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电子电路常见故障及其检测
接线图
2023年07月21日 22:53 274
admin
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。
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。
图2.9 参数测试法示例
3．信号跟踪法
在被调电路的输入端接入适当幅度与频率的信号（如F=1kHz的正弦信号），利用示波器，并按信号的流向，从前级到后级逐级观察电压波形及幅值的变化情况，先确定故障在哪一级，然后即可有的放矢地作进一步检查。这种方法对各种电路普遍适用，在动态调试中应用更为广泛。
4．对比法
怀疑某一电路存在问题时，可将此电路的参数和工作状态与相同的正常电路一一进行对比，从中分析故障原因，判断故障点。
5．部件替换法
所谓部件替换法，就是利用与故障电路同类型的电路部件、元器件或插件板来替换故障电路中的怀疑部分，从而可缩小故障范围，以便快速、准确地找出故障点。
6．补偿法
当有寄生振荡时，可用适当容量的电容器，在电路各个合适部位通过电容对地短路。如果电容接到某点，寄生振荡消失，表明振荡就产生在此点附近或前级电路中。
值得注意的是，补偿电容要选得适当，不宜过大，通常只要能较好地消除有害信号即可。
7．短路法
短路法就是采取临时短接一部分电路来寻找故障的方法。例如图2.10所示电路，若用万用表测得T2管的集电极对地电压为零，则有可能L1所在支路为断路，此时不妨将L1两端短路，如VC2正常，那就说明故障发生在L1上。
图2.10 短路法示例
短路法对检查断路性故障最有效。但要注意的是，在使用此法时，应考虑到短路对电路的影响，例如对于稳压电路就不能采用短路法。
8．断路法
断路法用于检查短路故障最有效。这也是一种逐步缩小故障范围的方法。例如，某稳压电源因接入一带有故障的电路，使输出电流过大，此时，可采取依次断开故障电路某一支路的办法来检查故障。如果断开该支路后，电流恢复正常则说明故障就发生在此支路。
在实际调试中，检查和排除故障的方法是多种多样，上面仅列举了几种常用的方法。这些方法的使用可根据设备条件、故障情况灵活掌握，对于简单的故障或许用一种方法即可查找出故障点，但对于较复杂的故障则需采用多种方法，并互相补充、互相配合，最后才能找出故障点。在一般情况下，寻找故障的常规做法是：
首先采用直接观察法，排除明显的故障。
然后采用万用表或示波器检查静态工作点。
最后可用信号跟踪法对电路作动态检查。
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