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,因此检查和排除故障是电气工程人员必备的实验技能。
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,这确实不太容易,而且故障又是五花八门,这就要求掌握正确的故障检查和排除方法。一般来说,故障诊断过程是:从故障现象出发,通过反复测试,做出分析判断,逐步找出故障原因。
一、常见故障
1.测试设备引起的故障。可能有的测试设备本身就有故障,功能不灵或测试探棒损坏,使之无法测试;还有可能是操作者对仪器使用不正确而引起故障,如示波器旋钮档级选择不对,结果造成波形异常甚至无波形。
2.电路中元器件本身原因引起的故障。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入而无输出或输出异常。
3.人为引起故障。如操作者将连线错接或漏接、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,都有可能导致电路不能正常工作。
4.电路接触不良引起的故障。如焊接点虚焊、插接点接触不牢靠、电位器滑动端接触不良、接地不良、引线断线等。这种原因引起的故障一般是间歇式或瞬时出现,或者突然停止工作。
5.各种干扰引起的故障。所谓干扰是指外界因素对电路有用信号产生的扰动。干扰源种类很多,常见有以下几种:
(1)接地处理不当引入的干扰。如接地线的电阻太大时,电路各部分电流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。
“共地”是抑制噪声和干扰的重要手段。所谓“共地”是将电路中所有接地的元器件都要接在电源的地电位参考点上。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,电源的正地是电位参考点;而在正负双电源供电电路中,以两个电源的正负极串接点为电位参考点。
(2)直流电源因滤波不佳而引入的干扰。各种电子设备一般都是用50Hz交流电压经过整流、滤波及稳压得到直流电压源。因此,此直流电压源含有50Hz或100Hz的纹波电压,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,要减小这种干扰,必须采用纹波电压幅值小的稳压电源或引入滤波网络。
(3)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:采取屏蔽措施,屏蔽壳要接地;二是引入补偿网络,抑制由干扰引起的寄生振荡。具体做法是在电路的适当位置接入阻容网络或单一电容网络,实际参数大小可通过实验调试来确定。
二、检查排除故障的基本方法
1.直接观察法
直接观察法是指不使用任何仪器,而只凭人的视觉、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;元器件引脚有无错接、接反、短路;印刷板有无断线等。
通电后主要观察直流稳压电源上的电流指示值是否超出电路额定值;元器件有无发烫、冒烟;变压器有无焦味等。
此法比较简单,也较有效,故可作为对电路初步检查之用。
2.参数测试法
参数测试法是借助于仪器发现问题,并通过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于该测试法的运用。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。以图2.9所示电路为例。假定要测量由T2管组成的射极跟随电路的静态工作点。在正常工作时,T2管的b、c、e电极上的静态电位应分别为VB2≈8.3V、VC2=15V、VE2≈7.6V,集电极电流IC2≈0.3mA。但实测结果为VB2≈0.19V,VCE2≈15V,考虑到硅管正常工作时VBE≈0.7V,可见管子已处于截止状态。那么T2管其为什么会截止呢?进一步从决定VB2电位的电阻R/2和R5去寻找,结果发现问题出在R5的选用,把阻值应为150kΩ的R5误用了一个1.5kΩ的电阻,经更换后故障即可排除。
顺便指出,静态工作点也可以用示波器“DC”输入方式测定,其优点是输入阻抗高,因此对被测电路影响小,而且还能同时看到被测点的对地直流电位和信号波形,以及可能存在的干扰信号及噪声电压等,这样就更有利于故障分析。
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