1.6 电子制作调试

电子制作调试是制作过程中的关键环节。电子电路通过调试，使之满足各项性能指标，达到设计的技术要求。在调试过程中，可以发现电路设计和实际制作中的错误与不足之处，不断改进设计制作方案，使之更加完善。调试工作又是应用理论知识来解决制作中各种问题的主要途径。通过调试可以提高制作者的理论水平和解决实际问题的能力。因此，要引起每个电子制作者的高度重视。

电子产品的调试指的是整机调试，是在整机装配以后进行的。电子产品的质量固然与元器件的选择、印制电路板的设计制作、装配焊接工艺密切相关，也与整机的调试步骤及方法分不开。在这一阶段，不但要实现电路达到设计时预想的性能指标，对整机在前期加工工艺中存在的缺陷，也应尽可能进行修改和补救。整机的调试可包括调整和测试两个方面。即用测试仪器仪表调整电路的参数，使之符合预定的性能指标要求；并对整机的各项性能指标进行系统的测试。

1.6.1 电子制作测量

测试是在安装结束后对电路的工作状态和电路参数进行测量。电子制作装置的种类很多，电路结构和性能要求也不尽相同，所以测试的方法和内容也不尽相同，要根据具体装置而定。

1.6.1.1 测量前的准备工作与仪器仪表的选择

（1）布置好场地，有条理地放置好调试用的图样、文件、工具、备件，准备好测试记录本或测试卡。

（2）检查各单元或各功能部件是否符合整机装配要求，初步检查有无错焊、漏焊、线间短路等问题。

（3）要懂得整机和各单元的性能指标及电路工作原理。

（4）要熟悉在调试过程中查找故障及消除故障的方法。

（5）根据技术文件的要求，正确地选择和确定测试仪器仪表、专用测试设备，熟练地掌握仪表的性能和使用方法。

（6）按照调试说明和调试工艺文件的规定，仪器仪表要选好量程，调准零点。

（7）仪器仪表要预热到规定的预热时间。

（8）各测试仪表之间，测试仪表与被测整机的公共参考点（零线，也称公共地线）应连在一起，否则将得不到正确的测量结果。

（9）被测电量的数值不得超过测试仪表的量程，否则将打坏指针，甚至烧坏表头。如果预先不知道被测电量的大致数值，可以先将表量程放在最高挡，逐步调整到合适的量程。对于被测信号很大时，要加衰减器进行衰减。

（10）有MOS电路器件的测试仪表或被测电路，电路和机壳都必须有良好的接地，以免损坏MOS电路器件。

（11）用高灵敏仪表（如毫伏表、微伏表）进行测量时，不但要有良好的接地，它们之间的连接线还要采用屏蔽线。

（12）高频测量时，应使用高频探头直接和被测点接触进行测量；地线越短越好，以减小测量误差。

1.6.1.2 测量技术

测量是调试的基础，准确的测量为调试提供依据。通过测量，一般要获得被测电路的有关参数、波形、性能指标及其他必要的结果。测量方法和仪表的选用应从实际出发，力求简便有效，并注意设备和人身安全。测量时，必须根据模拟电路的实际情况（如外接负载、信号源内阻等），不能由于测量而使电路失去真实性，或者破坏电路的正常工作状态。要采取边测量边记录边分析估算的方法，养成求实作风和科学态度。对所测结果立即进行分析、判断，以区别真伪，进而决定取舍，为调试工作提供正确的依据。

电路的基本测量项目可分为两类，即“静态”测量和“动态”测量。测量顺序一般是先静态后动态。此外，根据实际需要有时还进行某些专项测试，如电源波动情况下的电路稳定性检查，抗干扰能力测定，以确保装置能在各种情况下稳定、可靠地工作。静态测量，一般指输入端不加输入信号或加固定电位信号，使电路处于稳定状态而测量。静态测量的主要对象是有关工作点的直流电位和直流工作电流。动态测量，是在电路输入端输入合适的变化信号情况下进行测量。动态测量常用示波器观察测量电路有关工作点的波形及幅度、周期、脉宽、占空比、前后沿等参数。

例如，晶体管交流放大电路的静态测试应是晶体管静态工作点的检查。而动态测试要在输如端注入一个交流信号，用双踪示波器监测放大电路的输入/输出端，可以看到交流放大器的主要性能：交流信号电压放大量、最大交流输出幅值（调节输入信号的大小）、失真情况及频率特性（当输入信号幅度相同、频率不同的时候，输出信号的幅度和相位移情况的曲线）等。根据测量结果，结合电路原理图进行分析，确定电路工作是否正常，为故障查找和调试工作提供依据。

1.6.2 电子制作调试

电子制作调试工作一般分“分调”和“总调”两步进行。分调的目的是使组成装置的各个单元电路工作正常，在此基础上，再进行整机调试。整机调试又称为“总调”和“联调”，通过总调，才能使装置达到预定的技术要求。

1.6.2.1 调试方法

电子制作产品组装完成以后，一般需调试才能正常工作，不同的电子产品调试方法有所不同，但也有一些普遍规律。电子电路的调试是电子技术人员的一项基本操作技能，掌握一定的电子电路理论、学会科学的分析方法及在实际工作中积累的经验是搞好电子制作调试的保证。

调试的关键是善于对实测结果进行分析，而科学的分析以正确的测量为基础。根据测量得到的数据、波形和现象，结合电路进行分析、判断，确定症结所在，进而拟定调整、改进的措施。可见，“测量”是发现问题的过程，“调整”则是解决问题、排除故障的过程。而调试后的再测量，往往又是判断和检验调试是否正确的有效方法。

通常电路由各种功能的单元电路组成。有两种调试方法：一种是装好一级单元电路调试一级，即分级调试法；另一种是装好整机电路后统一调试，即整机调试法。应当根据电路复杂程度确定调试方法，一般较为复杂的电路，在调试过程中，采取分级调试的方法较好。两种调试方法的调试步骤基本是一样的。

1）检查电路及电源电压

检查电路元器件是否接错，特别是晶体管引脚、二极管的方向、电解电容的极性是否接对；检查各连接线是否接错，特别是直流电源的极性及电源与地线是否短接，各连接线是否焊牢，是否有漏焊、虚焊、短路等现象，检查电路无误后才能进行通电调试。

2）调试供电电源

一般的电子设备都是由整流、滤波、稳压电路组成的直流稳压电源供电，调试前要把供电电源与电子设备的主要电路断开，先把电源电路调试好，才能将电源与电路接通。当测量直流输出电压的数值、纹波系数和电源极性与电路设计要求相符并能正常工作时，方可接通电源，调试主电路。若电子设备是由电池供电的，先要按规定的电压、极性装接好，检查无误后，再接通电源开关。同时要注意电池的容量应能满足设备的工作需要。

3）静态调试

静态调试是在电路没有外加信号的情况下调整电路各点的电位和电流，有振荡电路时可暂不接通。对于模拟电路，主要应调整各级的静态工作点；对于数字电路，主要调整各输入/输出端的电平和各单元电路间的逻辑关系。然后将测出电路各点的电压、电流与设计值相比较，如果两者相差较大，则先调节各有关可调零部件，如果还不能纠正，则要从以下方面分析原因：①电源电压是否正确；②电路安装有无错误；③元器件型号是否选对，本身质量是否有问题等。

一般来说，在能正确安装的前提下，交流放大电路比较容易成功。因为交流电路的各级之间直流以电容器互相隔离，在调整静态工作点时互不影响。对于直流放大电路来说，由于各级电路直流相连，各点的电流电压互相牵制。有时调整一个晶体管的静态工作点会使各级的电压、电流值都会发生变化。所以在调整电路时要有耐心，一般要反复多次进行调整才能成功。

4）动态调试

动态调试，就是在整机的输入端加上信号，检查电路的各种指标是否符合设计要求，包括输出波形、信号幅度、信号间的相位关系、电路放大倍数、频率、输出动态范围等。动态调试时，可由后级开始逐级向前检测，这样容易发现故障，及时调整改进。例如，收音机在其输入端送入高频信号或直接接收电台的信号，来对其进行中频频率的调整、频率覆盖范围和灵敏度的调整，使其满足设计时的要求。调整电子电路的交流参数最好有信号发生器和示波器。对于数字电路来说，由于多数采用集成电路，调试的工作量要少一些。只要元器件选择符合要求，直流工作状态正常后，逻辑关系通常不会有太大的问题。

5）指标测试

电路正常工作之后，即可进行技术指标测试。根据设计要求，逐个测试指标完成情况，凡未能达到指标要求的，需分析原因，重新调整，以便达到技术指标要求。

6）负荷实验

调试后还要按规定进行负荷实验，并定时对各种指标进行测试，做好记录。若能符合技术要求，正常工作，则此部整机调试完毕。

调试结束后，需要对调试全过程中发现问题、分析问题到解决问题的经验、教训进行总结，并建立“技术档案”，积累经验，有利于日后产品使用过程中故障的维修。单元电路调试（分调）的总结内容一般有：测调目的、使用仪器仪表、电路图与接线图、实测波形和数据、计算结果（包括绘制曲线），以及测调结果和有关问题的分析讨论（主要指实测结果与预期结果的符合情况，误差分析和测调中出现的故障及其排除等）。总调的总结内容常有方框图、逻辑图、电路原理图、波形图等。结合这些图简要解释装置的工作原理，同时指出所采用的设计技巧、特点。将调试过程遇到的问题和异常现象提高到理论上进行分析，便于今后改进。

1.6.2.2 调试时应注意的问题

在进行电子制作调试时，通常应注意以下问题。

1）上电观察

产品调试，首次通电时不要急于试机或测量数据。要先观察有无异常现象发生，如冒烟，发出油漆气味，元器件表面颜色改变等。

用手摸元器件是否发烫，特别要注意末级功率比较大的元器件和集成电路的温度情况，最好在电源回路中串入一只电流表。如有电流过大、发热或冒烟等情况，应立即切断电源，待找出原因、排除故障后方可重新通电。对于学习电子制作的初学者，为防止意外，可在电源回路中串入一只限流电阻器，电阻值在几欧姆左右，这样就可有效地限制过大的电流，一旦确认无问题后，再将限流电阻器去掉，恢复正常供电。

2）正确使用仪器

正确使用仪器包含两方面的内容：一方面应能保障人机安全，避免触电或损坏仪器；另一方面只有正确使用仪器，才能保证正确的调试。错误的接入方式或读数方法均会使调试陷入困境。例如：

当示波器接入电路时，为了不影响电路的幅频特性，不要用塑料导线或电缆线直接从电路引向示波器的输入端，而应当采用衰减探头；

当示波器测量小信号波形时，要注意示波器的接地线不要靠近大功率器件的地线，否则波形可能会受到干扰；

在使用扫频仪测量检波器、鉴频器，或者电路的测试点位于三极管的发射极时，由于这些电路本身已经具有检波作用，故不能使用检波探头，而在用扫频仪测量其他电路时，均应使用检波探头；

扫频仪的输出阻抗一般为75Ω，如果直接接入电路，会短路高阻负载，因此在信号测试点需要接入隔离电阻器或电容器；

在使用扫描仪时，仪器的输出信号幅度不宜太大，否则将会使被测电路的某些元器件处于非线性工作状态，导致特性曲线失真。

3）及时记录数据

在调试过程中，要认真观察、测量和记录。包括记录观察到的现象，测量的数据、波形及相位关系等，必要时在记录中还要附加说明，尤其是那些与设计要求不符合的数据，更是记录的重点。依据记录的数据，才能够将实际观察到的现象和设计要求进行定量的对比，以便于找出问题，加以改进，使设计方案得到完善。通过及时记录数据，也可以帮助自己积累实践经验，使设计、制作水平不断提高。

4）焊接应断电

在电子制作调试过程中，当发现元器件或电路有异常需要修改或更换时，必须先断开电源后进行焊接，待故障排除确认无误后，才可重新通电调试。

5）复杂电路的调试应分块

（1）分块规律。

在复杂的电子产品中，其电路通常都可以划分成多个单元功能块，这些单元功能块相对独立地完成某种特性的电气功能，其中每一个功能块往往又可以进一步细分为几个具体电路。细分的界限通常有以下规律：

① 对于分立元器件，通常是以某一两只半导体三极管为核心的电路；

② 对于集成电路，一般是以某个集成电路芯片为核心的电路。

（2）分块调试的特点。

复杂电路的分块调试，是指在整机调试时，可对各单元电路功能块分别加电，逐块调试。这种方法可避免各单元电路功能块之间电信号的互相干扰。一旦发现问题，可大大缩小搜寻的范围。

实际上，有些设计人员在进行电子产品设计时，往往都为各个单元电路功能块设置了一些隔离元器件，如电源插座、跨接线或接通电路的某一电阻等。整机调试时，除了正在调试的电路外，其他部分都被隔离元器件断开而不工作，因此不会相互干扰。当每个单元电路功能块都调试完毕后，再接通各个隔离元器件，使整个电路进入工作状态进行整机调试。

对于那些没有设置隔离元器件的电路，可以在装配的同时逐级调试，调好一级后再焊接下一级并进行调试。

6）直流与交流状态间的关系

在电子电路中，直流工作状态是电路工作的基础。直流工作点不正常，电路就无法实现其特定的电气功能。因此，成熟的电子产品原理图上一般都标注有直流工作点（如三极管各极的直流电压或工作电流、集成电路各引脚的工作电压、关键点上的信号波形等），作为整机调试的参考依据。但是，由于元器件的参数都具有一定的误差，加之所用仪表内阻的影响，实测得到的数据可能与图标的直流工作点不完全相同，但两者之间的变化规律是相同的，误差不会太大，相对误差一般不会超出±10%。当直流工作状态调试结束以后，再进行交流通路的调试，检查并调整有关的元器件，使电路完成其预定的电气功能。

7）出现故障时要沉住气

调试出现故障时，属正常现象，不要手忙脚乱。要认真查找故障原因，仔细做出判断，切不可解决不了就拆掉电路重装。因为重新安装的电路仍然会存在各种问题，如果原理上有错误则不是重新安装就能解决的。