1.6 電子制作調試

電子制作調試是制作過程中的關鍵環節。電子電路通過調試，使之滿足各項性能指標，達到設計的技術要求。在調試過程中，可以發現電路設計和實際制作中的錯誤與不足之處，不斷改進設計制作方案，使之更加完善。調試工作又是應用理論知識來解決制作中各種問題的主要途徑。通過調試可以提高制作者的理論水平和解決實際問題的能力。因此，要引起每個電子制作者的高度重視。

電子產品的調試指的是整機調試，是在整機裝配以后進行的。電子產品的質量固然與元器件的選擇、印制電路板的設計制作、裝配焊接工藝密切相關，也與整機的調試步驟及方法分不開。在這一階段，不但要實現電路達到設計時預想的性能指標，對整機在前期加工工藝中存在的缺陷，也應盡可能進行修改和補救。整機的調試可包括調整和測試兩個方面。即用測試儀器儀表調整電路的參數，使之符合預定的性能指標要求；并對整機的各項性能指標進行系統的測試。

1.6.1 電子制作測量

測試是在安裝結束后對電路的工作狀態和電路參數進行測量。電子制作裝置的種類很多，電路結構和性能要求也不盡相同，所以測試的方法和內容也不盡相同，要根據具體裝置而定。

1.6.1.1 測量前的準備工作與儀器儀表的選擇

（1）布置好場地，有條理地放置好調試用的圖樣、文件、工具、備件，準備好測試記錄本或測試卡。

（2）檢查各單元或各功能部件是否符合整機裝配要求，初步檢查有無錯焊、漏焊、線間短路等問題。

（3）要懂得整機和各單元的性能指標及電路工作原理。

（4）要熟悉在調試過程中查找故障及消除故障的方法。

（5）根據技術文件的要求，正確地選擇和確定測試儀器儀表、專用測試設備，熟練地掌握儀表的性能和使用方法。

（6）按照調試說明和調試工藝文件的規定，儀器儀表要選好量程，調準零點。

（7）儀器儀表要預熱到規定的預熱時間。

（8）各測試儀表之間，測試儀表與被測整機的公共參考點（零線，也稱公共地線）應連在一起，否則將得不到正確的測量結果。

（9）被測電量的數值不得超過測試儀表的量程，否則將打壞指針，甚至燒壞表頭。如果預先不知道被測電量的大致數值，可以先將表量程放在最高擋，逐步調整到合適的量程。對于被測信號很大時，要加衰減器進行衰減。

（10）有MOS電路器件的測試儀表或被測電路，電路和機殼都必須有良好的接地，以免損壞MOS電路器件。

（11）用高靈敏儀表（如毫伏表、微伏表）進行測量時，不但要有良好的接地，它們之間的連接線還要采用屏蔽線。

（12）高頻測量時，應使用高頻探頭直接和被測點接觸進行測量；地線越短越好，以減小測量誤差。

1.6.1.2 測量技術

測量是調試的基礎，準確的測量為調試提供依據。通過測量，一般要獲得被測電路的有關參數、波形、性能指標及其他必要的結果。測量方法和儀表的選用應從實際出發，力求簡便有效，并注意設備和人身安全。測量時，必須根據模擬電路的實際情況（如外接負載、信號源內阻等），不能由于測量而使電路失去真實性，或者破壞電路的正常工作狀態。要采取邊測量邊記錄邊分析估算的方法，養成求實作風和科學態度。對所測結果立即進行分析、判斷，以區別真偽，進而決定取舍，為調試工作提供正確的依據。

電路的基本測量項目可分為兩類，即“靜態”測量和“動態”測量。測量順序一般是先靜態后動態。此外，根據實際需要有時還進行某些專項測試，如電源波動情況下的電路穩定性檢查，抗干擾能力測定，以確保裝置能在各種情況下穩定、可靠地工作。靜態測量，一般指輸入端不加輸入信號或加固定電位信號，使電路處于穩定狀態而測量。靜態測量的主要對象是有關工作點的直流電位和直流工作電流。動態測量，是在電路輸入端輸入合適的變化信號情況下進行測量。動態測量常用示波器觀察測量電路有關工作點的波形及幅度、周期、脈寬、占空比、前后沿等參數。

例如，晶體管交流放大電路的靜態測試應是晶體管靜態工作點的檢查。而動態測試要在輸如端注入一個交流信號，用雙蹤示波器監測放大電路的輸入/輸出端，可以看到交流放大器的主要性能：交流信號電壓放大量、最大交流輸出幅值（調節輸入信號的大小）、失真情況及頻率特性（當輸入信號幅度相同、頻率不同的時候，輸出信號的幅度和相位移情況的曲線）等。根據測量結果，結合電路原理圖進行分析，確定電路工作是否正常，為故障查找和調試工作提供依據。

1.6.2 電子制作調試

電子制作調試工作一般分“分調”和“總調”兩步進行。分調的目的是使組成裝置的各個單元電路工作正常，在此基礎上，再進行整機調試。整機調試又稱為“總調”和“聯調”，通過總調，才能使裝置達到預定的技術要求。

1.6.2.1 調試方法

電子制作產品組裝完成以后，一般需調試才能正常工作，不同的電子產品調試方法有所不同，但也有一些普遍規律。電子電路的調試是電子技術人員的一項基本操作技能，掌握一定的電子電路理論、學會科學的分析方法及在實際工作中積累的經驗是搞好電子制作調試的保證。

調試的關鍵是善于對實測結果進行分析，而科學的分析以正確的測量為基礎。根據測量得到的數據、波形和現象，結合電路進行分析、判斷，確定癥結所在，進而擬定調整、改進的措施。可見，“測量”是發現問題的過程，“調整”則是解決問題、排除故障的過程。而調試后的再測量，往往又是判斷和檢驗調試是否正確的有效方法。

通常電路由各種功能的單元電路組成。有兩種調試方法：一種是裝好一級單元電路調試一級，即分級調試法；另一種是裝好整機電路后統一調試，即整機調試法。應當根據電路復雜程度確定調試方法，一般較為復雜的電路，在調試過程中，采取分級調試的方法較好。兩種調試方法的調試步驟基本是一樣的。

1）檢查電路及電源電壓

檢查電路元器件是否接錯，特別是晶體管引腳、二極管的方向、電解電容的極性是否接對；檢查各連接線是否接錯，特別是直流電源的極性及電源與地線是否短接，各連接線是否焊牢，是否有漏焊、虛焊、短路等現象，檢查電路無誤后才能進行通電調試。

2）調試供電電源

一般的電子設備都是由整流、濾波、穩壓電路組成的直流穩壓電源供電，調試前要把供電電源與電子設備的主要電路斷開，先把電源電路調試好，才能將電源與電路接通。當測量直流輸出電壓的數值、紋波系數和電源極性與電路設計要求相符并能正常工作時，方可接通電源，調試主電路。若電子設備是由電池供電的，先要按規定的電壓、極性裝接好，檢查無誤后，再接通電源開關。同時要注意電池的容量應能滿足設備的工作需要。

3）靜態調試

靜態調試是在電路沒有外加信號的情況下調整電路各點的電位和電流，有振蕩電路時可暫不接通。對于模擬電路，主要應調整各級的靜態工作點；對于數字電路，主要調整各輸入/輸出端的電平和各單元電路間的邏輯關系。然后將測出電路各點的電壓、電流與設計值相比較，如果兩者相差較大，則先調節各有關可調零部件，如果還不能糾正，則要從以下方面分析原因：①電源電壓是否正確；②電路安裝有無錯誤；③元器件型號是否選對，本身質量是否有問題等。

一般來說，在能正確安裝的前提下，交流放大電路比較容易成功。因為交流電路的各級之間直流以電容器互相隔離，在調整靜態工作點時互不影響。對于直流放大電路來說，由于各級電路直流相連，各點的電流電壓互相牽制。有時調整一個晶體管的靜態工作點會使各級的電壓、電流值都會發生變化。所以在調整電路時要有耐心，一般要反復多次進行調整才能成功。

4）動態調試

動態調試，就是在整機的輸入端加上信號，檢查電路的各種指標是否符合設計要求，包括輸出波形、信號幅度、信號間的相位關系、電路放大倍數、頻率、輸出動態范圍等。動態調試時，可由后級開始逐級向前檢測，這樣容易發現故障，及時調整改進。例如，收音機在其輸入端送入高頻信號或直接接收電臺的信號，來對其進行中頻頻率的調整、頻率覆蓋范圍和靈敏度的調整，使其滿足設計時的要求。調整電子電路的交流參數最好有信號發生器和示波器。對于數字電路來說，由于多數采用集成電路，調試的工作量要少一些。只要元器件選擇符合要求，直流工作狀態正常后，邏輯關系通常不會有太大的問題。

5）指標測試

電路正常工作之后，即可進行技術指標測試。根據設計要求，逐個測試指標完成情況，凡未能達到指標要求的，需分析原因，重新調整，以便達到技術指標要求。

6）負荷實驗

調試后還要按規定進行負荷實驗，并定時對各種指標進行測試，做好記錄。若能符合技術要求，正常工作，則此部整機調試完畢。

調試結束后，需要對調試全過程中發現問題、分析問題到解決問題的經驗、教訓進行總結，并建立“技術檔案”，積累經驗，有利于日后產品使用過程中故障的維修。單元電路調試（分調）的總結內容一般有：測調目的、使用儀器儀表、電路圖與接線圖、實測波形和數據、計算結果（包括繪制曲線），以及測調結果和有關問題的分析討論（主要指實測結果與預期結果的符合情況，誤差分析和測調中出現的故障及其排除等）。總調的總結內容常有方框圖、邏輯圖、電路原理圖、波形圖等。結合這些圖簡要解釋裝置的工作原理，同時指出所采用的設計技巧、特點。將調試過程遇到的問題和異常現象提高到理論上進行分析，便于今后改進。

1.6.2.2 調試時應注意的問題

在進行電子制作調試時，通常應注意以下問題。

1）上電觀察

產品調試，首次通電時不要急于試機或測量數據。要先觀察有無異常現象發生，如冒煙，發出油漆氣味，元器件表面顏色改變等。

用手摸元器件是否發燙，特別要注意末級功率比較大的元器件和集成電路的溫度情況，最好在電源回路中串入一只電流表。如有電流過大、發熱或冒煙等情況，應立即切斷電源，待找出原因、排除故障后方可重新通電。對于學習電子制作的初學者，為防止意外，可在電源回路中串入一只限流電阻器，電阻值在幾歐姆左右，這樣就可有效地限制過大的電流，一旦確認無問題后，再將限流電阻器去掉，恢復正常供電。

2）正確使用儀器

正確使用儀器包含兩方面的內容：一方面應能保障人機安全，避免觸電或損壞儀器；另一方面只有正確使用儀器，才能保證正確的調試。錯誤的接入方式或讀數方法均會使調試陷入困境。例如：

當示波器接入電路時，為了不影響電路的幅頻特性，不要用塑料導線或電纜線直接從電路引向示波器的輸入端，而應當采用衰減探頭；

當示波器測量小信號波形時，要注意示波器的接地線不要靠近大功率器件的地線，否則波形可能會受到干擾；

在使用掃頻儀測量檢波器、鑒頻器，或者電路的測試點位于三極管的發射極時，由于這些電路本身已經具有檢波作用，故不能使用檢波探頭，而在用掃頻儀測量其他電路時，均應使用檢波探頭；

掃頻儀的輸出阻抗一般為75Ω，如果直接接入電路，會短路高阻負載，因此在信號測試點需要接入隔離電阻器或電容器；

在使用掃描儀時，儀器的輸出信號幅度不宜太大，否則將會使被測電路的某些元器件處于非線性工作狀態，導致特性曲線失真。

3）及時記錄數據

在調試過程中，要認真觀察、測量和記錄。包括記錄觀察到的現象，測量的數據、波形及相位關系等，必要時在記錄中還要附加說明，尤其是那些與設計要求不符合的數據，更是記錄的重點。依據記錄的數據，才能夠將實際觀察到的現象和設計要求進行定量的對比，以便于找出問題，加以改進，使設計方案得到完善。通過及時記錄數據，也可以幫助自己積累實踐經驗，使設計、制作水平不斷提高。

4）焊接應斷電

在電子制作調試過程中，當發現元器件或電路有異常需要修改或更換時，必須先斷開電源后進行焊接，待故障排除確認無誤后，才可重新通電調試。

5）復雜電路的調試應分塊

（1）分塊規律。

在復雜的電子產品中，其電路通常都可以劃分成多個單元功能塊，這些單元功能塊相對獨立地完成某種特性的電氣功能，其中每一個功能塊往往又可以進一步細分為幾個具體電路。細分的界限通常有以下規律：

① 對于分立元器件，通常是以某一兩只半導體三極管為核心的電路；

② 對于集成電路，一般是以某個集成電路芯片為核心的電路。

（2）分塊調試的特點。

復雜電路的分塊調試，是指在整機調試時，可對各單元電路功能塊分別加電，逐塊調試。這種方法可避免各單元電路功能塊之間電信號的互相干擾。一旦發現問題，可大大縮小搜尋的范圍。

實際上，有些設計人員在進行電子產品設計時，往往都為各個單元電路功能塊設置了一些隔離元器件，如電源插座、跨接線或接通電路的某一電阻等。整機調試時，除了正在調試的電路外，其他部分都被隔離元器件斷開而不工作，因此不會相互干擾。當每個單元電路功能塊都調試完畢后，再接通各個隔離元器件，使整個電路進入工作狀態進行整機調試。

對于那些沒有設置隔離元器件的電路，可以在裝配的同時逐級調試，調好一級后再焊接下一級并進行調試。

6）直流與交流狀態間的關系

在電子電路中，直流工作狀態是電路工作的基礎。直流工作點不正常，電路就無法實現其特定的電氣功能。因此，成熟的電子產品原理圖上一般都標注有直流工作點（如三極管各極的直流電壓或工作電流、集成電路各引腳的工作電壓、關鍵點上的信號波形等），作為整機調試的參考依據。但是，由于元器件的參數都具有一定的誤差，加之所用儀表內阻的影響，實測得到的數據可能與圖標的直流工作點不完全相同，但兩者之間的變化規律是相同的，誤差不會太大，相對誤差一般不會超出±10%。當直流工作狀態調試結束以后，再進行交流通路的調試，檢查并調整有關的元器件，使電路完成其預定的電氣功能。

7）出現故障時要沉住氣

調試出現故障時，屬正常現象，不要手忙腳亂。要認真查找故障原因，仔細做出判斷，切不可解決不了就拆掉電路重裝。因為重新安裝的電路仍然會存在各種問題，如果原理上有錯誤則不是重新安裝就能解決的。