淺談電子產品的調試工藝

無錫機電高等職業(yè)技術學校 馮蕾琳

1.引言

電子產品裝配完成之后，必須通過調試才能達到規(guī)定的技術要求。裝配工作僅僅是把電子元器件按照電路要求連接起來，由于電路設計的近似性、元器件的離散性，在裝配過程中產生的各種參數的影響，使整機電路的各項技術指標達不到設計要求，因此，在電子產品的生產過程中，調試是一個非常重要的環(huán)節(jié)。調試既是保證并實現電子設備功能和質量的重要工序，又是發(fā)現電子設備的設計、工藝缺陷和不足的重要環(huán)節(jié)。

2.電子產品調試設備與內容

2.1 電子產品調試的儀器選用原則

(1)在保證產品調整、測試性能指標范圍前提下，應選用要求低、結構簡單、通用性強的儀器儀表，這樣既可以降低生產成本，又可操作簡單，提高調整、測試效率。

(2)測量儀器的工作誤差應遠小于被測參數所要求的誤差，一般誤差要求儀器誤差小于被測參數要求的1/10。

(3)儀器的測量范圍和靈敏度，應符合被測電量的數值范圍。

(4)調試儀器量程的選擇，應滿足測量精度的要求。指針式儀表選擇量程時，應使被測量值指在滿刻度的2/3以上的位置；數字式儀表選擇量程時，應使其測量值的有效數字位數盡量等于所指示的數字位數。

(5)測試儀器輸入阻抗的選擇，要求在接入被測電路后，應不改變被測電路的工作狀態(tài)，或者接入電路后所產生的測量誤差在允許范圍內。

(6)測試儀器的測量頻率范圍(或頻率響應)，應符合被測電量的頻率范圍(或頻率響應)。

2.2 電子產品的調試設備配置方案

常規(guī)的電子產品調試可配置下列儀器設備：

(1)信號發(fā)生器，用于各種測試信號，根據工作性質選頻率及檔次。

(2)電壓測量儀器，用電壓表進行電壓測量時，要根據被測信號的特點和被測電路的狀態(tài)正確選擇電壓表。

(3)示波器，通過將被測信號的時間波形顯示出來的同時，實現對被測信號的時間參數和電平參數的測量，具有直觀性。

(4)頻率測量儀器，如掃頻測量儀，用于測量網絡（電路）的頻率特性。

(5)信號分析儀器，用于測量信號非線性失真度、信號頻譜特性等的儀器。

2.3 特定電子產品所需要的檢測儀器

對于特定電子產品的調試，又可分為兩種情況：

(1)小批量多品種，一般以通用或專用儀器組合，再加上少量自制接口、輔助電路構成，即可以完成對產品的調試工作。

(2)大批量生產，應以專用和自制設備為主，強調高效和操作簡單。

專用調試儀器是為一個或幾個電子產品進行調試而專門設計的，其功能單一，可檢測產品的一項或幾項參數，如電冰箱測漏儀等。

通用調試儀器是針對電子設備的一項電參數或多項電參數的測試而設計的，可檢測多種產品的參數，例如示波器、函數發(fā)生器等。

2.4 電子產品的調試內容

調試工作包括調整和測試兩個部分。調整主要是指對電路參數的調整。即對整機內可調元、器件及電氣指標有關的調諧系統(tǒng)、機械傳動部分進行調整，使之達到預定的功能和性能要求。測試是在調整的基礎上，對整機的各項技術指標進行系統(tǒng)地測試，使電子產品各項技術指標符合規(guī)定的要求。調試工作的內容有以下幾點：

(1)明確電子產品調試的目的和要求。

(2)正確合理地選擇和使用測試儀器儀表。

(3)按照調試工藝對電子產品進行調整和測試。

(4)運用電路和元器件的基礎理論知識去分析和排隊調試中出現的故障。

(5)對調試數據進行分析和處理。

(6)編寫調試工作報告，提出改進意見。

調試是對裝配技術的總檢查，裝配質量越高，調試的直通率就越高，各種裝配缺陷和錯誤都會在調度中暴露。調試又是對設計工作的檢驗，凡是在設計時考慮不周或存在工藝缺陷的地方，都可以通過調試來發(fā)現，并為改進和完善產品質量提供依據。

簡單的小型整機，比如我們后續(xù)要調試的半導體收音機，調試工作簡便，一般在裝配完成之后，可直接進行整機調試。而復雜的整機，調試工作較為繁重，通常先對單元板或分機進行調試，達到要求后，進行總裝，最后進行整機總調。

調試工作一般在裝配車間進行，嚴格按照調試工藝文件進行調試。比較復雜的大型產品，根據設計要求，可在生產廠進行部分調試工作或粗調，然后，在安裝場地或試驗基地，按照技術的要求進行最后安裝及全面調試工作。

2.5 電子產品的調試程序

調試程序大致如下：

(1)通電前的檢查工作

對照原理圖對裝接好的整機再次進行檢查，檢查插件是否正確，焊接是否虛焊和短路，各儀器連接及工作狀態(tài)是否正確，從而有效地減小元件損壞，提高調試效率。首次調試，還要檢查各儀器能否正常工作，驗證其精確度。

(2)通電檢查

先置電源開關于“關”位置，檢查電源變換開關是否符合要求（是交流220V還是110V）、熔絲是否裝入，輸入電壓是否正確，然后插上電源開關插頭，打開電源開關通電。

接通電源后，電源指示燈亮，此時應注意有無放電、打火、冒煙現象，有無異常氣味，手摸電源變壓器有無過熱現象，若有這些異?，F象，應立即停電檢查，直到排除故障后方能重新通電。另外，還應檢查各種保險、開關、控制系統(tǒng)是否起作用，各種風冷水準系統(tǒng)能否正常工作。

(3)電源調試

電子產品中大都具有電源電路，調試工作首先要進行電源部分的調試，才能順利進行其他項目的調試。電源調試通常分為兩個步驟：

(a)電源空載粗調。電源電路的調試，通常先在空載狀態(tài)下進行，切斷該電源的一切負載進行調試。其目的是避免因電源電路未經調試而加載，引起部分元器件的損壞。

(b)電源加負載時的細調。在粗調正常的情況下，加上額定負載，再測量各項性能指標，觀察是否符合額定的設計要求，當達到要求的最佳值時，選定有關調試元件，鎖定有關電位器等調整元器件，使電源電路具有加載時所需的最佳功能狀態(tài)。

3.電子產品的檢測方法

3.1 觀察法

觀察法是通過人感官的感覺對故障原因進行判斷的方法。這是一種最簡單、最安全的方法，也是各種儀器設備通用的檢測過程的第一步。觀察法又可分為靜態(tài)觀察法和動態(tài)觀察法兩種。

3.1.1 靜態(tài)觀察法

靜態(tài)觀察法又稱為不通電觀察法。靜態(tài)觀察，要先外后內，循序漸進。在不通電的情況下，儀器設備面板上的開關、旋鈕、刻度盤、插口、接線柱、探測器、指示電表、顯示裝置、電源插線和熔絲管插塞等都可以用觀察法來判斷有無故障。對儀器的內部元器件、零部件、插座、電路連線、電源變壓器和排氣風扇等也可以用觀察法來判斷有無故障。觀察元器件有無燒焦、變色、漏液、發(fā)霉、擊穿、松脫、開焊和短路等現象，一經發(fā)現，應立即予以排除，通常就能修復設備。

3.1.2 動態(tài)觀察法

動態(tài)觀察法也稱通電觀察法。即在設備通電的情況下憑感官的感覺對故障部位及原因進行判斷，是查找故障的重要檢測方法。通電觀察法特別適用于檢查元器件跳火、冒煙、有異味、燒熔絲等故障。為了防止故障的擴大，以及便于反復觀察，通常要采用逐步加壓法來進行通電觀察。

3.2 測量電阻法

測量電阻法是在設備不通電的情況下，利用萬用表的電阻檔對設備進行檢查，測量電子元器件或電路各點之間電阻值來判斷故障的方法。

對電路中的晶體管、場效應晶體管、開關、接插件、導線、印制板導電圖形的通斷及電阻器的變質，電容器短路，電感線圈斷路等故障都可以用測量電阻法進行判斷。維修時，先采用“測量電阻法”，對有疑問的電路元器件進行電阻檢測，可以直接發(fā)現損壞和變值的元器件，對元器件和導線虛焊等故障也是非常有效而且快捷的檢測方法。

采用“測量電阻法”時，可以用萬用表的Rx1檔檢測通路電阻，必要時應將被測點用小刀刮干凈后再進行檢測，以防止因接觸電阻過大造成錯誤判斷。

采用“測量電阻法”時應注意以下情況：

(1)不能在儀器設備接退電源的情況下檢測各種電阻。

(2)檢測電容器時應先對電容進行放電，然后脫開電容的一端再進行檢測。

(3)測量電阻元件時，如電阻和其他電路連通的情況下，應脫開被測電阻的一端，然后再進行檢測。

(4)對于電解電容和晶體管的檢測，應注意測試表筆的極性，不能搞錯。

(5)萬用表電阻檔的檔位選擇要適當，否則不但檢測結果不正確，甚至會損壞被測元器件。

3.3 測量電壓法

測量電壓法是指用萬用表的電壓檔測量被修儀器的各部分電路電壓、元器件的工作電壓并與設備正常運行時的電壓值進行比較，以判斷故障所在部位的檢測方法。

檢查電子設備的交流供電電源電壓和內部的直流電源電壓是否正常，是分析故障原因的基礎，所以在檢修電子儀器設備時，應先測量電源電壓，往往會發(fā)現問題，查出故障。

對于已確定電路故障的部位，也需要進一步測量應電路中的晶體管、集成電路等各管腳的工作電壓，或測量電路中主要節(jié)點的電壓，看數據是否正常，也有利于發(fā)現故障和分析故障原因。因此，當被修儀器設備的技術說明書呀，附有電路工作電壓數據表、電子元器件引腳的對地電壓值、電路上重要節(jié)點的電壓值等維修資料時，應先采用測量電壓法進行檢測。

3.4 波形觀察法

對于直流狀態(tài)正常而交流狀態(tài)不正常的電子設備，采用示波器觀察信號通路各點的波形，以此來判斷電路中各元器件是否損壞和變質是最直觀、最有效的故障檢測方法。

波形法能夠檢測電路的動態(tài)是否正常。用波形法檢測振蕩電路時不需要外加任何信號，而檢查放大、整形、變頻、調制和檢波等有源電路時，則需要把信號源的標準信號反饋到電路的輸入端。通過波形法檢查多級放大器的增益下降、波形失真、波形參數等找出故障原因。用掃頻儀來觀察頻率特性也可以歸屬為波形法。

應用波形觀察法要注意：

(1)對電路高壓和大幅度脈沖部位一定要注意不能超過示波器的允許電壓范圍，必要進采用高壓探頭或對電路觀測點采用分壓取樣等措施。

(2)示波器接入電路時本身輸入阻抗對電路也有一定的影響，特別在測量脈沖電路時，要采用有補償作用的10：1探頭，否則觀測的波形與實際不符。

3.5 替代法

替代法是指對可疑的元器件、部件、插板、插件等用同類型的部件通過替換來查找故障的檢測方法。

在檢修電子儀器設備時，如果懷疑某個元器件有問題但又不能通過檢測給出明確的判斷，就可以使用與被懷疑器件同型號的元器件，暫時替代有疑問的元器件。若設備的故障現象消失，說明被替代元器件有問題。若替換的是某一個部件或某一塊電路板，則需要再進一步檢查，以確定故障的原因和元器件。替代法對于縮小檢測范圍和確定元器件的好壞很有效果，特別是對于結構復雜的電子儀器設備進行檢查時最為有效。

替代法比較適用于電容器失效及參數下降、晶體管性能變壞、電阻器變值及電感線圈Q值下降等故障的排除。

隨著電子儀器設備所用元器件的集成度增大，智能化儀器設備迅速增多，使用替代法進行檢查越來越具有重要的地位。在進行具體操作時，要脫開有疑問的有源元器件，使用好的元器件來替代，然后開機觀察儀器的反應。對于開路有疑問的電阻和電容等元件，可使用好的元器件直接在板上進行并聯焊接，以確定該元件的好壞。

在進行元器件替代后，若故障現象仍存在，說明被替代的元器件或單元部件沒有問題，這也是確定某個元器件或某個部件正常的一種方法。

在進行替代元器件的過程中，要切斷儀器設備的電源，嚴禁帶電進行操作，以免發(fā)生危險。

3.6 信號注入法

信號注入法是將一定頻率和幅度的信號逐級輸入到被檢測的電路中，或注入儀器設備到可能存在故障的有關電路中，然后利用自身的指示器或外接示波器、電壓表等測出輸出的波形或數據，作出邏輯判斷的一種檢測方法。在檢測中哪一級沒有通過信號，故障就在該級單元電路中。

對于本身不帶信號產生電路或信號產生電路有故障的信號處理電器，采用信號注入法是有效的檢測方法。

用信號注入法檢測故障時有兩種檢測方法：

(1)順向注入法，它是將信號從電路的輸入端輸入，然后用示波器、電壓表逐級進行檢測，測量出各級電路的輸出波形和輸出電壓，從而判斷出故障部位。

(2)逆向注入法，它是將信號從后級逐級往前輸入，示波器、電壓表接在輸出端，從而查出故障部位。

在檢測故障的過程中，有時只用一種方法不能解決問題，要根據具體情況采用不同的檢測方法。無論采用哪種方法，都應遵循以下的順序原則：先外后內、先粗后細、先易后、先常見后稀少。

4.電子產品靜態(tài)調試

測量靜態(tài)工作點就是測量各級直流工作電壓和電流。

4.1 供電電源靜態(tài)電壓調試

電源電壓是各級電路靜態(tài)工作點是否正常的前提，若電源電壓偏高或偏低都不能測量出準確的靜態(tài)工作點。電源電壓若可能有較大起伏，最好先不要接入電路，測量其空載和接入假負載時的電壓，待電源電壓輸出正常后再接入電路。

4.2 晶體管靜態(tài)工作點的調整

調整晶體管的靜態(tài)工作點就是調整它的偏置電阻，使它的集電極電流達到電路設計要求的數值。調整一般是從最后一級開始，逐級往前進行。調試是要注意靜態(tài)工作點的調整應在無信號輸入時進行，特別是變頻級，為避免產生誤差，可采取臨時短路振蕩的措施。各級調整完畢后，接退所有各級的集電極電流檢測點，即可用電流表檢測整機靜態(tài)電流。

集電極靜態(tài)電流的測量方法有兩種：

(1)直接測量法

把集電極焊接銅皮斷開，然后串入萬用表，用電流檔測量其電流。

(2)間接測量法

通過測量晶體管集電極電阻或發(fā)射極電阻的電壓，然后根據歐姆定律I=U/R，計算出集電極靜態(tài)電流。

4.3 集成電路靜態(tài)的調整

由于集成電路本身的特點，其“靜態(tài)工作點”與晶體管不同，一般情況下，集成電路各腳對地電壓反映了其內部工作狀態(tài)是否正常，因此只要測量各腳對地電壓值，與正常數值進行比較，就可判斷其“工作點”是否正常。有時還需要對整個集成塊的功耗進行測試，除判斷其能否正常工作外，還能避免可能造成電路元器件的損壞，需要測量其靜態(tài)工作電流。測量時可斷開集成電路供電引腳銅皮，串入萬用表，使用電流檔來測量出電流值，計算所出耗散功率。若集成塊用雙電源供電(即正負電源)，則應分別進行測量，得出總的耗散功率。

對于數字集成電路往往還要測量其輸出電平的大小，來判斷其性能的好壞。

模擬集成電路種類繁多，調整方法不一，以使用最廣泛的集成運放為例，除一般直流電壓測試外，使用中還要進行零位調整。

5.電子產品動態(tài)調試

5.1 測試電路動態(tài)工作電壓

測試晶體管b、e、c極和集成電路各引腳對地的動態(tài)工作電壓，動態(tài)電壓與靜態(tài)電壓同樣是判斷電路是否正常工作的重要依據，例如有些振蕩電路，當電路起振時測量Ube直流電壓，萬用表指針會出現反偏現象，利用這一點可判斷振蕩電路是否起振。

5.2 波形的觀察與測試

波形的測試與調整是電子產品調試工作的一項重要內容。各種整機電路中都有波形產生、變換和傳輸的電路。通過對波形的觀測來判斷電路工作是否正常，已成為測試與維修中的主要方法。觀察波形使用的儀器是示波器。通常觀測的波形是電壓波形，有時為了觀察電流波形，可通過測量其限流電阻的電壓，再轉成電流的方法來測量或使用電流探頭。

利用示波器進行調試的基本方法，是通過觀測各級電路的輸入端和輸出端或某些點的信號波形，來確定各級電路工作是否正常。若電路對信號變換處理不符合技術要求的，則要通過調整電路元器件的參數，使其達到預定的技術要求。

這里需要注意的是，電路在調整過程中，相互之間是有影響的。例如在調整靜態(tài)電流時，中點電位可能會發(fā)生變化，這就需要反復調整，以求達到最佳狀態(tài)。

示波器不僅可以觀察各種波形，而且還可以測試波形的各項參數，如幅度、周期、頻率、相位、肪沖信號的前后沿時間、脈沖寬度以及調幅信號的調制等。

用示波器觀測波形時，示波器上限頻率應高于測試波形的頻率。對于脈沖波形，示波器的上升時間還必須滿足要求。

5.3 頻率特性的測試與調整

頻率特性的測試是整機測試中的一項主要內容，如收音機中頻放大器頻率特性測試的結果反映收音機選擇性的好壞。電視機接收圖像質量的好壞主要取決于高頻調諧器及中放通道頻率特性。所謂頻率特性是指一個電路對于不同頻率、相同幅度的輸入信號(通常是電壓)在輸出端產生的響應。

測試電路頻率特性的方法一般有兩種：一是點頻法(又稱插點法)，二是掃頻法。

5.3.1 點頻法

就是通過逐點測量一系列規(guī)定頻率點上的網絡增益(或衰減)來確定幅頻特性曲線的方法。測試時寶石輸入電壓不變，逐點改變信號發(fā)生器的頻率，并記錄個點對應輸出的數值。點頻法的優(yōu)點是準確度高，缺點是繁瑣費時，而且可能因頻率間隔不夠密，兒漏掉被測頻率中某些細節(jié)。

5.3.2 掃頻法

利用一個掃頻信號發(fā)生器取代了點頻法中的正弦信號發(fā)生器，用示波器取代了點頻法中的電壓表而組成的。掃頻測量法簡單、速度快，可以實現頻率特性測量的自動化。由于掃頻信號的頻率變化是連續(xù)，不會象點頻法由于測量的頻率點不夠密而遺漏某些被測特性的細節(jié)。反映的是被測網絡的動態(tài)特性。測量的準確度比點頻法低。

6.結語

綜上所述，我們即可對于電子設備等進行調試，通過調試過程，使電路的各項性能指標達到要求，使系統(tǒng)能夠正常的工作。

[1]李雪東.電子產品制造技術[M].北京：北京理工大學出版社,2011.

[2]王川,施亞齊,龍芬.電子測量技術與儀器[M].北京：北京理工大學出版社,2011.

[3]付桂翠.電子元器件使用可靠性保證[M].北京：國防工業(yè)出版社,2011.

[4]薛文,華慧明.電子元器件檢測與使用速成[M].福建：福建科學技術出版社,2005.

[5]付桂翠,陳穎,張素娟.電子元器件可靠性技術教程[M].北京：北京航空航天大學出版社,2011.

[6]徐興華,劉志剛.電子電路的調試方法與技巧[J].煙臺職業(yè)學院學報,2007.

[7]吳大江.淺談電子產品調試常用的故障診斷技術[J].科技傳播,2011.