高職數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)故障檢測(cè)與排除方法的探究

姚聰　賈秀玲　王健

摘 要 在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)故障，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法按預(yù)期順利進(jìn)行，教師如果不能在課堂上有效地指導(dǎo)學(xué)生排除故障，就難以按計(jì)劃完成課堂教學(xué)任務(wù)，本文根據(jù)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中積累的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些常見故障產(chǎn)生的原因及排除方法進(jìn)行總結(jié)，并提出培養(yǎng)高職生實(shí)驗(yàn)技能與常見故障排除能力的必要性。

關(guān)鍵詞 數(shù)字電路 實(shí)驗(yàn)故障 檢測(cè) 排除方法

數(shù)字電路是高職應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，它具有很強(qiáng)的實(shí)踐性、工程應(yīng)用性，因此實(shí)驗(yàn)課程在數(shù)字電路教學(xué)中占有舉足輕重的地位。但是實(shí)驗(yàn)中不出故障幾乎是不可能的，為了保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，達(dá)到高職教育為企業(yè)培養(yǎng)懂管理的高技能型人才的目標(biāo)，培養(yǎng)和提高學(xué)生分析故障、排除故障的能力已成為教學(xué)中急需解決的問題。

1數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)技巧及故障產(chǎn)生的原因

數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)可以分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于初次學(xué)習(xí)數(shù)字電路課程的同學(xué)來說，很難做到不出差錯(cuò)、一次性順利調(diào)試通過。如果按照設(shè)計(jì)好的電路進(jìn)行組裝調(diào)試，結(jié)果并不能實(shí)現(xiàn)其邏輯功能，那就說明電路有故障。故障產(chǎn)生的因素很多，有實(shí)驗(yàn)設(shè)備方面的客觀因素，也有學(xué)生操作的主觀因素。結(jié)合在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中高職生遇到的問題及故障產(chǎn)生的原因，探究數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)技巧及常見故障的檢測(cè)與排除。

數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中首先要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模闱鍖?shí)驗(yàn)原理，掌握實(shí)驗(yàn)技能和方法，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。決定實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵環(huán)節(jié)就是方案設(shè)計(jì)和電路的制作與調(diào)試，初學(xué)者只要能掌握這些技巧在關(guān)鍵環(huán)節(jié)不出差錯(cuò)，實(shí)驗(yàn)就能成功。盡管教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)這些實(shí)驗(yàn)技巧和注意事項(xiàng)，但是由于學(xué)生的個(gè)體差異每次實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的故障是五花八門，這些故障固然有實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)器件自身的因素，但大多數(shù)由人的主觀性造成的，如常識(shí)性、技術(shù)性操作錯(cuò)誤。常見的故障產(chǎn)生的原因可歸納為以下幾點(diǎn)：

1.1電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤

電路設(shè)計(jì)中單元電路有錯(cuò)誤或系統(tǒng)電路有錯(cuò)誤。主要原因可能是沒有理解設(shè)計(jì)要求，精心分析設(shè)計(jì)電路，考慮問題不周全就會(huì)在電路設(shè)計(jì)中出錯(cuò)。

1.2元器件及安裝問題

數(shù)字電路一般由多個(gè)元器件構(gòu)成，每個(gè)元器件參數(shù)都有不同要求，如果任何一個(gè)元器件參數(shù)不符合設(shè)定值，就可能使設(shè)計(jì)電路的功能出現(xiàn)故障。除了人為調(diào)整器件參數(shù)外，還有老化、運(yùn)行溫度的變化等因素。此外元器件損壞或安裝有錯(cuò)誤，比如集成芯片插錯(cuò)、引腳折彎引腳間短路、連接處有接觸不良；二極管、三極管、電容極性等接反等問題。

1.3布線問題

電路布線有錯(cuò)誤，包括錯(cuò)線（連線一端正確，另一端錯(cuò)誤；連線亂接）、少線（安裝時(shí)完全漏掉的線）和多線（連線的兩端在電路圖上都是不存在的）。電路布線正確是電路功能正常的必要條件，因?yàn)橐粋€(gè)電路有多個(gè)元器件，這就使布線比較復(fù)雜，不太容易操作，只要有一條線出現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致電路出現(xiàn)故障，所以布線要認(rèn)真而且合理。清楚和規(guī)則的布線有利于實(shí)現(xiàn)電路功能和排查故障。

1.4焊點(diǎn)問題

焊點(diǎn)存在虛焊、漏焊、橋接的問題，這個(gè)問題也是實(shí)驗(yàn)中最難查找的。

1.5電源供電、信號(hào)線有誤

電源的接線有錯(cuò)誤，正負(fù)極接反、漏接或電源端對(duì)地短路；信號(hào)源連線不正確。受潮、短路、斷路、燒損等致使數(shù)字電路功能無法實(shí)現(xiàn)。

1.6測(cè)試方法問題

測(cè)試方法不對(duì)是學(xué)生常犯的錯(cuò)誤，主要原因是對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的原理沒理解透徹，實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_，不會(huì)使用儀器儀表（穩(wěn)壓電源、示波器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、萬用表），對(duì)各種測(cè)試方法并不是很了解，例如，在驗(yàn)證TTL邏輯門功能實(shí)驗(yàn)中，要測(cè)量與非門電路的的輸出高電壓和低電壓，萬用表需要撥到直流電壓檔測(cè)試，有的學(xué)生就用交流檔測(cè)量其電壓，在測(cè)試過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表的讀數(shù)不穩(wěn)定，學(xué)生不知道如何解決，誤認(rèn)為儀表有問題。

2數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)故障排除方法

在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中要想快速排除故障，就需要學(xué)生對(duì)常見故障的處理非常熟悉，但這一要求對(duì)初學(xué)者來說還是有一定難度的。因此，我們總結(jié)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中積累的一些經(jīng)驗(yàn)，希望對(duì)學(xué)生有一定的幫助。

2.1觀察法

觀察法就是不使用儀器儀表測(cè)量，憑借人的眼睛、感官來識(shí)別故障產(chǎn)生的原因。初學(xué)者組裝電路時(shí)由于沒有經(jīng)驗(yàn)，會(huì)在工藝存在一些明顯的失誤，造成短路、斷路、元器件燒壞等故障，部分原因可通過肉眼觀察到。例如：集成芯片插錯(cuò)方向、引腳有無折彎、芯片的使能控制端處理是否正確、二極管和三極管極性有無接反、電容極性有無接錯(cuò)、燒焦（糊）、發(fā)燙、斷線、虛焊、漏焊等現(xiàn)象。這種方法的缺點(diǎn)就是有時(shí)觀察到的只是表象，并不能看出故障的真正原因。

2.2儀表測(cè)量法

如果觀察法沒有找出故障原因，可以用儀表測(cè)量逐級(jí)檢查，常用萬用表、邏輯筆、示波器進(jìn)行測(cè)試。萬用表測(cè)量比較簡(jiǎn)單，一般先用萬用表測(cè)量電子元器件的電壓，電路中各電子元件正常工作時(shí)各引腳、接點(diǎn)處的電壓都有規(guī)定的數(shù)值或范圍，通過測(cè)量電壓可以判斷它是否符合電路理（下轉(zhuǎn)第71頁）（上接第58頁）論設(shè)計(jì)要求，從而確定故障點(diǎn)或故障發(fā)生的范圍。其次可以用示波器觀察電路中關(guān)鍵點(diǎn)的電壓波形，根據(jù)幅值、周期，判斷電子元器件動(dòng)態(tài)工作過程是否正確，從而找出一些靜態(tài)工作點(diǎn)正常但動(dòng)態(tài)工作異常的故障。

3結(jié)語

數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中故障出現(xiàn)的原因、檢測(cè)排除故障的方法，還需要不斷積累總結(jié)。教師要指導(dǎo)學(xué)生如何根據(jù)故障現(xiàn)象，自己查找排除故障，不僅可以提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，還能培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)實(shí)驗(yàn)態(tài)度，達(dá)到真正的實(shí)驗(yàn)課程的目的。

作者簡(jiǎn)介：姚聰（1982-），男，安徽滁州人，滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，工程師，學(xué)士，研究方向：電子科學(xué)與技術(shù)；王?。?967-），男，安徽滁州人，滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，技師，研究方向：工業(yè)自動(dòng)化；賈秀玲（1979-），女，河南周口人，滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師，碩士，研究方向：電子科學(xué)與技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡忠法.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2005.

[2] 嚴(yán)之琦.數(shù)字電路故障檢測(cè)與診斷的策略探討[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（科學(xué)教育版），2011，5（7）：39-42.

[3] 高澤涵.電子電路故障診斷技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.