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1.4 模拟电路实验基本调试技术

实践证明,大多数的电子电路,即使完全按照所设计的电路参数进行安装,甚至有的已被前人验证是可行的电路,往往也难以实现预期的性能指标。这是因为理论、仿真与实际存在着很大的差异,如所用元件数值的误差、元器件性能的分散性、电路的寄生参数的影响、仪器设备的精度等。因此,必须经过实验测试和调整,才能发现和纠正设计和组装中的不足,使其达到预定的性能指标。所以,掌握电子电路的调试技术对于电子技术工作人员是非常重要的。下面介绍模拟电路实验中基本的调试方法和步骤。

1.4.1 电路的调试

现代的电子电路调试,分为软件仿真调试和硬件实际调试两部分。无论是软件仿真调试还是硬件实际调试,通常都是先进行分调,后进行总调。分调是对构成总体电路的各单元电路进行的调试,使之满足单元电路的个体技术指标。所谓总调,是对由各单元电路构成的总体电路进行的调试,最终使之实现总体技术指标,具体调试的步骤如下所述。

(1)通电前的直观检测

1)连线情况

检查连线是否有错连、多连和少连的情况。检查连线一般对照电路图进行,按照一定的顺序,如按电路图从左至右、从上往下的顺序检查,或者按信号流程的顺序检查。但若电路中连线较多,则应以元器件(如运算放大器、三极管)为中心,依次检查其引脚的有关连线。这样即可查出错连、多连和少连的线。为了确保连线的可靠,在查线时,最好使用数字万用表的蜂鸣器挡或指针式万用表的电阻挡对接线作通断检查,可以在元器件的引脚上直接测量,这样可同时查出接触不良的情况。

2)元器件的安装情况

重点检查集成电路、二极管、三极管、电解电容等有极性的元件,引脚极性是否接错,引脚间有无短接,连接处有无接触不良。

3)电源与信号源连接情况

①用万用表检查电源与地端有无短路,若有,则必须进一步检查其原因。若无,测量电源电压是否符合要求。

②检查信号源输出的频率、波形、幅度等参数是否符合要求,与电路的连接是否接错。

经过以上各项检查并确认无误后才可通电调试。

(2)通电调试

1)通电观察

通电后,首先应观察电路有无冒烟、异味、异响等异常现象,用手摸元器件是否烫手,电源是否有短路现象。如果发现异常现象,应立即关断电源,待排除故障后,重新接通电源。如果无异常,再用万用表测量被测电路的电源电压,和各器件电源引脚电压是否正常,若一切正常,则进入调试环节。

2)静态调试

调试分为静态调试和动态调试。

静态调试是指在没有外加信号的条件下进行的直流测试和调整工作。通过测试模拟电路的静态工作点,数字电路各输入、输出端高、低电平及逻辑关系等,可以发现损坏的器件,判断电路工作情况,并及时调整更换元器件,使电路工作状态符合要求。

3)动态调试

动态调试是指在静态调试正常的条件下加入适当频率和幅度的信号所进行的调试工作。对于模拟电路的调试方法是借助示波器、毫伏表等仪器沿信号方向逐级检测各关键点的波形、幅度及其他性能指标是否符合要求。发现与设计不符的情况,应对电路的相关部件进行调整。经调整后的电路,应重新进行静态调试。

4)指标测试

在调试电路的整个工作中,指标测试既是过程也是结果。指标测试是一项严谨细致的工作,通过对测试数据的分析,能够对设计电路做出完整求实的结论。发现实验电路与设计要求存在差异,要找出原因,及时调整,甚至修正设计方案。为了得到满意的电路、可靠的数据,往往需要重复多次进行指标测试。

(3)注意事项

为了保证调试效果,减小测量误差,提高测量精度,在调试时需注意下述几点。

①应注意万用表、金属工具以及导线等物品的摆放,防止通电后电路与金属导电物品接触发生短路故障。

②通电后不要用手去触摸元件的引脚或连线,避免人体静电对器件造成干扰或损坏。

③仪器的接地端应和电路的接地端连接在一起,防止测量结果出现误差。

④输入信号较弱或频率高时,应尽量使用屏蔽线,连接线尽可能短,减少分布电容的影响。

⑤插拔器件、连接或拆除导线,必须在关电状态下操作。

⑥测试时,应避免表笔或探头同时触碰器件的相邻引脚,防止造成短路而损坏器件。

⑦调试中,要认真观察和测量,做好实验记录,包括记录实验条件、实验现象、信号波形及相位、仪器型号、测试数据等。只有通过大量如实的实验记录,才能及时完善实验电路,才能形成良好的工作作风,才能逐步提高分析问题和解决问题的能力。

1.4.2 电子电路的干扰问题

造成电子电路的干扰原因很多,常见的有:

①接地处不当引起的干扰。如接地线的电阻太大时,电路和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。

②“共地”是抑制噪声和防止干扰的重要手段。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,电源的正极是电位参考点;而在正负电源供电电路中,以两个电源的正负极串接点作为电位参考点。

③直流电源滤波不佳引入的干扰。各种电子设备一般都是用 50 Hz电压经过整流、滤波及稳压得到直流电压源。但是该直流电压包含有频率为 50 Hz或 100 Hz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,要减少这种干扰,必须采用纹波电压幅值小的稳压电源或引入滤波网络。

④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。消除和避免这类干扰的方法有两种:一是采用屏蔽措施,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电阻与电容相串联或单一电容网络,实际参数大小可通过实验调试来确定。 xQwhLo+DAXk5bcEXmb8Asnd4uYZosrS15cNwKEEXZtyXg8efYYYmD4Z9RWoHATeQ

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