電子課程設(shè)計(jì)

1、前言在測(cè)控專(zhuān)業(yè)課程中，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)是最重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之一，也是測(cè)控專(zhuān)業(yè)整個(gè)知識(shí)和能力體系的重要支柱之一。它的特點(diǎn)是內(nèi)容多，處理問(wèn)題的方式多、要領(lǐng)多，學(xué)習(xí)和理解的難度大，對(duì)實(shí)踐性方面的能力要求也很高。本輔導(dǎo)教材適用于測(cè)控專(zhuān)業(yè)學(xué)生模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)兩門(mén)課程的課程設(shè)計(jì)。由于編者水平有限，加上時(shí)間緊迫，缺點(diǎn)錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)批評(píng)指正。一、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)和基本要求1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的性質(zhì) 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是測(cè)控專(zhuān)業(yè)的一門(mén)綜合性實(shí)踐課程，它集電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)與編程、系統(tǒng)綜合、元器件參數(shù)計(jì)算和選擇、電路仿真與調(diào)試、印制電路板(pcb)設(shè)計(jì)、電路安裝與

2、調(diào)試等于一體，目的在于鞏固和加強(qiáng)電子線(xiàn)路理論的學(xué)習(xí)，促進(jìn)其工程應(yīng)用，著重于提高電子線(xiàn)路的實(shí)踐技能，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，丁解開(kāi)展科學(xué)實(shí)踐的程序和基本方法，并逐步形成嚴(yán)肅、認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)和一定的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟(jì)觀和全局觀。 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)不能等同于電子線(xiàn)路產(chǎn)品設(shè)計(jì)，它是對(duì)電子線(xiàn)路產(chǎn)品設(shè)計(jì)的局部模擬和過(guò)程仿真，其總體要求一般要低得多。2、電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì)的基本要求：(1) 了解電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作的一般過(guò)程；(2) 在教師指導(dǎo)下根據(jù)課題要求選擇電路；(3) 初步掌握一般電子線(xiàn)路分析和設(shè)計(jì)的基本方法*（4）掌握一般電子線(xiàn)路裝配的基本方法；（5）掌握一般電子線(xiàn)路

3、實(shí)際調(diào)試的基本方法并能解決出現(xiàn)的問(wèn)題；(6) 能編寫(xiě)簡(jiǎn)單工藝文件。二、電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工作流程1、傳統(tǒng)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工作流程 完成一個(gè)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)原理設(shè)計(jì)、初步驗(yàn)證、小批量試制、大批量生產(chǎn)等幾個(gè)過(guò)程，對(duì)于電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師而言，必須保證理論設(shè)計(jì)、初步驗(yàn)證兩個(gè)過(guò)程完全正確，才能將電路設(shè)計(jì)圖繪制成pcb圖，并進(jìn)行進(jìn)一步的生產(chǎn)。 早期電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的驗(yàn)證工作很多是按照設(shè)計(jì)完成的電路圖在面包板或pcb板上進(jìn)行安裝，然后再用電源、信號(hào)發(fā)生器、示波器等各種測(cè)試儀表等加以驗(yàn)證。這種做法的最大缺點(diǎn)是制作測(cè)試電路板的過(guò)程既費(fèi)時(shí)、費(fèi)力又損失材料，如果結(jié)果有誤，則要花大量的精力來(lái)弄清是設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤還是電路制作的

4、問(wèn)題。這種方法在早期小型電路的設(shè)計(jì)中還是可以應(yīng)付的，但隨著電路規(guī)模越來(lái)越大復(fù)雜度越來(lái)越高，它已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)的需要。 手工設(shè)計(jì)pcb圖也是一個(gè)比較復(fù)雜的工作，它需要經(jīng)過(guò)器件布局、繪制草圖、修改草圖，最后再繪制出需要的pcb圖等過(guò)程。隨著器件的數(shù)量增多、pcb尺寸的減小、pcb板的層數(shù)越來(lái)越多，已經(jīng)無(wú)法用手工進(jìn)行設(shè)計(jì)，另外，隨著器件的增多，相互之間的干擾、耦合也就變得更加復(fù)雜，這就需要pcb設(shè)計(jì)者具有豐富的經(jīng)驗(yàn)和理論水平。 2 現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的工作流程 隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展及對(duì)電子器件的進(jìn)一步研究，人們可以對(duì)各種器件進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并借助計(jì)算機(jī)軟件對(duì)其進(jìn)行分析、計(jì)算，在計(jì)算機(jī)上可以仿真出近似

5、于實(shí)際結(jié)果的數(shù)據(jù)及各種波形。通過(guò)這種由軟件進(jìn)行驗(yàn)證的設(shè)計(jì)方法克服了傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，解決了原來(lái)的設(shè)計(jì)和調(diào)試存在的問(wèn)題，而且由于這種方式可以事先排除大部分設(shè)計(jì)上的缺陷，使設(shè)計(jì)工程師可以將大量的精力用于設(shè)計(jì)而不是用于調(diào)試，大大提高了設(shè)計(jì)速度，使新產(chǎn)品可以更快地推出，為企業(yè)產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益。 20世紀(jì)70年代初，計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)人員就開(kāi)始解決電子設(shè)計(jì)方面的另一個(gè)問(wèn)題，即pcb設(shè)計(jì)問(wèn)題，設(shè)計(jì)出許多種pcb設(shè)計(jì)軟件，從最早的僅僅將圖紙上的人工布線(xiàn)變成借助于計(jì)算機(jī)的人工布線(xiàn)，到現(xiàn)在的自動(dòng)布線(xiàn)，并且將器件之間的各種相互干擾(電磁干擾、熱干擾)建立了數(shù)學(xué)模型，pcb設(shè)計(jì)軟件的性能產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。由于電路板設(shè)計(jì)完

6、成后沒(méi)有必要進(jìn)行實(shí)物的電磁兼容測(cè)試或熱兼容測(cè)試，借助于計(jì)算機(jī)就可以模擬出來(lái)，根據(jù)模擬可以進(jìn)行調(diào)整，因此，即使不是pcb設(shè)計(jì)專(zhuān)家也可以設(shè)計(jì)出合格的pcb圖。 20世紀(jì)80年代開(kāi)始出現(xiàn)了一類(lèi)新器件pld，這種器件采用了大規(guī)模集成電路技術(shù)并且器件的功能由用戶(hù)來(lái)設(shè)計(jì)、定義，這使將一個(gè)系統(tǒng)通過(guò)用戶(hù)編程放置在一個(gè)芯片中成為可能。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，pld器件設(shè)計(jì)軟件性能的提高，現(xiàn)在已經(jīng)產(chǎn)生了在片pld芯片上可以嵌人微處理器的技術(shù)，使pld器件得到更多的應(yīng)用。 20世紀(jì)90年代，可編程器件又出現(xiàn)了模擬可編程器件，用戶(hù)可以通過(guò)這種模擬可編程器件設(shè)計(jì)各種增益的放大器、濾波器等模擬電路。目前，在電子設(shè)計(jì)

7、方面經(jīng)常使用的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(electronic design automation，簡(jiǎn)稱(chēng)為eda)技術(shù)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真和模擬軟件進(jìn)行原理電路的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證，借助于pcb軟件進(jìn)行印刷電路板的設(shè)計(jì)以及借助于pld設(shè)汁軟件進(jìn)行可編程器件設(shè)計(jì)的一種綜合性電子設(shè)計(jì)。第一章 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí) 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)包括選擇課題、電子電路設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試和編寫(xiě)總結(jié)報(bào)告等教學(xué)環(huán)節(jié)。本章介紹課程設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)。第一節(jié)：電子線(xiàn)路的設(shè)計(jì)方法 設(shè)計(jì)一個(gè)電子電路系統(tǒng)時(shí)，首先必須明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，根據(jù)任務(wù)進(jìn)行方案選擇，然后對(duì)方案中的各部分進(jìn)行單元的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇，最后將各部分連接在一起，畫(huà)出一個(gè)符

8、合設(shè)計(jì)要求的完整的系統(tǒng)電路圖。一、明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求 對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行具體分析，充分了解系統(tǒng)的性能、指標(biāo)、內(nèi)容及要求，以便明確應(yīng)完成的任務(wù)。二、方案選擇這一步的工作要求是把系統(tǒng)要完成的任務(wù)分配給若干個(gè)單元電路，并畫(huà)出一個(gè)能表示各單元功能的整機(jī)原理框圖。方案選擇的重要任務(wù)是根據(jù)掌握的知識(shí)和資料，針對(duì)系統(tǒng)提出的任務(wù)、要求和條件，完成系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。在這個(gè)過(guò)程中要敢于探索，勇于創(chuàng)新，力爭(zhēng)做到設(shè)計(jì)方案合理、可靠、經(jīng)濟(jì)、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)。并且對(duì)方案要不斷進(jìn)行可行性和優(yōu)缺點(diǎn)的分析，最后設(shè)計(jì)出一個(gè)完整框圖。框圖必須正確反映系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)和各組成部分的功能，清楚表示系統(tǒng)的基本組成和相互關(guān)系。三、單

9、元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇 1單元電路的設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)的指標(biāo)和功能框圖，明確各部分任務(wù)，進(jìn)行各單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇。 單元電路是整機(jī)的一部分，只有把各單元電路設(shè)計(jì)好才能提高整體設(shè)計(jì)水平。 每個(gè)單元電路設(shè)計(jì)前都需明確本單元電路的任務(wù)，詳細(xì)擬定出單元電路的性能指標(biāo)，與前后級(jí)之間的關(guān)系，分析電路的組成形式。具體設(shè)計(jì)時(shí)，可以模仿成熟的先進(jìn)的電路，也可以進(jìn)行創(chuàng)新或改進(jìn)，但都必須保證性能要求。而且，不僅單元電路本身要設(shè)計(jì)合理，各單元電路間也要互相配合，注意各部分的輸入信號(hào)、輸出信號(hào)和控制信號(hào)的關(guān)系。 2參數(shù)計(jì)算 為保證單元電路達(dá)到功能指標(biāo)要求，就需要用電子技術(shù)知識(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算電路中各

10、電阻值、放大倍數(shù)的計(jì)算；振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率等參數(shù)的計(jì)算。只有理解電路的工作原理，正確利用計(jì)算公式計(jì)算的參數(shù)才能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。參數(shù)計(jì)算時(shí)，問(wèn)一個(gè)電路可能有幾組數(shù)據(jù)，注意選擇一組能完成電路設(shè)計(jì)要求的功能、在實(shí)踐中能真正可行的參數(shù)。 計(jì)算電路參數(shù)時(shí)應(yīng)注意下列問(wèn)題： (1) 元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿(mǎn)足電路指標(biāo)的要求； (2) 元器件的極限參數(shù)必須留有足夠充裕量，一般應(yīng)大于額定值的15倍； (3 ) 電阻和電容的參數(shù)應(yīng)選計(jì)算值附近的標(biāo)稱(chēng)值。 3器件選擇 (1) 阻容元件的選擇；電阻和電容種類(lèi)很多，正確選擇電阻和電容是很重要的。不同的電路對(duì)電阻和電容性能要求也不同，有些電路

11、對(duì)電容的漏電要求很?chē)?yán)，還有些電路對(duì)電阻、電容的性能和容量要求很高。例如濾波電路中常用大容量(100uf300uf)鋁電解電容，為濾掉高頻通常還需并聯(lián)小容量(001uf01uf)瓷片電容。設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元件，并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿(mǎn)足要求。 (2) 分立元件的選擇：分立元件包括二極管、晶體三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、光電二(三)極管、晶閘管等。根據(jù)其用途分別進(jìn)行選擇。 選擇的器件種類(lèi)不同，注意事項(xiàng)也不同。例如選擇晶體三極管時(shí)，首先注意是選擇npn型還是pnp型管，是高頻管還是低頻管，是大功率管還是小功率管，并注意管子的參數(shù)pcm。icm、 bvceo、icb

12、o、ft、f等參數(shù)是否滿(mǎn)足電路設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求， (3) 集成電路的選擇：由于集成電路可以實(shí)現(xiàn)很多單元電路甚至整機(jī)電路的功能，所以選用集成電路來(lái)設(shè)計(jì)單元電路和總體電路既方便又靈活，它不僅使系統(tǒng)體積縮小，而且性能可靠，便于調(diào)試及運(yùn)用，在設(shè)計(jì)電路時(shí)頗受歡迎。 集成電路有模擬集成電路和數(shù)字集成電路。國(guó)內(nèi)外已生成出大量集成電路，其器件的型號(hào)、原理、功能、特征可查閱有關(guān)手冊(cè)。選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案而且要滿(mǎn)足功耗、電壓、速度、價(jià)格等多方而的要求。四、電路圖的繪制 為詳細(xì)表示設(shè)計(jì)的整機(jī)電路及各單元電路的連接關(guān)系，設(shè)計(jì)時(shí)需繪制完整電路圖。 電路圖通常是在系統(tǒng)框圖、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和

13、器件選擇的基礎(chǔ)上繪制的，它是組裝、調(diào)試和維修的依據(jù)。繪制電路圖時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： （1） 布局合理、排列均勻、圖畫(huà)清晰、便于看圖、有利于對(duì)圖的理解和閱讀。 有時(shí)一個(gè)總電路由幾部分組成，繪圖時(shí)應(yīng)盡量把總電路畫(huà)在一張圖紙上。如果電路比較復(fù)雜、需繪制幾張圖，則應(yīng)把主電路畫(huà)在同一張圖紙上，面把一些比較獨(dú)立或次要的部分畫(huà)在另外的圖紙上，并在圖的斷口兩端做上標(biāo)記，標(biāo)出信號(hào)從一張圖到另一張圖的引出點(diǎn)和引入點(diǎn)，以此說(shuō)明各圖紙?jiān)陔娐愤B線(xiàn)之間的關(guān)系。 有時(shí)為了強(qiáng)調(diào)并便于看清各單元電路的功能關(guān)系，每一個(gè)功能單元電路的元件應(yīng)集中布置在一起，并盡可能按工作順序排列。(2) 注意信號(hào)的流向，一般從輸入端或信號(hào)源畫(huà)起，由左

14、至右或由上至下按信號(hào)的流向依次畫(huà)出各單元電路，而反饋通路的信號(hào)流向則與此相反。(3) 圖形符號(hào)要標(biāo)準(zhǔn)，圖中應(yīng)加適當(dāng)?shù)臉?biāo)注。圖形符號(hào)表示器件的項(xiàng)目或概念。電路圖中的中、大規(guī)模集成電路器件，一般用方框表示，在方框中標(biāo)出它的型號(hào)，在方框的邊線(xiàn)兩側(cè)標(biāo)出每根線(xiàn)的功能名稱(chēng)和管腳號(hào)。除中、大規(guī)模器件外，其余元器件符號(hào)應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化。(4) 連接線(xiàn)應(yīng)為直線(xiàn)，并且交叉和折彎應(yīng)最少。通常連接可以水平布置或垂宣布置，一般不畫(huà)斜線(xiàn)，互相連通的交叉處用圓點(diǎn)表示，根據(jù)需要，可以在連接線(xiàn)上加注信號(hào)名或其他標(biāo)記，表示其功能或其去向。有的連線(xiàn)可用符號(hào)表示，例如器件的電源一般標(biāo)電源電壓的數(shù)值，地線(xiàn)用符號(hào)（ ）表示。 設(shè)計(jì)的電路是否能

15、滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，還必須通過(guò)組裝、調(diào)試進(jìn)行驗(yàn)證。第二節(jié) 電子電路的組裝 電子電路設(shè)計(jì)好后，便可進(jìn)行組裝。 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)中組裝電路通常采用焊接和實(shí)驗(yàn)箱上插接兩種方式，焊接組裝可提高學(xué)生焊接技術(shù)，但器件可重復(fù)利用率低。在實(shí)驗(yàn)箱上組裝，元器件便于插接且電路便于調(diào)試，并可提高器件重復(fù)利用率。 (1) 集成電路的裝插 插接集成電路時(shí)首先應(yīng)認(rèn)清方向，不要倒插，所有集成電路的插入方向保持一致，注意管腳不能彎曲。 (2) 元器件的裝插 根據(jù)電路圖的各部分功能確定元器件在實(shí)驗(yàn)箱的插接板上的位置，器件順序地連接，以易于調(diào)試。 (3) 導(dǎo)線(xiàn)的選用和連接 導(dǎo)線(xiàn)直徑應(yīng)和插接板的插孔直徑相一致過(guò)粗會(huì)損壞插孔，過(guò)細(xì)則與

16、插孔接觸不良。 為檢查電路的方便，要根據(jù)不同用途，導(dǎo)線(xiàn)可以選用不同顏色。一般習(xí)慣是正電源用紅線(xiàn)，負(fù)電源用藍(lán)線(xiàn)，地線(xiàn)用黑線(xiàn)，信號(hào)線(xiàn)用其他顏色的線(xiàn)等。連接用的導(dǎo)線(xiàn)要求緊貼在插接板上，避免接觸不良。連接不允許跨在集成電路上，一般從集成電路周?chē)ㄟ^(guò)，盡量做到橫平豎直，這樣便于查線(xiàn)和更換器件，但高頻電路部分的連線(xiàn)應(yīng)盡量短。組裝電路時(shí)注意，電路之間要共地。正確的組裝方法和合理的布局，不僅使電路整齊美觀，而且能提高電路工作的可靠性，便于檢查和排除故障。第三節(jié) 電路的調(diào)試 實(shí)踐表明，一個(gè)電子裝置，即使按照設(shè)計(jì)的電路參數(shù)進(jìn)行安裝，往往也難于達(dá)到頂期的效果。這是因?yàn)槿藗冊(cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，不可能周密地考慮各種復(fù)雜的客觀因素

17、(如元件值的誤差，器件參數(shù)的分散性，分布參數(shù)的影響等)，必須通過(guò)安裝后的測(cè)試和調(diào)整，來(lái)發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)方案的不足和安裝的不合理，然后來(lái)取措施加以改進(jìn)，使裝置達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)。因此，掌握調(diào)試電子電路的技能，對(duì)于每個(gè)從事電子技術(shù)及其有關(guān)領(lǐng)域工作的人員來(lái)說(shuō)，是重要的。 實(shí)驗(yàn)和調(diào)試的常用儀器有：萬(wàn)用表、穩(wěn)壓電源、示波器、信號(hào)產(chǎn)生器和掃頻儀等。調(diào)試前的直觀檢查電路安裝完畢，通常不宜急于通電，先要認(rèn)真檢查一下。 檢查電路連線(xiàn)是否正確，包括錯(cuò)線(xiàn)、少線(xiàn)和多線(xiàn)。查線(xiàn)的方法通常有兩種： (1) 按照電路圖檢查安裝的線(xiàn)路 這種方法的特點(diǎn)是，根據(jù)電路圖連線(xiàn)，按一定順序逐一檢查安裝好的線(xiàn)路。容易查出錯(cuò)線(xiàn)和少線(xiàn)。 (2)

18、按照實(shí)際線(xiàn)路來(lái)對(duì)照原理電路進(jìn)行直線(xiàn) 這是一種以元件為中心進(jìn)行查線(xiàn)的方法。把每個(gè)元件(包括器件)引腳的連線(xiàn)一次查清，檢查每個(gè)引腳的去處在電路圖上是否存在，這種方法不但可以查出錯(cuò)線(xiàn)和少線(xiàn)，還容易查出多線(xiàn)。 為了防止出錯(cuò)，對(duì)于已查過(guò)的線(xiàn)通常應(yīng)在電路圖上做出標(biāo)記，最好用指針式萬(wàn)用表“歐姆”擋，或數(shù)字式萬(wàn)用表“歐姆擋”的蜂鳴器來(lái)測(cè)量，而且直接測(cè)量元、器件引腳，這樣可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。檢查元、器件引腳之間有無(wú)短路；連接處有無(wú)接觸不良，電容極性等是否連接有誤。 3電源供電(包恬極性)、信號(hào)源連線(xiàn)是否正確 檢查直流極性是否正確，信號(hào)線(xiàn)是否接正確。 4電源端對(duì)地()是否存在短路 在通電前，斷開(kāi)一根電源線(xiàn)

19、，用萬(wàn)用表檢查電源端對(duì)地( )電源時(shí)地是否短路。 若電路經(jīng)過(guò)上述檢查。并確認(rèn)無(wú)誤后，就可轉(zhuǎn)入調(diào)試。二、調(diào)試方法調(diào)試包括測(cè)試和調(diào)整兩個(gè)方面。所謂電子電路的調(diào)試，是以達(dá)到電路設(shè)計(jì)指標(biāo)為目的而進(jìn)行的一系列的“測(cè)量一判斷一調(diào)整一再測(cè)量”的反復(fù)進(jìn)行過(guò)程。 為了使調(diào)試順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)的電路圖上應(yīng)當(dāng)標(biāo)明各點(diǎn)的電位值，相應(yīng)的波形圖以及其他主要數(shù)據(jù)。調(diào)試方法通常采用先分調(diào)后聯(lián)調(diào)(總調(diào))。 我們知道，任何復(fù)雜電路都是由一些基本單元電路組成的，因此，調(diào)試時(shí)可以循著信號(hào)的流程，逐級(jí)調(diào)整各單元電路，使其參數(shù)基本符合設(shè)計(jì)指標(biāo)。這種調(diào)試方法的核心是，把組成電路的各功能塊(或基本單元電路)先調(diào)試好，并在此基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大調(diào)試范圍

20、，最后完成整機(jī)調(diào)試。采用先分調(diào)后聯(lián)調(diào)的優(yōu)點(diǎn)是能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。新設(shè)計(jì)的電路一般采用此方法。對(duì)于包括模擬電路、數(shù)字電路和微機(jī)系統(tǒng)的電子裝置更應(yīng)采用這種方法進(jìn)行調(diào)試。因?yàn)橹挥邪讶糠址珠_(kāi)調(diào)試后，分別達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，并經(jīng)過(guò)信號(hào)及電平轉(zhuǎn)換電路后才能實(shí)現(xiàn)整機(jī)聯(lián)調(diào)。否則，由于各電路要求的輸入、輸出電壓和波形不符合要求，盲目進(jìn)行聯(lián)調(diào)，就可能造成大量的器件損壞。 除了上述方法外對(duì)于已定型的產(chǎn)品和需要相互配合才能運(yùn)行的產(chǎn)品也可采用一次性調(diào)試。按照上述調(diào)試原則，具體調(diào)試步驟如下：1、通電觀察 把經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量的電源接入電路。觀察有無(wú)異常現(xiàn)象，包括有無(wú)冒煙，是否有異常氣味，手摸元器件是否發(fā)燙，電源是否有短路現(xiàn)象

21、等。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源，待排除故障后才能再通電。然后測(cè)量各路總電源電壓和各器件的引腳的電源電壓，以保證元器件正常工作。 通過(guò)通電觀察，認(rèn)為電路初步工作正常，就可轉(zhuǎn)入正常調(diào)試。 在這里，需要指出的是，一般實(shí)驗(yàn)室中使用的穩(wěn)壓電源是一臺(tái)儀器，它不僅有一個(gè)“”端，一個(gè)“”端，還有一個(gè)“地”接在機(jī)殼上，當(dāng)電源與實(shí)驗(yàn)板連接時(shí)，為了能形成一個(gè)完整的屏蔽系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)板的“地”一般要與電源的“地”連起來(lái)，而實(shí)驗(yàn)板上用的電源可能是正電壓，也可能是負(fù)電壓，還可能正、負(fù)電壓都有，所以電源是“正”端接“地”還是負(fù)端接“地”，使用時(shí)應(yīng)先考慮清楚。如果要求電路浮地，則電源的“”與“”端都不與機(jī)殼相連。 另外，應(yīng)注意

22、般電源在開(kāi)與關(guān)的瞬間往往會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)電壓上沖的現(xiàn)象，集成電路最怕過(guò)電壓的沖擊，所以一定要養(yǎng)成先開(kāi)啟電源，后接電路的習(xí)慣，在實(shí)驗(yàn)中途也不要隨意將電源關(guān)掉。2、靜態(tài)調(diào)試 交流、直流并存是電子電路工作的一個(gè)重要特點(diǎn)。一般情況下，直流為交流服務(wù)，直流是電路工作的基礎(chǔ)。因此，電子電路的調(diào)試有靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試之分。靜態(tài)調(diào)試一般是指在沒(méi)有外加信號(hào)的條件下所進(jìn)行的直流測(cè)試和調(diào)整過(guò)程。例如，通過(guò)靜態(tài)測(cè)試模擬電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、數(shù)字電路的各輸入端和輸出端的高、低電平值及邏輯關(guān)系等，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)損壞的元器件，判斷電路工作情況，并及時(shí)調(diào)整電路參數(shù)，使電路工作狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。 對(duì)于運(yùn)算放大器，靜態(tài)檢查除測(cè)量正、負(fù)電

23、源是否接上外，主要檢查在輸入為零時(shí)，輸出端是否接近零電位，調(diào)零電路起不起作用。當(dāng)運(yùn)放輸出直流電位始終接近正電源電壓值或負(fù)電源電壓值時(shí)，說(shuō)明運(yùn)放處于阻塞狀態(tài)，可能是外電路沒(méi)有接好，也可能是運(yùn)放已經(jīng)損壞。如果通過(guò)調(diào)零電位器不能使輸出為零，除了運(yùn)放內(nèi)部對(duì)稱(chēng)性差外，也可能運(yùn)放處于振蕩狀態(tài)，所以實(shí)驗(yàn)板直流工作狀態(tài)的調(diào)試，最好接上示波器進(jìn)行監(jiān)視。 3動(dòng)態(tài)調(diào)試 動(dòng)態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。調(diào)試的方法是在電路的輸入端接入適當(dāng)頻率和幅值的信號(hào)，并循著信號(hào)的流向逐級(jí)檢測(cè)各有關(guān)點(diǎn)的波形、參數(shù)和性能指標(biāo)。發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，應(yīng)采取不同的方法縮小故障范圍，最后設(shè)法排除故障。 測(cè)試過(guò)程中不能憑感覺(jué)和印象，要始終借助儀器

24、觀察。使用示波器時(shí)，最好把示波器的信號(hào)輸入方式置于“dc”擋，通過(guò)直流耦合方式，可同時(shí)觀察被測(cè)信號(hào)的交、直流成分。通過(guò)調(diào)試，最后檢查功能塊和整機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)(如信號(hào)的幅值、波形形狀、相位關(guān)系、增益、輸入阻抗和輸出阻抗等)是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，如必要，再進(jìn)一步對(duì)電路參數(shù)提出合理的修正。三、調(diào)試中注意事項(xiàng) 調(diào)試結(jié)果是否正確，很大程度上受測(cè)量正確與否和測(cè)量精度的影響。為了保證調(diào)試的效果。必須減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度。為此，需注意以下幾點(diǎn)： (l)正確使用測(cè)量?jī)x器的接地端。 凡是使用低端接機(jī)殼的電子儀器進(jìn)行測(cè)量，儀器的接地端應(yīng)和放大器的接地端連接在一起，否則儀器機(jī)殼引入的干擾不僅會(huì)使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生變

25、化，而且將使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差。根據(jù)這一原則，調(diào)試發(fā)射極偏置電路時(shí)，若需測(cè)量uce，不應(yīng)把儀器的兩端直接接在集電極和發(fā)射極上，而應(yīng)分別地測(cè)出uc、ue然后將二者相減得uce，若使用干電池供電的萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量，由于電表的兩個(gè)輸入端是浮動(dòng)的，所以允許直接接到測(cè)量點(diǎn)之間。 (2) 在信號(hào)比較弱的輸入端，盡可能用屏蔽線(xiàn)連線(xiàn)。屏蔽線(xiàn)的外屏蔽層要接到公共地線(xiàn)上。在頻率比較高時(shí)要設(shè)法隔離連接線(xiàn)分布電容的影響，例如用示波器測(cè)量時(shí)應(yīng)該使用有探頭的測(cè)量線(xiàn)，以減少分布電容的影響。 (3) 測(cè)量電壓所用儀器的輸入阻抗必須遠(yuǎn)大于被測(cè)處的等效阻抗。因?yàn)?，若測(cè)量?jī)x器輸入阻抗小則在測(cè)量時(shí)會(huì)引起分流，給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)很大的誤差。

26、(4) 測(cè)量?jī)x器的帶寬必須大于被測(cè)電路的帶寬。例如，mf20型萬(wàn)用表的工作頻率為20到20000hz。如果放大器的fh100khz，我們就不能用mf20來(lái)測(cè)試放大器的幅頻特性。否則，測(cè)試結(jié)果就不能反映放大器的真實(shí)情況。 (5) 要正確選擇測(cè)量點(diǎn)。 用同一臺(tái)測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量點(diǎn)不同，儀器內(nèi)阻引進(jìn)的誤差大小將不同。例如對(duì)于圖1所示電路，測(cè)c1點(diǎn)電壓ucl時(shí)，若選擇e2為測(cè)量點(diǎn)，測(cè)得ue2，根據(jù)uc1=ue2+ube2求得的結(jié)果，可能比直接測(cè)c1點(diǎn)得到的uc1，的誤差要小得多。所以出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)閞e2較小，儀器內(nèi)阻引進(jìn)的測(cè)量誤差小。(6) 測(cè)量方法要方便可行，需要測(cè)量某電路的電流時(shí)，一般盡

27、可能測(cè)電壓而不測(cè)電流，因?yàn)闇y(cè)電壓不必改動(dòng)被測(cè)電路，測(cè)量方便。若需知道某一支路的電流值，可以通過(guò)測(cè)取該支路上電阻兩端的電壓，經(jīng)過(guò)換算而得到。 (7)項(xiàng)調(diào)試過(guò)程中，不但要認(rèn)真觀察和測(cè)量，還要善于記錄。記錄的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)條件，觀察的現(xiàn)象，測(cè)量的數(shù)據(jù)、波形和相位關(guān)系等。只有有了大量可靠的實(shí)驗(yàn)記錄，并與理論結(jié)果加以比較，考驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，完善設(shè)計(jì)方案。(8) 調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障，要認(rèn)真查找故障原因。切不可一遇故障解決不了就拆掉線(xiàn)路重新安裝。因?yàn)橹匦掳惭b的線(xiàn)路仍可能存在各種問(wèn)題，如果是原理上的問(wèn)題，即使重新安裝也解決不了問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)把查找故障并分析故障原因看成一次好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，通過(guò)它來(lái)不斷提高自己分析問(wèn)

28、題和解決問(wèn)題的能力。第四節(jié) 檢查故障的一般方法 故障是我們不希望出現(xiàn)但又是不可避免的電路異常工作狀況。分析、尋找和排除故障是電氣工程人員必備的實(shí)際技能。 對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要在大量的元器件和線(xiàn)路中迅速、準(zhǔn)確地找出故障是不容易的。一般故障診斷過(guò)程，就是從故障現(xiàn)象出發(fā)，通過(guò)反復(fù)測(cè)試，作出分析判斷，逐步找出故障的過(guò)程。一、 故障現(xiàn)象和產(chǎn)生故障的原因1常見(jiàn)的故障現(xiàn)象(1) 放大電路沒(méi)有輸入信號(hào)，而有輸出波形。(2) 放大電路有輸入信號(hào)，但沒(méi)有輸出波形，或者波形異常。(3) 串聯(lián)穩(wěn)壓電源無(wú)電壓輸出，或輸出電壓過(guò)高且不能調(diào)整，或輸出穩(wěn)壓性能變壞、輸出不穩(wěn)定等。(4) 振蕩電路不產(chǎn)生振蕩。(5) 計(jì)數(shù)

29、器輸出波形不穩(wěn)，或不能正確計(jì)數(shù)。(6) 收音機(jī)中出現(xiàn)“嗡嗡”交流聲、“啪啪”的汽船聲和炒豆聲等。(7) 發(fā)射機(jī)中出現(xiàn)頻率不穩(wěn)，或輸出功率小甚至無(wú)輸出，或反射大，作用距離小等。以上是最常見(jiàn)的一些故障現(xiàn)象，還有很多奇怪的現(xiàn)象，在這里就不一一列舉了。2產(chǎn)生故障的原因 故障產(chǎn)生的原因很多情況也很復(fù)雜，有的是一種原因引起的簡(jiǎn)單故障，有的是多種原因相互作用引起的復(fù)雜故障。因此，引起故障的原因很難簡(jiǎn)單分類(lèi)。這里只能進(jìn)行一些粗略的分析。 (1)對(duì)于定型產(chǎn)品使用一段時(shí)間后出現(xiàn)故障，故障原因可能是元器件損壞，連線(xiàn)發(fā)生短路或斷路(如焊點(diǎn)虛焊，接插件接觸不良，可變電阻器、電位器、半可變電阻等接觸不良，接觸面表面鍍層氧

30、化等)，或使用條件發(fā)生變化(如電網(wǎng)電壓被動(dòng)，過(guò)冷或過(guò)熱的工作環(huán)境等)影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行。(2) 對(duì)于新設(shè)計(jì)安裝的電路來(lái)說(shuō)，故障原因可能是：實(shí)際電路與設(shè)計(jì)的原理圖不符；元件使用不當(dāng)或損壞；設(shè)計(jì)的電路本身就存在某些嚴(yán)重缺點(diǎn)，不滿(mǎn)足技術(shù)要求；連線(xiàn)發(fā)生短路或斷路等。 (3) 儀器使用不正確引起的故障，如示波器使用不正確而造成的波形異?；驘o(wú)波形，共地問(wèn)題處理不當(dāng)而引人的干擾等。(4) 各種干擾引起的故障。二、檢查故障的一般方法查找故障的順序可以從輸入到輸出，也可以從輸出到輸入，查找故障的一般方法有：1直接觀察法直接觀察法是指不用任何儀器，利用人的視、聽(tīng)、嗅、觸等作為手段來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，尋找和分析故障。直

31、接觀察包括不通電檢查和通電觀察。 檢查儀器的選用和使用是否正確；電源電壓的數(shù)值和極性是否符合要求；電解電容的極性、二極管和三極管的管腳、集成電路的引腳有無(wú)錯(cuò)接、漏接、互碰等情況；布線(xiàn)是否合理；印刷板有無(wú)斷線(xiàn)；電阻電容有無(wú)燒焦和炸裂等。 通電觀察元、器件有元發(fā)燙、冒煙變壓器有無(wú)焦味，示波管燈絲是否亮，有無(wú)高壓打火等。 此法簡(jiǎn)單，也很有效，可作初步檢查時(shí)用，但對(duì)比較隱蔽的故障無(wú)能為力。2用萬(wàn)用表檢查靜態(tài)工作點(diǎn)電子電路的供電系統(tǒng)，電子管或半導(dǎo)體三極管、集成塊的直流工作狀態(tài)(包括元、器件引腳、電源電壓)、線(xiàn)路中的電阻值等都可用萬(wàn)用表測(cè)定。當(dāng)測(cè)得值與正常值相差較大時(shí)，經(jīng)過(guò)分析可找到故障?，F(xiàn)以圖2兩級(jí)放大

32、器為例，正常工作時(shí)如圖所示。靜態(tài)時(shí)（ui=0），ub1=13v，icl1ma，uc1=69v，ic2=16ma，ue253v。但實(shí)測(cè)結(jié)果ub1=0.01v，uc1=uce1=vcc=12v。考慮到正常放大工作時(shí)，硅管的ube約為0.6到08v，現(xiàn)在vtl顯然處于截止?fàn)顟B(tài)。實(shí)測(cè)的uc1=uce1=vcc=12v也證明vt1是截止(或損壞)。vtl為什么截止呢？這要從影響vb1的rb11中去尋找。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，rb11本應(yīng)為11k，但安裝時(shí)卻用的是11k的電阻，將rb12換上正確阻值，故障即消失。順便指出，靜態(tài)工作點(diǎn)也可以用示波器“dc”輸入方式測(cè)定。用示波器的優(yōu)點(diǎn)是，內(nèi)阻高，能同時(shí)看到直流工作

33、狀態(tài)和被測(cè)點(diǎn)上的信號(hào)波形以及可能存在原干擾信號(hào)及噪聲電壓等更有利于分析故障。 3信號(hào)尋跡法 對(duì)于各種較復(fù)雜的電路，可在輸入端接入一個(gè)一定幅值、適當(dāng)頻率的信號(hào)(例如，對(duì)于多級(jí)放大器，可在其輸入端接入f=1000hz的正弦信號(hào))，用示波器由前級(jí)到后級(jí)(或者相反)，逐級(jí)觀察波形及幅值的變化情況，如哪一級(jí)異常，則故障就在該級(jí)。這是深入檢查電路的方法。 4對(duì)比法 懷疑某一電路存在問(wèn)題時(shí)，可將此電路的參數(shù)與工作狀態(tài)和相同的正常電路中的參數(shù)(或理論分析的電流、電壓、波形等)進(jìn)行一一對(duì)比，從中找出電路中的不正常情況，進(jìn)而分析故障原因，判斷故障點(diǎn)。 5部件替換法 有時(shí)故障比較隱蔽，不能一眼看出，如這時(shí)你手中有與

34、故障產(chǎn)品同型號(hào)的產(chǎn)品時(shí)，可以將工作正常產(chǎn)品中的部件、元器件、插件板等替換有故障產(chǎn)品中的相應(yīng)部件，以便于縮小故障范圍，進(jìn)一步查找故障。 6旁路法 當(dāng)有寄生振蕩現(xiàn)象，可以利用適當(dāng)容量的電容器，選擇適當(dāng)?shù)臋z查點(diǎn)，將電容臨時(shí)跨接在檢查點(diǎn)與參考接地點(diǎn)之間，如果振蕩消失，就表明振蕩是產(chǎn)生在此附近或前級(jí)電路中。否則就在后面，再移動(dòng)檢查點(diǎn)尋找之。 應(yīng)該指出的是，旁路電容要適當(dāng)，不宜過(guò)大，只要能較好地消除有害信號(hào)即可。 7短路法 就是采取臨時(shí)性短接一部分電路來(lái)尋找故障的方法。例如圖 所示放大電路，用萬(wàn)用表測(cè)量vt2的集電極對(duì)地?zé)o電壓。我們懷疑l1斷路，則可以將ll兩端短路，如果此時(shí)有正常的uc2值，則說(shuō)明故障發(fā)生在ll上。8斷路法 斷路法用于檢查短路故障最有效。斷路法也是一種使故障懷疑點(diǎn)逐步縮小范圍的方法。例如某穩(wěn)壓電源接人一個(gè)帶有故障的電路，使輸出電流過(guò)大，我們采取依次斷開(kāi)電路的某一支路的