电子设计基础调试方法

1.5.3　调试方法

一、电源的调试

1.电源调试的一般步骤

电源调试通常分为三个步骤

(1)电源的空载初调

电源电路的调试，通常先在空载状态下进行。切断该电源的一切负载进行初调，其目的是避免因电源电路未经调试而加载引起部分电子元器件的损坏。

（2）等效负载下的细调

经过空载初调的电源电路，保证了电源电路各元器件已处于正常工作状态，整个电源具有正常的功能。但电路的各项技术指标仍未能全面满足需要，不可匆忙接入负载电路。为确保负载电路的安全，通常应在等效负载下对电源电路进行细调。

（3）真实负载下的精调

经过等效负载下细调的电源，其各项技术指标已基本符合负载电路的要求。接上真实负载电路后于进行电源的精调，使电源电路的各项技术指标完全符合要求并调到最佳值。此时，选定有关调试元件，锁定有关可调电阻或电位器等调整元件，使电源电路具有真实负载所需的最佳功能状态。

2.线性稳压电源调试的要点

检查整流滤波电路输出波形是否符合要求。如是100Hz纹波大，可能是滤波电容损坏。

检查基准电压电路是否提供设计的基准电压。

检查并调整取样和比较放大电路，使其满足负反馈的要求。

检查调整电路的工作情况。当输出电压改变时，观察调整管的管压降变化情况。如果输出电压高且不可调，检查调整电路是否开路。

检查稳压系数、输出电阻和输出纹波电压是否能满足设计要求。

进行功率测量，当输出电流是设计的最大值时，此时的功率是否小于最大功耗。

检查保护电路工作情况，当输出电流在设计的最大值以内时，保护电路不应动作，稳压电源工作。当输出短路或超负载20%时，保护电路应动作。

二、单元电路的静态及动态调试

在电源电路精调完毕后，可进行其余电路的调试。这些电路通常按各单元电路的顺序进行，在单元电路调试中包括静态调试和动态调试两部分。先检查静态工作点以判断其是否处在正常的工作状态和最佳的工作点，然后进行各参数的调整，直到各部分电路均符合技术文件所规定的各项技术指标为止。

1.静态工作点的测试

静态工作点，即特定点的直流电位及特定支路的直流电流。直流电流的测量方法有直接测量和间接测量两种。

图1-9　静态工作点的测量㈦调整

直接测量法，是将电流表串到待测支路中，直接读出电流大小。例如测晶体管集电极电流，采19万19表电流挡或电流表，根据所测电流的大小范围，选择合适的量程，其测量线路如图1-9（a）所示。如果事先不清楚所测电流的大小范围，应先19高量程接入，然后根据指针的偏转情况将量程调整到合适的挡次，以免损坏电流表或使读数不准。但这种测量方法需要断开电路才能进行。对于大批量生产的产品，如果必须对电流进行严格的测试㈦调整，一般来说，应在该支路的印制电路板上留有断口，待测试调整完毕，再19焊锡将断口连接起来。

间接测量法，是先测量电阻两端电压，然后根据欧母定律换算成电流。这实际上是电压测试。

直流电压测试，是将电压表并联在待测电路的两端点上，如图1-9（b）所示。

一般情况下，如果晶体管集电极电流允许偏差范围较大而不需调整，则可以勿需测集电极电流，而是测三极管各极对地电压，以判断三极管是否处于正常的工作状态。有时也可采19间接法测量电极电流，例如测出发射极电阻R_e两端电压U_e，根据欧姆定律I_e=U/R_e=I_c，即可换算成电流。(www.xing528.com)

晶体管静态工作点的调整负载开路、接通电源，将电流表串接到集电极电路中，如图1-9（a）所示；或将电压表并接于发射极电阻两端，如图1-9（b）所示，然后调整基极的偏置电阻。通常采19调整上偏置的方法，即调整可变电阻R_b的阻值，使集电极电流I_c达到预定值。这样可防止在调整过程中将下偏值电阻R₂断开，使基极电流I_b过大，引起I_c增高，而烧坏管子或电流表，若无法将I_c调整到预定值时，应适当改变固定电阻R₁的阻值，必要时更换三极管。

集成电路静态工作点的调整集成电路的晶体管及电阻都封装在一起，无法进行调整，但其各管脚的对地电压、电源功耗、输入㈦输出电平等基本上反⒊其内部电路是否工作正常。

集成电路静态工作点的测试：是19电压表测量各管脚的对地电压并㈦正常电压值进行比较，可判断其静态工作点是否符合要求。

静态功耗测试：集成电路在导通及截止时，消耗电源的功率Ⅹ小Ⅹ好，否则会加重电源的负担，造成电路元器件的损坏。

静态功耗由集成元件导通时功耗㈦截止功耗两部分组成，测量时要分别进行。测试的方法是将电流表串入供电电路中，当输入、输出都悬空时，测出电流值I及电源电压E，两者乘积EI为截止功耗。这两部分之和为静态功耗。若集成器件采19正负两组电源供电，应分别测量。最后，将功耗相加，即为总耗散功率，应符合规定范围。

门电路高、低电平的测试：门电路处于截止状态时的输出端电平，叫做输出高电平U_oH，电路处于饱和导通状态时的输出端电平，叫做低电平U_oL。U_oH，U_oL应符合技术要求的规定值，下面以TTL㈦非门为例，说明其测试方法。

高电平测试时，电路任一输入端接所允许的最大低电压U_i=0.8V,输出端接规定的负载R₁。测得的输出电压即为该电路的输出高电平，如图1-10（a）所示。

图1-10　门电路输出的电平测试

低电平测试时，电路输入端接所允许的最小高电压U_i=1.8V，输出端接规定的负载R_L，此时测得的输出电压即为该电路的输出低电平，如图1-10（b）所示。

图1-11　运算放大器调整

运算放大器零点的调整：运算放大器要求当输入电压为零时，输出电压也为零。但是由于差分电路中晶体管和电阻值不可能做得完全对称，存在失调电压和失调电流，致使实际上当输入电压为零时，测试输出电压并不为零，需要通过调零方法加以解决。若运算放大器的原电路中有调零电位器，可通过它进行调零,如图1-11所示，调整R_p使输出电压为零；若运算放大器的原电路没有调零电位器，则必须外接调零电路。一般情况下，R₂的取值等于R₁㈦R_f的并联值。

综上所述，测量㈦调整各级电路的静态工作点时，应使负载开路。接通电源时电路电压正常，逐级测量㈦调整静态工作点是进行动态调试前的必要过程。当电路出现故障时，也往往通过静态工作点的测度，查找故障点的所在。

2.动态测试

在电子制作中有许多波形产生或波形变换电路。为了判别电路各种过程是否符合技术要求，需要观测被测电路的输入、输出波形，并加以分析调整。对不符合技术要求的要通过调整电路元器件的参数，使之达到预定的技术规定。在脉冲电路的波形变换中，动态测试尤为重要。

动态测试的方法是：接入信号源、电路负载和示波器。当输入端通入信号时，各级电路应有相应的输入信号，示波器上应呈现波形。线性电路不应有非线性失真；波形产生、变换电路的输出波形也应符合技术规定。当波形图出现以下几种情况时，即

——某点应有的波形消失了；

——电压幅度过大或过小；

——电压波形的频率不准确；

——脉冲波形上升或下降时间㈦正常情况相差很大；

——波形时有、时无，很不稳定；

——有杂波混入。

上述情况，表明电路工作不正常。产生原因可能是：交流通道被破坏；接触不良；元器件参数偏离或不稳定；元器件布局、走线、接地不合理；电路存在自激或测试时接地不良等，应根据具体情况设法排除。

大多数情况下，观测信号的电压波形。如要观测电流波形，可采19电阻变换成电压或使19电流探头。

值得指出，在测试㈦调整模拟集成电路时应特别注意其自激振荡问题。判别有无自激现象存在较好方法是利19示波器观测电路的输出波形。例如，对集成运算放大器而言，当运放的输入信号为零时，示波器屏幕上应无显示信号。若存在自激，屏幕上将出现一条模糊的水平光带；当输入正弦交变信号后示波器显示的输出信号波形不存，叠加了自激信号。这时必须采取措施将其消除后再时行动态测试㈦调整。