电子电路实训与仿真
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1.7 电子电路实训的故障检测

故障是电子电路实训中经常出现的问题。故障出现后,能否快速、准确地查出故障原因、故障点,并及时加以排除,是实训技能和素质的体现。要快速准确地排除故障,既需要有扎实的理论基础,又需要有丰富的实践经验和熟练的操作技能,这样才能对故障现象做出准确的分析和判断,排除故障能力的提高也是不断学习、总结的过程。

1.7.1 常见的故障现象

电子电路实训中出现故障的现象很多,常见的故障现象如下。

(1)电路中输入信号正常,而无输出波形,或者输出波形异常。

(2)放大电路无输入信号而有输出信号。

(3)稳压电源无电压输出或输出电压过高而且无法调整,或者输出电压不稳定,稳压性能变差等。

(4)振荡电路不产生振荡。

(5)数字电路中逻辑功能不正确。

(6)计数器输出不正确,不能正常计数。

1.7.2 常见故障的产生原因

电子电路实训中产生故障的原因有很多,既可能是一种原因引起的简单故障,也可能是多种原因综合作用产生的比较复杂的故障,很难进行准确分类。其粗略分类如下。

(1)电路安装错误引起的故障,包括接线错误(错接、漏接、多接、断线等),元器件相互碰撞,元器件安装错误(如元器件的正负极接反,晶体管、集成电路的引脚接错等),接触不良。

(2)元器件质量引起的故障,包括元器件损坏,参数不符合要求,性能不好等。

(3)干扰引起的故障,包括接地不合理引起的自激振荡,地线阻抗过大、接地端不合理、仪器与电路共地不当等引起的干扰,直流电源滤波不良产生的50Hz干扰信号,由电路的分布电容耦合产生的感应干扰等。

(4)测量仪器产生的故障,包括测量仪器本身功能失效或变差,测试导线断开或接触不良,仪器的挡位选择或使用不当(如示波器、万用表使用方法不当,用交流毫伏表测量直流电压,仪器输入阻抗太低达不到电路要求),测试点选择不合理,测量方法错误(如测量电阻时,由于表笔没有拿好,使得人体触及电阻两端而引入人体电阻等)。

(5)电路本身原因产生的故障,包括设计的电路不够合理,存在严重缺陷,实际电路与设计的原理图不符等。

1.7.3 检查故障的一般方法

要分析、查找和排除一个较复杂电路系统的故障,不是一件容易的事情。关键是要透过故障现象,分析故障产生的原因。对照电路原理图,采取一定的方法,逐步找出故障。

检查故障的方法很多,查找故障的顺序可以从输入到输出,也可以从输出到输入。以下列举了一些基本的、常用的方法。

(1)直观检查法。使用肉眼观察判断仪器的选择和使用方法是否正确;布线是否合理;印制板、面包板有无断线;电解电容的极性,二极管、三极管的管脚,集成电路的引脚有无错接、漏接、互碰等情况;电阻和电容有无烧焦和炸裂等;电源电压的选择和极性是否符合要求。通电观察元器件有无发烫、冒烟;变压器有无焦糊味;电子管、示波管灯丝能否点亮;有无高压打火等。

(2)测量分析法。有些故障很难通过直观观察判断,例如,导线内部导体已经断开但外部绝缘层完好,静态工作点设计不正确,数字电路中的逻辑错误故障等,无法用肉眼看到。此时,可以借助万用表、示波器等仪器通过测量、分析而找出故障的原因。利用万用表、示波器可以检查电路的直流状态,以判断电路的静态工作点是否正确,以及各输入输出端的高、低电平和逻辑关系是否符合要求,从而发现问题,查找故障。

(3)信号寻迹法。对于比较复杂的多级电路,可以在输入端接入一个一定幅度、适当频率的信号,用示波器由前级到后级,逐级观测各级输入、输出的波形及幅度的变化,哪一级波形出现异常,则故障就出现在哪级。需要注意的是,该方法的使用应该建立在对自己设计、安装的电路的工作原理、工作波形、性能指标比较了解的基础上。

(4)对比法。如果怀疑某一级电路出现问题,可将该级电路的参数与工作状态和相同的正常电路的参数(或用理论分析得到的电流、电压、波形等)与工作状态一一比较,分析所检测电路中的不正常情况,找出故障原因,判断故障点。

(5)替换法。某些情况下,故障比较隐蔽,不容易判断,此时可以将工作正常的插件板、部件、单元电路、元器件等代替相同疑有故障的相应的部分,观察故障是否出现。通过这种方法可以缩小故障范围,进一步查找故障。