动态的测试与调整

四、动态的测试与调整

动态是指电路的输入端接入适当频率和幅度的信号后，电路各有关点的状态随着输入信号变化而变化的情况。测试电路的动态工作情况，通常称为动态测试。在实际工程中，动态测试以测试电路的信号波形和电路的频率特性为主，有时也测试电路相关点的交流电压值、动态范围等。调整电路的动态特性参数，通常称为电路的动态调整，也就是调整电路的交流通路元件，如电容、电感等，使电路相关点的交流信号的波形、幅度、频率等参数达到设计要求。由于电路的静态工作点对其动态特性有较大的影响，所以，有时还需要对电路的静态工作点进行微调，以改善电路的动态性能。

1.波形的测试

电子电路常用于对输入信号进行放大、波形产生或波形处理变换。为了判断电路工作是否正常，是否符合技术指标要求，经常需要观测电路的输入、输出波形并加以分析。因而对电路的波形测试是动态测试中最常用的手段之一。波形测试的测试仪器是示波器，它是一种特殊的电压表，它可以将电压或电流的变化波形测量并直观地显示出来，由此观测到信号的幅度、周期、频率以及是否失真等情况。测试波形时，示波器的上限频率应高于被测试波形的频率;对于微秒以下的脉冲波形须选用脉冲示波器测试。

测试观测信号的波形分为电压波形和电流波形两种。

(1)电压波形的测试。对电压波形测试时，只需把示波器电压探头直接与被测试电压电路并联，即可在示波器荧光屏上观测波形，并对电压波形进行分析。

(2)电流波形的测试。电流波形的测试方法有两种:直接测试法和间接测试法。

①直接测试法。首先将示波器改装为电流表的形式。简单的办法是并接分流电阻，将探头改装成电流探头。然后断开被测电路，用电流探头将示波器串联到被测电路中即可观察到电流波形。

②间接测试法。实际工程中，多采用所谓的“间接观测法”。即在被测回路串入一无感小电阻，将电流变换成电压，由于电阻两端的电压与电流符合欧姆定律，是一种线性、同相的关系，所以在示波器看到的电压波形反映的就是电流变化的规律。

图8－5　间接法测试电流波形

如图8－5所示，它是用间接测试法观测电视机场扫描锯齿波电流波形的电路连接图。在没有电流探头的情况下，在偏转线圈电路中串联一只0.5Ω无感电阻，再用示波器观测0.5Ω无感电阻两端的电压波形，测出的波形幅度为电压峰峰值，再用欧姆定律就可算出电流峰峰值。观测示波器荧光屏上的被测信号波形，根据示波器面板上y(CH)通道灵敏度(衰减)开关的档位和x轴扫描时间(时基)开关的档位，可计算出信号的幅度、频率、时间、脉冲宽度等参数。

(3)注意事项

1)测试时最好使用衰减探头(高输入阻抗、低输入电容)，以减小接入示波器对被测电路的影响，同时注意探头的地端和被测电路的地端一定要连接好。

2)测量波形幅度、频率或时间时，示波器y(CH)通道灵敏度(衰减)开关的微调器和x轴扫描时间(时基)开关的微调器应预先校准并置于校准位置，否则测量不准确。

2.波形的调整

波形的调整是指通过对电路相关参数的调整，使电路相关点的波形符合设计要求的过程。电路的波形调整是在波形测试的基础上进行的，只有在测试到的波形参数(如波形的幅度、失真等)没有达到设计要求的情况下，才需要调整电路的参数，使波形达到要求。

调整前，必须对测试结果进行正确的分析。当发现观测到波形有偏差时，要找出纠正偏差最有效又最方便调整的元器件。从理论上来说，各个元器件都有可能造成波形参数的偏差，但实际工程中却多采用调整反馈深度或耦合电容、旁路电容等来纠正波形的偏差。电路的静态工作点对电路的波形也有一定的影响，故有时还需要进行微调静态工作点;还可试换放大器件，如三极管，但更换三极管后，必须重新调整静态工作点。

3.频率特性的测试与调整

对于谐振电路和高频电路，一般进行频率特性的测试和调整，很少进行波形调整。频率特性常指幅频特性，是指信号的幅度随频率的变化关系，即电路对不同频率的信号有不同的响应。如放大器的增益随频率的变化而变化，使输出的信号的幅度(输入信号幅度不变)随频率变化而变化。所以频率特性又叫频率响应(简称频响)，它是电路重要的动态特性之一。频率特性通常用频率特性曲线来表达，曲线图的横坐标表示频率，而纵坐标表示信号的幅度。频率特性曲线能直观而清晰明了地表达出电路的频率特性。

(1)频率特性的测试。频率特性的测试实际上就是幅频特性曲线的测试，常用的方法有:点频法、扫频法和方波响应测试。

1)点频法。点频法是用一般的信号源(常用正弦波信号源)，向被测电路提供所需的输入电压信号，用电子电压表监测被测电路的输入电压和输出电压。测试用到正弦信号发生器、交流毫伏表或示波器等仪器仪表。

图8－6　信号源—电压表测试法

测试连接图如图8－6所示。测试方法说明如下:测试时，保持输入信号幅度不变(监测输入电压的大小)，按一定的频率间隔，将信号源的频率由低到高逐点调节，同时通过将每一点的输出电压值记录下来，并在频率——电压坐标上(以频率为横坐标，电压幅度为纵坐标)逐点标出测量值，最后用一条光滑的曲线连接各测试点。这条曲线就是被测电路的频率特性(幅频特性)曲线，如图8－7所示。测量时，频率间隔越小则测试结果就越准确。这种方法多用于低频电路的频响测试，如音频放大器、收录机等。点频法的特点:测试设备使用简单，测试原理简单，但测试时间长，测试误差较大，既费时、费力且准确度不高。

图8－7　频率特性曲线示意图

2)扫频测试法。扫频测试法是使用专用的频率特性测试仪(又叫扫频仪)，直接测量并显示出被测电路的频率特性曲线的方法，高频电路一般采用扫频法进行测试，扫频仪是将扫频信号源和示波器组合在一起的专用于频率特性测试的仪器。其测量的机理是:用扫频信号源取代普通的信号源，即把人工逐点调节频率变为自动的逐点扫频;用电子示波器取代电子电压表，使输出电压随频率变化的轨迹自动地呈现在荧光屏上，从而直接得到被测信号的频响曲线。扫频信号发生器能向被测电路提供频率由低到高，然后又由高到低，反复循环、且自动变化的等幅信号。示波器部分将被测电路输出的信号经仪器调整、处理后由示波管逐点显示出来，由于扫频信号发生器产生的信号频率间隔很小，几乎是连续变化的，所以显示出的曲线也是连续无间隔的。扫频测试法的测试接线方框图如图8－8所示。测试时，应根据被测电路的频率响应选择一个合适的中心频率，用输出电缆将扫频仪输出信号电压加到被测电路的输入端，用检波探头(若被测电路的输出电压已经检波，则不能再用检波探头，只能用普通输入(开路)探头)将被测电路的输出信号电压送到扫频仪的输入端，在扫频仪的荧光屏上就能显示出被测电路的频率特性曲线。

图8－8　扫频测试法测试接线方框图

3)方波响应测试。方波响应测试是通过观察方波信号通过电路后的波形，来观测被测电路的频率响应。方波响应测试可以更直观地观测被测电路的频率响应，因为方波信号形状规则，出现失真很易观测。如果一个放大器接入一个理想音频方波后，输出的方波仍是理想的。图8－9为方波响应测试接线图，图中示波器应使用双踪示波器，以便同时观测和比较输入、输出波形。

图8－9　方波响应测试接线方框图

(2)频率特性的调整。通过对电路参数的调整，使其频率特性曲线符合设计要求的过程，就是频率特性的调整。频率特性的调整也是在频率特性测试的基础上进行的。只有在测到的频率特性曲线没有达到设计要求的情况下，才需要调整电路的参数，使频率特性曲线达到要求。调整的思路和方法，基本上与波形的调整相似。只是频率特性的调整是多频率点，既要保证低频段，又要保证高频段，还要保证中频段。也就是说，在规定的频率范围内是各频率的信号幅度都要达到要求。而电路的某些参数的改变，既会影响高频段，也会影响低频段，故应先粗调，后反复细调。所以，调整的过程要复杂一些，考虑的因素要多一些，对调试人员的要求也要高一些。

调整前，必须对观测到的曲线进行正确的分析，找出不符合要求的范围和特点，结合电路的工作原理、电路结构和设计要求达到的标准曲线，分析原因。根据电路中各元器件的作用，特别是电路中电容、电感或中周等交流通路元件的作用和对电路的频率特性的影响情况，确定需要调整的元器件参数和调整的方法。如低频段曲线幅度偏低，从理论上说，可能是电路的低频损耗过大或低频增益不够，也可能是反馈电路有问题，也可能是耦合电容的容量不足等。逐一调整或更换它们，也可能纠正偏差。但实际工程中却多采用调整反馈深度或耦合电容、旁路电容等。有时还需要对电路的静态工作点进行微调。对于谐振电路，多采用扫频法调试，测试时一般调整谐振回路的参数，如可调电感或谐振电容，保证电路的谐振频率和有效带宽均符合要求。若调整后，仍然达不到要求，再进行电路的检查，找出原因，排除故障。