电子技术实验调试及故障排除

在实验电路安装完毕后，不要急于通电测试，而首先必须做好以下调试前的检查工作。
1、检查连线情况
对于安装在印刷板上的实验电路，尽管通常连线数量不是很多，但总还是不可避免，因而连线错误的发生也就在所难免。经常碰到的有错接（即连线的一端正确，而另一端误接）、少接（指安装时漏接的线）及多接（指在电路上完全是多余的连线），等连线错误。检查连线一般可直接对照电路原理图进行，但若电路中布线较多，则可以以元器件（如运放、三极管）为中心，依次检察查其引脚的有关连线，这样不仅可以查出错接或少接的线，而且也较易发现多余的线。为确保连线的可靠，在查线的同时，还可以用万用表电阻档对接线作连通检查，而且最好在器件外引线处测量，这样有可能查出某些“虚焊”的隐患。
2、检查元器件安装情况
元器件的检查，重点要查集成运放、三极管、二极管、电解电容等外引线与极性有否接错，以及外引线间有否短路，同时还须检查元器件焊接处是否可靠。这里需要指出，在焊接前，必须对元器件进行筛选，以免给调试带来麻烦。
3、检查电源输入端与公共接地端间有否短路
在通电前，还需用万用表检查电源输入端与地之间是否存短路，若有则须进一步检查其原因。在完成了以上各项检查并确认无误后，才可通电调试，但此时应注意电源的正、负极性不能接反。
4、调试方法
调试方法通常采用先分调后联调（总调）。因为对于任何复杂电路，实际都是由一些基本单元电路组成，因此，调试时可以循着信号的流向，由前向后逐级调整各单元电路。其思想方法是由逐步到整体，即分步完成各单元电路调试的基础上，逐步扩大调试范围，最后完成整机调试。采用这种调试方法的最大优点是能及时准确地发现和解决问题，因而新设计的电路一般都采用该调试方法。
按照上述调原则，具体调试步骤如下：
1.通电观察
先将直流稳压电源调到要求值，然后再接入电路。此时观察电路有无异常现象，包括有无冒烟、是否有异常气味、手摸元器件是否发烫、以及电源有否被短路等。如果出现异常，应立即切断电源，并待排除故障后才能再次通电。经过通电观察，确认电路已能进行测量后，方可转入正常调试。对于电子电路，它的一个重要特点是交、直流并存，而且直流又是电路正常工作的基础。因此，无论是分调还是联调，都应遵循先调静态、后调动态的原则。
2.静态调试
所谓静态调试是指在没有外加信号的条件下所进行的直流测试和调整过程。通常为防止外界干扰信号窜入电路，输入端与地之间往往需要短接。测量静态工作点的基本工具是万用表，为测量方便，往往是用万用表直流电压档测量各晶体管c、b、e对地的电压，然后计算各管的集电极电流等静态参数。但测试时，必须时时考虑到万用表电压档内阻对被测电路的影响，如500型万用表直流档电压的内阻为20KΩ/V，因此2.5V档的内阻为 20KΩ/V×2.5V=50KΩV ，50V档为1MΩ。通过静态测试，可以及时发现己经损坏的元器件，判断电路工作状态，并及时调整电路参数，使电路工作状态符合设计要求。
3.动态调试
动态调试是在静态调试的基础上进行的。在电路的输入端接入幅度和频率合适的正弦信号电压，然后采用信号跟踪法，即用示波器和毫伏表沿着信号的传递方向，逐级检查各有关点的波形和信号电压的大小，从中发现问题，并予以调整。在动态测式中过程中，示波器的信号输入方法最好是置于“DC”挡，这样可通过直接耦合方式，同时观察被测信号的交、直流成分。电路在动态工作时，应注意到放大电路的前后级之间是互相影响的。前级放大器相当于后级放大器的信号源，而后级放大器则是前级放大器的负载，两级之间通过输出、输入电阻相互影响，互相牵制。另外，在动态调节试过程中，往往根据测试波形，可对电路工作点再作适当的调整，以便各级电路能更好地发挥其功能。在实验调试中，所有测试仪器的接地端应与实验电路的接地端连接一起，否则引入的干扰不仅会使实验电路的工作状态发生变化，而且将使用测量结果出现误差。
在电子电路的设计、安装与调试过程中，不可避免地会出现各种各样的故障现象，所以检查和排除故障是电气工程人员必备的实际技能。面对一个整机电路，要从大量的元器件和线路中迅速、准确地找出故障，这确实不太易容，而且故障又是五花八门，这就要求掌握正确方法。一般来说，故障诊断过程是：从故障现象出发，通过反复测试，作出分析判断，逐步找出故障原因。下面在具讨论排除故障方法之前，不防先看一下常见的一些故障现象。
1.常见故障
a．测试设备引起的故障，可能有测试设备本身就有故障，功能不灵或测试棒损坏使用权之无法测试；还有可能操作者对仪器使用不正确引起故障，如示波器旋钮级选择不对，造成波形异常甚至无波形。
b．电路元器件本身因原引起的故障。如电阻、电容、晶体管及集成器件等特性不良或损坏。这种原因引起的故障现象经常是电路有输出入而无输出或输出异常。
c．人为引起故障。如操作者将连线接错或漏接、无接，元器件参数选错，三极管管型搞错，二极管或电解电容极性接反等等，都有可能导致电路和不能正常工作
d．电路接触不良引起的故障。如焊接虚焊、插接点接触不牢靠、电位器滑动端接触不良、接地不良、也有的是引线断线等。这种原因引起的故障一般是间歇或瞬时，或者突然停止工作。
e．各种干扰引起的故障。所谓干扰是指外界因素对电路有信号产生的扰动。干扰源种类很多，常见的有以下几种
①接地处不当引进的干扰。如接地线的电阻太大时，电路和各部分电流以流过接地线会产生一个干扰信号，以致影响电路的正常工作。减小该干扰的有效措施是降低地线电阻，一般采用比较粗的铜线。
②“共地”是抑制噪声和防止干扰的重要手段。所谓“共地”是将电路中所有接地的元器件都要接在电源的电位参考点上。在正极性单电源供电电路中，电源的负极是电位参考点；在负极性单电源供电电路中，电源的正极；是电位参考点：而在正负比电源供电电路中，以两个电源的正负极串接点作为电位参考点。
③直流电源滤波不佳引入的干扰。各种电子设备一般都是用50Hz电压经过整流、滤波及稳压得到直流电压源。可是此直流电压包含有频率为50Hz或100Hz的纹电压，如果纹波电压幅度过大，必然会给电路引入干扰。这种干扰是有规律性的，要减少这种干扰，必须采用纹电压幅值小的稳压电源或引入滤波网络。
④感应干扰。干扰源通过分布电容耦合到电路，形成电场耦合干扰；干扰源通过电感耦合到电路，形成磁场耦合，形成磁场耦合干扰。这些干扰均属于感应干扰。它将导致电子电路产生寄生振荡。排除和避免这类干扰的方法一是：采用屏蔽措施，屏蔽壳要接地；二是引入补偿网络，抑制由干扰引起的寄生持振荡。具体做法是在电路的适当体位置接入电阻与电子相串联或单一电容网络，实际参数大小可通过实验调试来确定。
2.检查排除故障的基本方法
a．直接观察法直接观察法是指不使用任何仪器，而只利用人的视觉、听觉、嗅觉以及直接碰摸元器件作为手段来发现问题，寻找和分析故障。
直接观察又包括通电前检查和通电观察两个方面。
通电前主要检查仪器的选用和使用是否正确；电源电压的数值和极性是否符合要求；三极管、二极管和管脚以及集成电路的引脚有无错接；电解电容的极性是否接反；元器件间有没有互碰短路；布线是否合理；印刷板有无断线等。通电后主要观察直流稳压电源上提电流指示值有否超出电路额定值；元器件有无发烫、冒烟；变压器有无焦味等。
此法比较简单，也比较有效，故可作为对电路初步检查之用。
b．参数测试法参数借助于仪器帮助发现问题，并应用理论知识分析找出故障原因。平时利用万用表检查电路的静态工作点就属该测试法的运用。当发现测量值与设计值相差悬殊时，就可针对问题进行分析，直至得以解决。
c．信号跟踪法
在被调试电路的输入端接入适当幅度与频率的信号（如在模拟电路中常用f=1KHz的正弦波信号），利用示波器，并按信号的流向，由前级到后级逐级观察电压波形及幅值的变化情况，如哪一级异常，则故障就在该级，然后即可有效的放矢地作进一步检查。这种方法对各种电路普通适用。在动态调试中应用更为广泛。
d．对比法
怀疑某一电路存在问题时，可将此电路的参数与工作状态和相同的正常电路进行一一对比，从中分析故障原因判断故障点。
e．部件替换法
所谓部件替换法，就是利用与故障电路同类型的电路部件、元器件或插件板来替换故障电路中怀疑部分，从而可缩小故障范围，以便快速、准确地找出故障点。
f．断路法
断路法用于检查短路故障最有效。其也是一种逐步缩小故障范围的方法。在一般情况下，寻找故障的常规做法是：首先采用直接观察法，排除明显的故障。进而采用万能用表（或示波器）检查静态工作点。最后可用信号跟踪法对电路作动态检查。