調試在初級電子工程師初級階段是必須的,實踐表明,一個電子裝置,即使按照設計的電路參數(shù)進行安裝,往往也難于達到預期的效果。這是因為人們在設計時,不可能周全地考慮各種復雜的客觀因素(如元件值的誤差、器件參數(shù)的分散性、分布參數(shù)的影響等),必須通過安裝后的測試和調整,來發(fā)現(xiàn)和糾正設計方案的不足,然后采取措施加以改進,使裝置達到預定的技術指標。因此,調試電子電路的技能對從事電子技術及其相關領域工作的人員來說,是不應缺少的。
調試的常用儀器有:穩(wěn)壓電源、萬用表、示波器、頻譜分析儀和信號發(fā)生器等。
電子電路調試包括測試和調整兩個方面。調試的意義有二:一是通過調試使電子電路達到規(guī)定的指標;二是通過調試發(fā)現(xiàn)設計中存在的缺陷并予以糾正。
1、電子電路調試的一般步驟
傳統(tǒng)中醫(yī)看病講究“望、聞、問、切”,其實調試電路也是如此。
首先“望”,即觀察電路板的焊接如何,成熟的電子產(chǎn)品一般都是焊接出的問題;第二“聞”,呵呵,這個不是說先把電路板聞下,而是說通電后聽電路板是否有異常響動,不該叫的叫了,該叫的不叫;第三“問”,如果是自己第一次調試,不是自己設計的要問電源是多少?別人是否調過?有什么問題?第四“切”,元器件有沒焊全、芯片焊接是否正確、不易觀察的焊點是否焊好?一般調試前做好這幾步就可發(fā)現(xiàn)不少問題。
根據(jù)電子電路的復雜程度,調試可分步進行:對于較簡單系統(tǒng),調試步驟是:電源調試→單板調試→聯(lián)調。對于較復雜的系統(tǒng),調試步驟是:電源調試→單板調試→分機調試→主機調試→聯(lián)調。由此可明確三點:(1) 不論簡單系統(tǒng)還是復雜系統(tǒng),調試都是從電源開始入手的;(2) 調試方法一般是先局部(單元電路)后整體,先靜態(tài)后動態(tài);(3) 一般要經(jīng)過測量→調整→再測量→再調整的反復過程;對于復雜的電子系統(tǒng),調試也是一個“系統(tǒng)集成”的過程。
在單元電路調試完成的基礎上,可進行系統(tǒng)聯(lián)調。例如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng),一般由模擬電路、數(shù)字電路和微處理器電路構成,調試時常把這3部分電路分開調試,分別達到設計指標后,再加進接口電路進行聯(lián)調。聯(lián)調是對總電路的性能指標進行測試和調整,若不符合設計要求,應仔細分析原因,找出相應的單元進行調整。不排除要調整多個單元的參數(shù)或調整多次,甚至有修正方案的可能。
2、電子電路調試的具體步驟
(1) 通電觀察:通電后不要急于測量電氣指標,而要觀察電路有無異?,F(xiàn)象,例如有無冒煙現(xiàn)象,有無異常氣味,手摸集成電路外封裝,是否發(fā)燙等。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象,應立即關斷電源,待排除故障后再通電。
(2) 靜態(tài)調試:靜態(tài)調試一般是指在不加輸入信號,或只加固定的電平信號的條件下所進行的直流測試,可用萬用表測出電路中各點的電位,通過和理論估算值比較,結合電路原理的分析,判斷電路直流工作狀態(tài)是否正常,及時發(fā)現(xiàn)電路中已損壞或處于臨界工作狀態(tài)的元器件。通過更換器件或調整電路參數(shù),使電路直流工作狀態(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,在電路的輸入端加入合適的信號,按信號的流向,順序檢測各測試點的輸出信號,若發(fā)現(xiàn)不正?,F(xiàn)象,應分析其原因,并排除故障,再進行調試,直到滿足要求。
測試過程中不能僅憑感覺或印象,要始終借助儀器觀察。使用示波器時,最好把示波器的信號輸入方式置于“DC”擋,通過直流耦合方式,可同時觀察被測信號的交、直流成分。
通過調試,最后檢查功能塊和整機的各種指標(如信號的幅值、波形形狀、相位關系、增益、輸入阻抗和輸出阻抗、靈敏度等)是否滿足設計要求,如必要,再進一步對電路參數(shù)提出合理的修正。
3、電子電路調試中的若干問題
(1) 根據(jù)待調試系統(tǒng)的工作原理(原理圖和PCB)擬定調試步驟和測量方法,確定測試點,并在圖紙上和板子上標出位置,畫出調試數(shù)據(jù)記錄表格等。
(2) 搭設調試工作臺,工作臺配備所需的調試儀器,儀器的擺設應操作方便,便于觀察。學生往往不注意這個問題,在制作或調機時工作臺很亂,工具、書本、衣物等與儀器混放在一起,這樣會影響調試。特別提示:在制作和調試時,一定要把工作臺布置的干凈、整潔。這便是“磨刀不誤砍柴工”。
(3) 對于硬件電路,應為被調試系統(tǒng)選擇測量儀表,測量儀表的精度應優(yōu)于被測系統(tǒng);對于軟件調試,則應配備微機和開發(fā)工具。