電子產品調試技術及故障分析

王斌

摘 要：在調試過程中出現故障是不可預計又是不可避免的，要在大量的元器件和電路結構中迅速、準確地找出故障原因是不易的。排故思路和依據就是從故障現象出發，通過分析電路原理圖，查線路和以元器件為中心進行排查，檢查每個連接點是否在理論范圍內，逐步找出故障的原因。當調試過程中出現故障時，不可盲目地拆焊某些元器件，這樣不但會損壞電路板，而且會誤判斷故障來源，給真實故障的出現埋下隱患。

關鍵詞：儀器；調試；電路；電源

目前，隨著電子科學技術的不斷發展和更新，其應用已經廣泛滲透到工業、農業、交通、環境、國防等各個領域。一個合格的電子產品的誕生，不僅在初級階段要有完善可靠的設計思路、先進的電子電路設計軟件的支持，更離不開精密電子元器件的安裝焊接和后期成熟的調試檢測技術，其中產品調試是一個重要的生產環節，它是產品出廠前的最后一道關口，是鑒定產品性能好壞和保證質量穩定可靠性的關鍵步驟，特別是在涉及人身安全、國防軍事的電子產品，調試環節顯得尤為重要。具體地來說，電子電路在調試中應注意以下幾個方面。

1 調試與檢測儀器

調試的常用的電源儀器有：直流穩壓源、交流電源、可編程控制電源等；信號分析儀器有：示波器、信號發生器、微波源等；測量儀器有：電流電壓表、數字多用表、頻譜儀等；專用測量儀器：阻抗、容抗測試儀、絕緣電阻表等；輔助設備：工控機、仿真器、燒錄器等。傳統儀器的使用方法應注意以下幾點：

（1）首先熟悉掌握儀器儀表的使用說明書，操作是選擇正確的儀器功能鍵。

（2）合理接線：順著信號傳輸方向，力求最短；正負極接線避免短接。

（3）保證精度：定期校驗校準；儀器開啟后預熱一段時間后再使用。

（4）防干擾：多臺儀器并用時應采用共地方式；輸入信號與輸出信號分離，傳輸線勿平行，必要時可用錫紙纏繞線束；有接插件時應減少線纜的扭矩。

（5）插好電源線后，再打開儀器開關，避免因瞬間電流過大損壞儀器；斷開電源開關不等于切斷電源，只有把下電源插頭斷開才是真正斷開。

2 調試前的準備

（1）調試工作臺的搭設：工作臺配備所需的調試儀器擺設應遵循：操作使用方便，電源重物設備在下，測量儀器在上的原則，目的是便于信號觀察、便于儀器操作，減少和避免錯誤概率的發生；工作臺臺面應保持干凈、整潔和做好防靜電措施保護等，養成良好的調試習慣。

（2）工藝、圖紙、工裝的準備：調試工藝文件是產品質量保證的唯一依據，是必不可缺少的現場指導資料；圖紙是在調試電路板出現故障時便于查閱參考，是設計者的原始思想；調試過程中，不但要認真觀察和測量，還要記錄測量的數據、波形和相位關系等。只有掌握大量的可靠的記錄并與理論結果加以比較，才能不斷發現問題，完善工藝文件及改進設計方案。

（3）電源準備：首先確定儀器所使用的電壓是否是220V交流，其次要使用穩壓穩流電源，用萬用表檢查電源與地線之間的電阻值，檢查電源與地線之間是否存在短路現象。

3 調試的一般步驟

（1）直接觀察。首先觀察待調試產品的焊接是否無誤，有無明顯的短路、斷路等現象；看元件有無明顯的機械損壞，例如破裂、錯位、變形、虛焊等，檢查芯片是否插牢，不易觀察的焊點是否存在虛焊、漏焊的現象，此步驟可以有效地減少故障的發生，將故障排除在最初，降低故障發生率，提高產品質量。

（2）電源調整。調試電源應具有穩壓/穩流自動轉換的功能，即在保護電流范圍內，電源以穩壓方式工作，超過保護電流即以穩流方式工作（此時輸出電壓降低）。電源在接入電路前先調好電壓電流，一般調試時，電壓采用設計工作電壓，保護電流可調到工作電流的1.2～1.5倍。如果電路設計時沒有給出電流，可根據電路原理估算，電路板設置通常在1A以下。接通電路時注意觀察電壓表，如果電壓值迅速下降則應立即關電源檢查。

（3）連接測試電纜和測試工裝，進一步檢查電源是否設置正確，確認無誤后再給產品加電，加電順序遵循電壓由小后大的原則。通電后立刻觀察電路板是否有異常聲響，是否有燒焦的異味；用手去試探元器件的表面溫度是否異常，例如，一些功率器件如果摸上去是涼的，則基本上可以判斷它沒有工作起來；但如果不該熱的地方熱了或者發燙，應立刻關閉電源按鍵，進行全面檢查。

（4）先靜態調試，后動態調試。a.對模擬電路而言，一般是不加輸入信號并將輸入端接地，進行直流測試，包括各部分直流工作點，靜態電流等參數進行調整，使之符合設計要求，然后再加上輸入信號，進行測量和調整電路。b.對數字電路來說，先不送入數據而先測量各邏輯電路的有關直流參數，然后再輸入數據進行功能調試。c.對多級信號處理電路或多種功能組合電路要采用先分級、分模塊調試，最后進行整體系統調試的方法。這樣使調試工作條理清楚、便于操作，另一方面可以避免一部分電路失常而影響或損壞相關其他電路。

（5）故障排除。在調試過程中出現故障是不可期望又是不可避免的，要在大量的元器件和電路結構中迅速、準確地找出故障原因是不易的。排故思路和依據就是從故障現象出發，通過分析電路原理圖，查線路和以元器件為中心進行排查，用儀器檢查每個連接點是否在理論范圍內，逐步找出故障的原因。當調試過程中出現故障時，不可盲目地拆焊某些元器件，這樣不但會損壞電路板焊點，提高調試排故成本，而且會誤判斷故障來源，給真實故障的出現埋下隱患。故障原因有的是元器件損壞失效，還有的是連線發生短路或斷路（如焊點虛焊，接插件接觸不良，可變電阻器、電位器、電容等接觸不良，接觸面表面鍍層氧化等），還可能是外界環境的使用條件發生變化（如電網電壓波動，過流，電磁干擾，過冷或過熱的等環境因素）影響電子設備的正常運行。

4 調試中應注意的其他問題

（1）在插入和拔出集成電路芯片時，為防止芯片受損需謹慎操作。插入芯片時芯片缺口應與管座缺口的方向一致，一般缺口朝左，使所有引腳均對準插座板上的針孔，均勻用力按下；拔出時，必須用專用拔鉗，夾住集成塊兩端，垂直向上拔起，或用小起子對撬，以免使其引腳因受力不勻而彎曲或折斷。

（2）調試中的測試連線一般應選用直徑為Ф0.35mm～Ф0.8mm的單

股導線，長度適中，布線時要注意在電路板周圍走線，避免導線在電路板上方跨過，以免妨礙排故或調換器件；電路中不同功能的導線應盡量采用不同的顏色，如電源線用紅色，接地線用黃色等。布線的順序是先布電源線和地線，再布其他連線（如連接信號源、示波器等），最后再逐級連接控制線及各種邏輯線。必要時可以邊接線邊測試，逐步進行。走線時應盡可能遮蓋裸露的金屬，以免其他導線的接觸而造成短路。

（3）做好防靜電措施：保持室內濕度、戴防靜電手腕、設備良好接地、勤洗手等。

5 結束語

當今沒有一種電子產品可以“免調試”，即使某些功能結構較簡單的所謂“免調試”產品，實際免除的是元器件參數的調整，因為不經過調試檢測是無法證明產品質量的。隨著電子信息產業的飛速發展，電子產品已發展到一個全新的時代，產品功能越來越豐富，更新換代速度越來越快，體積尺寸越來越小，傳統的人工測試越來越不適應新的發展需要，于是自動測試技術在強大的驅動力作用下迅速發展，由靜態測試到動態測試，由初級故障檢測到高級組合測試，在引入網絡技術、Boundary Scan（邊界掃描）和CIMS（計算機集成制造系統）等技術后，將開創未來電子產品調試檢測的新時代。

參考文獻

[1]羅小華.電子技術工藝實習[M].華中科技大學出版社，2003：251-289.

[2]康華光，等.電子技術基礎（第2版）[M].高等教育出版社，2004：441-446.