试是指电路的输入端接入适当频率信号后，测试有关检测点随输入信号变化而变化的情况，即测试电路在工作时电压和电流的动态变化情况的方法。通过测试电路的信号波形、频率特性和相关点的电压值的动态变化，来描述电路的动态特性参数，并进行分析，改善电路的动态性能。

通过计算机测量和数据处理技术，对被测电路进行动态测试，可以检测静态调试时由于测量方法和步骤不当产生的隐性或软性故障。

电路调整主要是对测试结果进行分析，要求熟悉电路中的可调元器件的作用及其对电路参数的影响。从理论上讲，电路中的各个元器件都可能存在偏差。要调整测试结果的偏差，必须通过改变电路中元器件的参数来实现。

4．3．2　整机调试

整机调试工艺流程如图4－13所示。

图4－13　整机调试工艺流程图

1．整机外观检查

检验员按整机工艺文件设定的检查项目进行检验，如各类紧固元器件、开关、指示灯、按钮是否完好，是否符合设计要求，机壳的外观是否无损伤、无污染，机械装配的操作传动部分及旋钮动作是否调节灵活、到位。检查顺序为先外后内，检查时应认真、仔细，不要有漏检项目。

2．通电测试

通电测试前，应检查被调试元器件、部件或整机是否短路，观察有无元器件相碰，印制电路板上有无错焊的现象，并检查各类控制开关的位置是否正确，整机绝缘是否良好。最重要的是测量电源输入端是否有短路的现象。操作方法为，用万用表电阻挡测量输入插头两端的电阻，测得阻值正常时方可以通电。

通电后，观察电源、仪表指示灯工作是否正常，若有异常现象应立即断电排除故障。解决故障后，进入初调：先对电路进行空载调试，即电源系统不带负载的情况下检测电源指标及数值和波形是否符合设计要求；合格后就可以进入带载调试，即测量并调整电源部分的各项性能指标，如输出电压值、稳压、波纹系数等。如测得的参数符合设计指标则调试完毕，反之就必须对电路中的可调元器件参数进行调整，直到电源系统的性能指标达到最佳值。

另外，还要检测电源插头与电源开关之间、电源插头有绝缘要求的端子及内部电路与机壳之间的绝缘耐压情况。通常耐压等级有500V、1500V、2000V、5000V等。检测时根据产品的工作环境按标准进行。

3．整机统调

整机统调就是对装配好的整台电子产品进行整体的调试，其最主要的内容是，测试各电路模块之间的输入、输出关系是否正确，电源系统性能良好与否，整机功能、性能是否符合要求，以及各种干扰的排除，等等。

调整好的电路板经安装后，性能参数会受到不同程度的影响。因此任何一台电子产品在整机装配好后应对各单元电路进行再次测试和调整，以保证单元电路的性能符合整机性能指标的要求。

4．技术指标测试

按照整机技术指标要求及相应的测试方法测试整机技术指标，并记录测试数据。对测试结果进行科学的分析，分析结果是否达到质量技术要求。最后写出调试报告。

4．3．3　故障排除方法

产品在调试过程中或使用一段时间后，可能会出现一些故障。要快速排除故障，首先要选择合理的方法去查找故障、判断故障原因、确定故障部位。

1．观察法

观察法是最简单、最安全的检查方法。直接对单元电路板进行目测检查，观察焊点是否虚焊、假焊，连接导线的接头处是否断开，电容器是否漏液，接插件是否松脱及触点是否生锈等。

2．测量法

排除故障中使用最广泛、最有效的方法是测量法。根据测量的电参数特性对电路进行分析，进而找出故障。该方法用万用表的电阻挡对电路进行整机内阻值的测量，再对印制电路板上的元器件进行测量，这时必须考虑被测元器件在并联支路上的影响，所以测量结果还应对照原理图进行分析。

还可以将待测元器件取下来进行测量，虽然操作较麻烦，但测量结果更准确。这种测量方法可以用于判断集成电路的好坏。操作时，将一支表笔接地，另一支表笔分别测量各个不同的引脚的对地电阻值，然后交换两支表笔再测一次，将测量值与标准值（出厂的参数值）进行比较，结果与标准值差别很大的可能就是故障点。

测量时注意，被测对象不能供电，大电容必须放电后才能进行测量，否则测量结果不准确，严重时还会损坏测量仪器。

3．替换法

替换法是电路测试、维修中常用的方法之一。它采用合格的、性能参数相同的元器件或备用电路板等代替被怀疑的部件，从而判断故障的所在。

当各种检测方法均难判断故障时才使用替换法。因为该方法需要拆焊才能实现，操作比较烦琐。拆焊技术不过关会损坏元器件和印制电路板。通常不直接焊接元器件，可以将被怀疑的元器件两个引脚开路，焊上新元器件进行试验。如果是一个电容器，怀疑其容量减少时，可再并上一个电容进行试验。

当怀疑某一个电路有故障时，可使用该电路的备用板进行维修，这种方法比较方便，而且时间短，特别对现场维修更为实用。

4．比较法

由于电子设备的多样化，出现的故障也就千奇百怪。当采用多种检测方法都无法判断故障时，就可以采用比较法。

1）整机比较法

整机比较法通常是指维修调试人员手头缺少各种技术资料，设备本身又较复杂时，采用与故障机相同类型的正常工作的机器进行比较，查找故障的方法。其原理是，通过对比，观察怀疑有故障的电路部分的工作点和波形，来比较好、坏设备的参数性能差异，以分析、发现问题，解决问题。

2）排除比较法

有些电子设备系统往往有若干个相同功能和结构的组件，这样的设备出现异常情况，不能马上确定引起故障的组件时，就可以采用排除法来确认。其方法是，逐一插入组件，同时监视整机系统的工作情况，如系统能正常工作，就可以排除该组件的嫌疑；然后再插入另一块组件试验，以此类推，直到查出故障为止。采用排除比较法时，应注意关闭电源后方能插入或拔出组件，防止带电插入或拔出造成短路，损坏系统。