電子電路設(shè)計(jì)調(diào)試方法與步驟

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摘要：電子電路的調(diào)試是電路設(shè)計(jì)成果進(jìn)行檢驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)，需要不斷的研究和探討，使得好的設(shè)計(jì)變?yōu)閷?shí)用成果。本文通過(guò)對(duì)電子電路設(shè)計(jì)的基本原理進(jìn)行講解，重點(diǎn)對(duì)調(diào)試方法和步驟進(jìn)行了詳細(xì)闡述，以期對(duì)電子電路設(shè)計(jì)調(diào)試技術(shù)人員有所幫助。

關(guān)鍵詞：電子電路；調(diào)試方法；調(diào)試步驟

引言

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

1電子電路設(shè)計(jì)的基本原則和步驟

了解電子電路設(shè)計(jì)的基本原則是進(jìn)行調(diào)試的前提，同時(shí)，對(duì)于一個(gè)成功的電子電路元件，進(jìn)行調(diào)試也是一個(gè)驗(yàn)證的過(guò)程。因此，在對(duì)其調(diào)試方法和步驟研討之前，有必要對(duì)其設(shè)計(jì)的原則和步驟進(jìn)行介紹。

1.1基本原則

電子電路設(shè)計(jì)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(jì)元件所要達(dá)到的目標(biāo)或功能，再對(duì)所能實(shí)現(xiàn)其功能的組成部分逐個(gè)分析達(dá)到的條件和組裝依據(jù)，從而完成其設(shè)計(jì)方案。在這一系列過(guò)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(shí)是每一個(gè)單獨(dú)元件的功能集合，也即將復(fù)雜的整體電路單獨(dú)拆分后，每一個(gè)元件都要滿足各自獨(dú)立的功能，因此，在對(duì)電子電路分析的過(guò)程中，首先要認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)每一個(gè)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(gè)電子電路要實(shí)現(xiàn)某種功能，必然是單獨(dú)電子元器件的功能集合，但每一個(gè)電子元器件所實(shí)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(shí)現(xiàn)某種功能的拓展和集合，才是一個(gè)完整的電子電路。第三，滿足可靠性原則。電子電路是一臺(tái)設(shè)備的核心部件，其作用關(guān)系到整臺(tái)機(jī)器的正常運(yùn)行。因此，設(shè)計(jì)出的電子電路必須是具備一定的可靠性，即在一個(gè)壽命周期內(nèi)在正常運(yùn)行的條件下故障率要達(dá)標(biāo)。因此，在設(shè)計(jì)電子電路時(shí)，不僅要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能，還要滿足諸如材料要求、工藝要求、型號(hào)匹配程度、保護(hù)設(shè)置等，另外，還要考慮軟件運(yùn)行的可靠性，最終，實(shí)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(jiǎn)單，這與設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思維緊密相關(guān)。這需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷總結(jié)和提高。另外，最優(yōu)化的電子電路其性價(jià)比也更高，因?yàn)樵诳臻g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(jì)的基本步驟

對(duì)電子電路設(shè)計(jì)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(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題能夠更好地進(jìn)行分析。首先，分析設(shè)計(jì)課題，確定功能目標(biāo)。當(dāng)我們拿到一個(gè)電子電路的設(shè)計(jì)課題后，要對(duì)設(shè)計(jì)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(jì)方案。這需要明確設(shè)計(jì)的核心功能，給本次設(shè)計(jì)的電子電路一個(gè)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(jì)方案，往往一個(gè)電子電路的設(shè)計(jì)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(jì)原則的設(shè)計(jì)方案。再次，電子電路的設(shè)計(jì)。這主要是在整體方案構(gòu)想完成后，對(duì)單元電路的功能進(jìn)行連接組合的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)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(wèn)題，其結(jié)果就是對(duì)電路圖紙的繪制過(guò)程。最后，電路試制與檢驗(yàn)。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(jiǎn)單的測(cè)試，最終，采用通電調(diào)試的方法進(jìn)行檢測(cè)，確定是否需要修改和完善。

2電子電路設(shè)計(jì)常用的調(diào)試方法

通過(guò)上文中對(duì)設(shè)計(jì)的原則和步驟簡(jiǎn)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(wàn)用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器等。其中萬(wàn)用表具有測(cè)試交流、直流的電壓、電阻，以及二極管的極性和阻值的測(cè)試。示波器則可以在測(cè)試過(guò)程中對(duì)信號(hào)幅值、頻率、初相角及波形進(jìn)行監(jiān)視測(cè)量，其靈敏度非常高，是最常用的電子電路檢測(cè)儀器。而信號(hào)發(fā)生器則是模擬電子電路功能檢測(cè)輸入設(shè)備之一，能夠代替設(shè)備實(shí)際運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生特殊的信號(hào)，從而完成電子電路的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。

2.2調(diào)試方法

在實(shí)施調(diào)試之前，需要對(duì)調(diào)試方法進(jìn)行選擇。常用的電子電路設(shè)計(jì)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(duì)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(gè)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(duì)于較大電路的設(shè)計(jì)制造，往往每完成一個(gè)具備單元功能的模塊后就進(jìn)行調(diào)試檢測(cè)，這樣可以在制造過(guò)程中就發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(duì)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(gè)模塊的功能作用，同樣有助于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)于一些通過(guò)整體調(diào)試法調(diào)試完成發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的，也需要通過(guò)分塊調(diào)試法來(lái)查找電路中的問(wèn)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(cè)試相對(duì)來(lái)說(shuō)比較耗費(fèi)時(shí)間。（2）整體調(diào)試法。整體調(diào)試法應(yīng)用于比較簡(jiǎn)單的或者無(wú)法劃分功能模塊的整體電子電路的調(diào)試。另外，對(duì)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(huì)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(yàn)步驟，這種檢測(cè)方法效率較高。

3電子電路設(shè)計(jì)調(diào)試步驟

電子電路在正式調(diào)試開始前要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，相關(guān)的技術(shù)文件，這包括設(shè)計(jì)課題文件、設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)圖紙、材料明細(xì)表、元器件設(shè)備明細(xì)表、說(shuō)明書等，要充分理解設(shè)計(jì)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(duì)測(cè)試儀器的誤差進(jìn)行仔細(xì)的核算檢查。再對(duì)調(diào)試環(huán)境進(jìn)行檢查，確保調(diào)試過(guò)程中儀器的干擾在可控范圍內(nèi)，最后對(duì)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(gè)方面。第一，是對(duì)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(méi)有明顯的錯(cuò)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(shí)，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(duì)腳管等連接以及細(xì)密部件的檢查，這需要運(yùn)用放大鏡進(jìn)行查看，用萬(wàn)用表等逐個(gè)進(jìn)行測(cè)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(gè)核對(duì)。（2）通電檢查。通電檢查是對(duì)電路運(yùn)行安全性的重要檢查步驟。一般在通電檢查前，不會(huì)加入信號(hào)及功能檢測(cè)，而是單純對(duì)電路施加運(yùn)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(shí)，要對(duì)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(jí)開通時(shí)，要有時(shí)間間隔，通過(guò)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(huì)出現(xiàn)超過(guò)正常溫度的情況，更不會(huì)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(wèn)題的地方必然是發(fā)熱量較大或冒煙的節(jié)點(diǎn)。另外，還要通過(guò)氣味進(jìn)行判斷，正常的電路板在通電初期，會(huì)出現(xiàn)少許的焦味，但不會(huì)劇烈，且經(jīng)過(guò)短暫的運(yùn)行后，氣味會(huì)慢慢變淡，因此要合理的區(qū)分和觀察。另外，針對(duì)電路板的過(guò)載能力也同樣要進(jìn)行測(cè)試，在設(shè)計(jì)負(fù)載過(guò)載的幅值和時(shí)間指標(biāo)范圍內(nèi)，對(duì)電壓源進(jìn)行調(diào)節(jié)，且在此過(guò)程中通過(guò)觀察電路板的情況來(lái)判定電路板的過(guò)載能力。（3）功能測(cè)試。功能測(cè)試是對(duì)電路板的目標(biāo)功能實(shí)現(xiàn)情況的主要檢查步驟之一，但仍然不需要投入信號(hào)源。因?yàn)楣δ軠y(cè)試步驟主要檢測(cè)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(cè)信號(hào)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(wàn)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(jì)要求，邏輯關(guān)系是否正確等。（4）指標(biāo)檢測(cè)。通過(guò)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(shí)候就需要對(duì)電子電路能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)功能進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)。這需要加入信號(hào)輸出設(shè)備，通過(guò)輸入一定的幅值、波形等信號(hào)，讓電子電路實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的功能。這種功能要達(dá)到在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)信號(hào)條件下的運(yùn)行功能。特別是關(guān)鍵核心部件的參數(shù)測(cè)試，必須包含設(shè)計(jì)全部功能的邊緣值得測(cè)試。采用上文講述的分塊測(cè)試法和整體測(cè)試法，對(duì)單元模塊或整體進(jìn)行完整的功能測(cè)試。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電子電路設(shè)計(jì)常用調(diào)試方法，是在通過(guò)了解電子電路設(shè)計(jì)的原理和步驟基礎(chǔ)上，在對(duì)其實(shí)現(xiàn)功能的全面檢測(cè)過(guò)程。這其中要注意通過(guò)外觀檢查和通電檢查來(lái)確保其安全性和穩(wěn)定性，通過(guò)功能檢測(cè)和指標(biāo)檢測(cè)來(lái)判定電子電路設(shè)計(jì)是否成功。

作者：王青 單位：溧陽(yáng)市天目湖中等專業(yè)學(xué)校