電子電路設(shè)計常用調(diào)試方法與步驟

王青

（溧陽市天目湖中等專業(yè)學(xué)校，江蘇溧陽，213300）

0 引言

隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國的電子設(shè)備市場在不斷擴(kuò)大，電子電路的研發(fā)和設(shè)計也在不斷更新，好的產(chǎn)品不僅設(shè)計精巧，功能明確，更加注重的是安全性、實用性和穩(wěn)定性。如何設(shè)計出能用于生產(chǎn)實際的電子電路，這需要經(jīng)過嚴(yán)格的檢測，使得理論能夠聯(lián)系實際，這就是電子電路的調(diào)試步驟。

1 電子電路設(shè)計的基本原則和步驟

了解電子電路設(shè)計的基本原則是進(jìn)行調(diào)試的前提，同時，對于一個成功的電子電路元件，進(jìn)行調(diào)試也是一個驗證的過程。因此，在對其調(diào)試方法和步驟研討之前，有必要對其設(shè)計的原則和步驟進(jìn)行介紹。

■1.1 基本原則

電子電路設(shè)計的思路應(yīng)該滿足從整體到具體的思維框架，即從宏觀角度了解設(shè)計元件所要達(dá)到的目標(biāo)或功能，再對所能實現(xiàn)其功能的組成部分逐個分析達(dá)到的條件和組裝依據(jù)，從而完成其設(shè)計方案。在這一系列過程中需要滿足一些通用的原則。

第一，需要滿足功能性原則。不論如何復(fù)雜的電子電路設(shè)備，具備的所有功能其實是每一個單獨元件的功能集合，也即將復(fù)雜的整體電路單獨拆分后，每一個元件都要滿足各自獨立的功能，因此，在對電子電路分析的過程中，首先要認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)每一個組成元件的功能，確認(rèn)功能完善，才能進(jìn)行下一步的整體連接形成系統(tǒng)。

第二，滿足整體性原則。上文已述，一個電子電路要實現(xiàn)某種功能，必然是單獨電子元器件的功能集合，但每一個電子元器件所實現(xiàn)的功能有限，因此，將所有電子元器件系統(tǒng)的連接在一起，實現(xiàn)某種功能的拓展和集合，才是一個完整的電子電路。

第三，滿足可靠性原則。電子電路是一臺設(shè)備的核心部件，其作用關(guān)系到整臺機(jī)器的正常運行。因此，設(shè)計出的電子電路必須是具備一定的可靠性，即在一個壽命周期內(nèi)在正常運行的條件下故障率要達(dá)標(biāo)。因此，在設(shè)計電子電路時，不僅要實現(xiàn)目標(biāo)功能，還要滿足諸如材料要求、工藝要求、型號匹配程度、保護(hù)設(shè)置等，另外，還要考慮軟件運行的可靠性，最終，實現(xiàn)電子電路可靠性的原則。

第四，滿足最優(yōu)化原則。越是可靠性高的電子電路，其構(gòu)成很可能十分緊湊和協(xié)調(diào)，甚至其構(gòu)成可能十分簡單，這與設(shè)計人員的設(shè)計思維緊密相關(guān)。這需要在設(shè)計過程中不斷總結(jié)和提高。另外，最優(yōu)化的電子電路其性價比也更高，因為在空間上、材料上可能更節(jié)省，因此，電子電路的發(fā)展必然要趨向于更優(yōu)化的原則。

■1.2 電子電路設(shè)計的基本步驟

對電子電路設(shè)計的基本步驟進(jìn)行了解，這有助于我們更好的掌握調(diào)試步驟，特別是調(diào)試過程中發(fā)生的問題能夠更好地進(jìn)行分析。

首先，分析設(shè)計課題，確定功能目標(biāo)。當(dāng)我們拿到一個電子電路的設(shè)計課題后，要對設(shè)計的所有的要求和原則進(jìn)行梳理和分析，主要有功能要求、可靠性要求、使用壽命、成本，包括使用的安全性等。

其次，確定整體設(shè)計方案。這需要明確設(shè)計的核心功能，給本次設(shè)計的電子電路一個明確的功能定位，再根據(jù)其附屬的功能要求選擇不同的電子元器件，確定所有元器件都能滿足要求了，采取合理的系統(tǒng)設(shè)計方案，往往一個電子電路的設(shè)計方案有數(shù)十種，這就要根據(jù)上文中的最優(yōu)化原則進(jìn)行選擇，最終確定一種滿足所有設(shè)計原則的設(shè)計方案。

再次，電子電路的設(shè)計。這主要是在整體方案構(gòu)想完成后，對單元電路的功能進(jìn)行連接組合的過程，在這個過程中，要滿足其整體性的要求，即將電子元器件有機(jī)組合的問題，其結(jié)果就是對電路圖紙的繪制過程。

最后，電路試制與檢驗。電路圖繪制定稿后，就可以進(jìn)行電路的試紙，采用電路板、電子元器件進(jìn)行有效的焊接。完畢后，包括進(jìn)行簡單的測試，最終，采用通電調(diào)試的方法進(jìn)行檢測，確定是否需要修改和完善。

2 電子電路設(shè)計常用的調(diào)試方法

通過上文中對設(shè)計的原則和步驟簡單的介紹可知，電子電路從試制完成后就要進(jìn)行調(diào)試。

■2.1 調(diào)試儀器介紹

最常用的調(diào)試儀器有萬用表、示波器、信號發(fā)生器等。其中萬用表具有測試交流、直流的電壓、電阻，以及二極管的極性和阻值的測試。示波器則可以在測試過程中對信號幅值、頻率、初相角及波形進(jìn)行監(jiān)視測量，其靈敏度非常高，是最常用的電子電路檢測儀器。而信號發(fā)生器則是模擬電子電路功能檢測輸入設(shè)備之一，能夠代替設(shè)備實際運行時產(chǎn)生特殊的信號，從而完成電子電路的動態(tài)檢測。

■2.2 調(diào)試方法

在實施調(diào)試之前，需要對調(diào)試方法進(jìn)行選擇。常用的電子電路設(shè)計調(diào)試方法有兩種，分別是分塊調(diào)試法和整體調(diào)試法。下面對這兩種方法進(jìn)行分析。

（1）分塊調(diào)試法。電子電路雖然是一個高度集成的系統(tǒng)設(shè)備，但其組成是由不同的具備單元功能的模塊。因此，對于較大電路的設(shè)計制造，往往每完成一個具備單元功能的模塊后就進(jìn)行調(diào)試檢測，這樣可以在制造過程中就發(fā)現(xiàn)設(shè)計或制造的不足，便于改正和完善。這也同樣節(jié)約了工期。另外，對于一些可以劃分單元功能模塊功能的電子電路系統(tǒng)，在整體試制完成后，也同樣可以進(jìn)行分塊調(diào)試法，這樣可以便于發(fā)現(xiàn)每一個模塊的功能作用，同樣有助于發(fā)現(xiàn)問題。對于一些通過整體調(diào)試法調(diào)試完成發(fā)現(xiàn)問題的，也需要通過分塊調(diào)試法來查找電路中的問題。因此，分塊調(diào)試法在教復(fù)雜且可以劃分功能模塊的電路中應(yīng)用比較普遍，當(dāng)然，這種測試相對來說比較耗費時間。

（2）整體調(diào)試法。整體調(diào)試法應(yīng)用于比較簡單的或者無法劃分功能模塊的整體電子電路的調(diào)試。另外，對于比較復(fù)雜的電子電路在采用分塊調(diào)試法調(diào)試完畢后，一般也會用整體調(diào)試法總體進(jìn)行一次調(diào)試，以期達(dá)到完整功能的檢驗步驟，這種檢測方法效率較高。

3 電子電路設(shè)計調(diào)試步驟

電子電路在正式調(diào)試開始前要做好各項準(zhǔn)備工作，相關(guān)的技術(shù)文件，這包括設(shè)計課題文件、設(shè)計要求、設(shè)計圖紙、材料明細(xì)表、元器件設(shè)備明細(xì)表、說明書等，要充分理解設(shè)計意圖和相關(guān)要求。然后按照設(shè)備參數(shù)準(zhǔn)備好相匹配的儀器儀表和工器具，并對測試儀器的誤差進(jìn)行仔細(xì)的核算檢查。再對調(diào)試環(huán)境進(jìn)行檢查，確保調(diào)試過程中儀器的干擾在可控范圍內(nèi)，最后對安全情況，如設(shè)備保護(hù)接地情況、防漏電情況等進(jìn)行檢查，確保設(shè)備安全、人身安全可以得到保證。上述準(zhǔn)備工作完畢后，可以正式開始調(diào)試。

（1）線路檢查。開展線路檢查主要是兩個方面。第一，是對電路板的直觀性檢查，主要是發(fā)現(xiàn)電子電路的連接是否按圖施工，有沒有明顯的錯誤連接和漏接情況，以及明顯的焊接或插拔連接缺陷等。在進(jìn)行直觀性檢查時，為避免漏查，可以邊查邊在圖紙上做標(biāo)記的方式進(jìn)行。第二，對腳管等連接以及細(xì)密部件的檢查，這需要運用放大鏡進(jìn)行查看，用萬用表等逐個進(jìn)行測量，確保所有腳管位置正確，同樣，這種檢查也需要根據(jù)圖紙逐個核對。

（2）通電檢查。通電檢查是對電路運行安全性的重要檢查步驟。一般在通電檢查前，不會加入信號及功能檢測，而是單純對電路施加運行電壓，查看在此電壓下電路的安全性和穩(wěn)定性。在施加電壓時，要對電源有保護(hù)性措施，即漏電開關(guān)等。通電后，逐步開通電路中的開關(guān)電路，每級開通時，要有時間間隔，通過觸摸電路板查看發(fā)熱情況，觀察是否存在冒煙的情況。正常的可靠性高的電路板不會出現(xiàn)超過正常溫度的情況，更不會出現(xiàn)冒煙情況，一旦出現(xiàn)這種情況，要立即斷開電源，詳細(xì)進(jìn)行檢查，一般出現(xiàn)問題的地方必然是發(fā)熱量較大或冒煙的節(jié)點。另外，還要通過氣味進(jìn)行判斷，正常的電路板在通電初期，會出現(xiàn)少許的焦味，但不會劇烈，且經(jīng)過短暫的運行后，氣味會慢慢變淡，因此要合理的區(qū)分和觀察。另外，針對電路板的過載能力也同樣要進(jìn)行測試，在設(shè)計負(fù)載過載的幅值和時間指標(biāo)范圍內(nèi)，對電壓源進(jìn)行調(diào)節(jié)，且在此過程中通過觀察電路板的情況來判定電路板的過載能力。

（3）功能測試。功能測試是對電路板的目標(biāo)功能實現(xiàn)情況的主要檢查步驟之一，但仍然不需要投入信號源。因為功能測試步驟主要檢測電路板的靜態(tài)工作參數(shù)值。查看在靜態(tài)工作條件下，其數(shù)值是否存在偏差。這主要是應(yīng)用于檢測信號放大器的功能參數(shù)是否正常，各單元部件輸出參數(shù)是否在指標(biāo)范圍內(nèi)，需要使用萬用表、示波器進(jìn)行檢查電壓和電流的幅值、初相角及頻率、波形是否滿足設(shè)計要求，邏輯關(guān)系是否正確等。

（4）指標(biāo)檢測。通過上述步驟后，基本判定了電子電路的安全性和穩(wěn)定性，這時候就需要對電子電路能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)功能進(jìn)行詳細(xì)檢測。這需要加入信號輸出設(shè)備，通過輸入一定的幅值、波形等信號，讓電子電路實現(xiàn)其應(yīng)有的功能。這種功能要達(dá)到在設(shè)備正常運行時的動態(tài)信號條件下的運行功能。特別是關(guān)鍵核心部件的參數(shù)測試，必須包含設(shè)計全部功能的邊緣值得測試。采用上文講述的分塊測試法和整體測試法，對單元模塊或整體進(jìn)行完整的功能測試。

4 結(jié)束語

綜上所述，電子電路設(shè)計常用調(diào)試方法，是在通過了解電子電路設(shè)計的原理和步驟基礎(chǔ)上，在對其實現(xiàn)功能的全面檢測過程。這其中要注意通過外觀檢查和通電檢查來確保其安全性和穩(wěn)定性，通過功能檢測和指標(biāo)檢測來判定電子電路設(shè)計是否成功。