電子電路設(shè)計(jì)過(guò)程中調(diào)試方法的研究

張 宇

（黑龍江職業(yè)學(xué)院（黑龍江省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院），黑龍江 哈爾濱 150070）

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展進(jìn)步與科技水平的日新月異，國(guó)內(nèi)的電子設(shè)備系統(tǒng)市場(chǎng)也取得了爆發(fā)性的增長(zhǎng)，電子電路系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)方面也獲得了持續(xù)的進(jìn)步，通常優(yōu)秀的產(chǎn)品不但需要精巧的設(shè)計(jì)，實(shí)用的功能，更需要特別關(guān)注的是其安全性及穩(wěn)定性。怎樣才能設(shè)計(jì)出適用實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的電子電路系統(tǒng)，這就需要相關(guān)設(shè)計(jì)方案必須接受嚴(yán)格的調(diào)試和檢測(cè)過(guò)程，這樣才能確保理論和實(shí)際進(jìn)行緊密的結(jié)合，這就是電子電路系統(tǒng)的調(diào)試環(huán)節(jié)。

1 電子電路系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中的主要原則與執(zhí)行步驟

相關(guān)工程技術(shù)人員充分了解電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要原則是其能夠勝任調(diào)試工作的基本前提，與此同時(shí)，一個(gè)優(yōu)秀的電子電路系統(tǒng)的元器件，對(duì)其實(shí)施調(diào)試操作同時(shí)也是一個(gè)對(duì)其功能性和穩(wěn)定性實(shí)施驗(yàn)證的必要環(huán)節(jié)。為此在相關(guān)元器件的調(diào)試方式以及執(zhí)行步驟進(jìn)行討論前，需要對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)思路的主要原則與執(zhí)行步驟實(shí)施詳盡的闡述。電子電路如圖1 所示。

圖1 電子電路

1.1 主要原則介紹

電子電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程的主要思路需要符合由整體到細(xì)節(jié)的框架體系，也就是說(shuō)從宏觀層面理解該元器件所需要實(shí)現(xiàn)的功能和目的，再針對(duì)其可以達(dá)到的功能部件逐個(gè)進(jìn)行研究其實(shí)現(xiàn)的條件以及組合的相關(guān)根據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其追求的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在這個(gè)進(jìn)程中必須符合某些比較通用的主要原則[1]。

1.1.1 需求符合功能性的主要原則

無(wú)論怎樣復(fù)雜結(jié)構(gòu)的電子電路系統(tǒng)，其所具有的全部功能主要體現(xiàn)為全部的各個(gè)元器件的功能的有機(jī)組合，也就是說(shuō)，如果把結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的電路系統(tǒng)整體單獨(dú)進(jìn)行拆分以后，所有的元器件均能符合各自具備的相關(guān)功能，為此，在對(duì)于電子電路系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究的進(jìn)程中，必須首先理解和認(rèn)識(shí)所有組成部分元器件的相關(guān)功能，確保其功能的完整性，才可實(shí)施進(jìn)一步的連接，從而形成整體的電子電路系統(tǒng)[2]。電子元器件如圖2 所示。

圖2 電子元器件

1.1.2 符合整體性的主要原則

某個(gè)電子電路系統(tǒng)想要達(dá)成某項(xiàng)功能，需要將單獨(dú)的電子元件功能進(jìn)行集合，不過(guò)單一的電子元件能夠達(dá)成的功能具有某種上限，為此把全部的電子元件連接成整體，達(dá)成某類功能的集合和延伸，才算是一個(gè)完善的電子電路系統(tǒng)。

1.1.3 符合可靠性的主要原則

電子電路系統(tǒng)屬于是一部裝置的關(guān)鍵部件，關(guān)系到整部設(shè)備的運(yùn)行是否正常。為此電子電路系統(tǒng)需要具備比較高的可靠程度，也就是某個(gè)生命周期內(nèi)正常工作的情況下故障率要滿足相應(yīng)的需要。設(shè)計(jì)電子電路系統(tǒng)的時(shí)候，不但要滿足功能性，還要符合例如材料需求、工藝需求、匹配度、保護(hù)方面的設(shè)置等需要，還需要涉及到軟件的可靠程度，從而實(shí)現(xiàn)電子電路系統(tǒng)的可靠性原則。

1.2 電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程的主要步驟

1.2.1 分析課題，明確功能

當(dāng)設(shè)計(jì)人員拿到某個(gè)電子電路系統(tǒng)的課題之后，需要針對(duì)要求以及相關(guān)原則來(lái)分析和研究，通常包含功能性需求、可靠度需求、壽命需求、成本限制以及安全性等因素。

1.2.2 電子電路系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

整體方案的思路明確之后，對(duì)于單元電路功能進(jìn)行組合，在此過(guò)程中，需要符合整體性，也就是說(shuō)把元件有機(jī)組合的問(wèn)題，即為電路系統(tǒng)圖紙的生成。

1.2.3 電路系統(tǒng)的試制和檢驗(yàn)過(guò)程

電路圖完成后，需要進(jìn)行電路的試制，采用電路板以及元件進(jìn)行焊接。隨后進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試操作，最終通電調(diào)試來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，看看是否需要進(jìn)一步完善。

2 電子電路系統(tǒng)的主要調(diào)試方法簡(jiǎn)介

2.1 調(diào)試使用的儀器

常用的儀器包括萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器以及示波器等。萬(wàn)用表可以測(cè)試交流與直流的電壓和電阻指標(biāo)，還可以用于二極管裝置的極性與阻值的測(cè)量工作。示波器能在測(cè)試中針對(duì)相關(guān)信號(hào)的頻率、幅值以及初相角等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，靈敏度相對(duì)較高。萬(wàn)用表如圖3 所示。

圖3 萬(wàn)用表

2.2 調(diào)試的主要方法

在技術(shù)人員進(jìn)行調(diào)試工作前，要對(duì)相關(guān)的調(diào)試方法實(shí)施合理的選擇。電子電路系統(tǒng)的調(diào)試方法主要有如下2 類：分塊調(diào)試法以及整體調(diào)試法。下面進(jìn)行詳細(xì)的分析和介紹。

2.2.1 分塊調(diào)試方法

電子電路系統(tǒng)盡管屬于高度集成化的系統(tǒng)，不過(guò)其也是由不同的功能單元模塊組成的。因此如果是規(guī)模比較大的電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程，一般完成某個(gè)具備相應(yīng)單元功能的模塊之后就需要實(shí)施相應(yīng)的調(diào)試和檢測(cè)工作，這樣就能確保在制造的過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)相關(guān)的設(shè)計(jì)缺陷或者制造方面的問(wèn)題，方便改進(jìn)與完善，顯著節(jié)省了時(shí)間。

2.2.2 整體調(diào)試方法

整體調(diào)試方法主要應(yīng)用在相對(duì)簡(jiǎn)單的或不能進(jìn)行功能模塊劃分的電子電路系統(tǒng)的調(diào)試情況。如果是比較復(fù)雜的電子電路系統(tǒng)應(yīng)用分塊調(diào)試的方法測(cè)試之后，通常也會(huì)使用整體調(diào)試方法來(lái)進(jìn)行一次總體上的測(cè)試，這樣才能實(shí)現(xiàn)完整功能模塊的檢驗(yàn)。

3 電子電路常規(guī)設(shè)計(jì)及調(diào)試流程解決方案

電子電路在正規(guī)調(diào)試進(jìn)行以前，電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員必須認(rèn)真完成好各項(xiàng)技術(shù)準(zhǔn)備工作，相關(guān)技術(shù)重要文件的歸檔，這其中就包含設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)要求、電氣原理圖、電子元器件加工零件圖及采購(gòu)圖、原材料明細(xì)表、電子元器件裝置數(shù)量明細(xì)表、用戶使用說(shuō)明書(shū)等技術(shù)文件，必須完全理解并掌握電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員的設(shè)計(jì)意圖以及相關(guān)法規(guī)和技術(shù)要求。最后電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員依照相關(guān)裝置的技術(shù)參數(shù)準(zhǔn)備好相匹配的儀表、儀器以及各種電子工具，并且針對(duì)測(cè)試儀裝置的誤差實(shí)施全方位的校核與檢查[3]。示波器如圖4 所示。

圖4 示波器

3.1 電子電路通用線路的檢查研究

在通常狀況下電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員進(jìn)行電子線路檢查一般基于下述2個(gè)主要方面。

3.1.1 針對(duì)電子電路板的外觀質(zhì)量進(jìn)行全方位檢查

針對(duì)電子電路板的外觀質(zhì)量進(jìn)行全方位檢查指的是電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員檢查電子電路各種電子元器件的連接是否按照電路原理圖進(jìn)行施工，另外還必須檢查是否出現(xiàn)明顯的連接錯(cuò)誤以及漏接保護(hù)的狀況，或者存在非常明顯的焊接以及插拔連接出現(xiàn)質(zhì)量缺陷等安全隱患。電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員在進(jìn)行電子電路外觀檢查的過(guò)程中，為最大限度地防止“漏查”狀況的出現(xiàn)，最好一邊查一邊在電氣原理工程圖紙上做出對(duì)應(yīng)的標(biāo)記。

3.1.2 針對(duì)電子電路腳管等相關(guān)連接電子元器件以及關(guān)鍵零部件的全面檢查

針對(duì)電子電路腳管等相關(guān)連接電子元器件以及關(guān)鍵零部件的全面檢查需要電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員使用放大鏡進(jìn)行檢查，使用萬(wàn)用表等進(jìn)行逐一測(cè)量，進(jìn)而最大限度地保證全部腳管處于正確的位置，與此同時(shí)，這種檢查電子電路設(shè)計(jì)的相關(guān)工程技術(shù)人員也需要基于各種設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行逐一核對(duì)。

3.2 電子電路在進(jìn)行通電以后的綜合檢查

電子電路進(jìn)行通電是針對(duì)電路運(yùn)行安全穩(wěn)定性的關(guān)鍵檢查流程。通常狀況下電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員在通電檢查以前，并不能增加電子信號(hào)以及各種重要功能的檢測(cè)，然而只是單純針對(duì)電子電路增加最大安全額定電壓參數(shù)數(shù)值，進(jìn)而檢查在這種最大安全額定電壓數(shù)值的情況下電子電路的安全穩(wěn)定性。電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員在增加電壓的過(guò)程中，必須針對(duì)充電電源進(jìn)行相關(guān)保護(hù)措施，例如“漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)”等。電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員在進(jìn)行電子電路通電以后，逐一開(kāi)啟電子電路中的電路控制相關(guān)開(kāi)關(guān)，確保在每一級(jí)開(kāi)啟的過(guò)程中，必須存在一定規(guī)律的時(shí)間間隔，借助觸摸電子電路板的方法查看其發(fā)熱狀況，進(jìn)而觀察其是否存在“冒煙”的安全隱患。

3.3 電子電路各部功能的試驗(yàn)測(cè)試研究

電子電路各部功能的試驗(yàn)測(cè)試是電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員針對(duì)電路板的目標(biāo)功能實(shí)現(xiàn)狀況的關(guān)鍵檢查流程之一，然而仍然不用增加電子數(shù)據(jù)信號(hào)源的投入。由于相關(guān)電子電路的功能測(cè)試流程在通常狀況下是檢測(cè)電子電路板在靜態(tài)運(yùn)行環(huán)境下的數(shù)據(jù)參數(shù)值。電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員在靜態(tài)工作條件下進(jìn)行仔細(xì)查看，該重要參數(shù)值是否有安全范圍內(nèi)的偏差。在通常狀況下，電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員使用檢測(cè)電子信號(hào)放大裝置的功能參數(shù)判斷電子電路運(yùn)行是否正常，各個(gè)電子元器件輸出參數(shù)是否在安全指標(biāo)的范圍以內(nèi)，電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員必須使用萬(wàn)用表與示波器實(shí)施檢查電壓以及電流的振幅數(shù)值、二次曲線以及波形頻率、頻譜是否能夠符合電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員的初始設(shè)計(jì)要求，以及邏輯順序正確與否等。

3.4 電子電路各種重要參數(shù)指標(biāo)的檢測(cè)研究

電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員在通過(guò)全部試驗(yàn)步驟以后，就能夠科學(xué)合理判斷出電子電路的全部安全性以及運(yùn)行的穩(wěn)定性，在這種條件下電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員就需要針對(duì)電子電路能夠達(dá)成的各種技術(shù)目標(biāo)功能實(shí)施全方位的仔細(xì)檢測(cè)。此時(shí)電子電路必須增加重要電子數(shù)據(jù)信號(hào)輸出裝置，進(jìn)而借助輸入特定的振幅數(shù)值以及二次曲線波形圖等電子信號(hào)，相當(dāng)大程度地確保電子電路實(shí)現(xiàn)全部技術(shù)功能。該先進(jìn)功能必須達(dá)到在相關(guān)裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中動(dòng)態(tài)電子信號(hào)前提條件下的運(yùn)行功能。尤其是重要核心電子元器件的相關(guān)參數(shù)試驗(yàn)測(cè)試，需要包括設(shè)計(jì)全部技術(shù)功能的邊緣化參數(shù)數(shù)值的試驗(yàn)測(cè)試。電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員使用以上分塊測(cè)試技術(shù)解決方案以及電子電路整體測(cè)試模式，針對(duì)電子電路充電單元模塊以及整體電子電路實(shí)施全方位的功能測(cè)試。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段電子電路設(shè)計(jì)的普遍調(diào)試技術(shù)方法，電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員通常狀況下是在全方位掌握并了解國(guó)內(nèi)電子電路設(shè)計(jì)的基本原理以及主要關(guān)鍵步驟的前提條件下，電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員在針對(duì)其達(dá)成全部功能的綜合檢測(cè)的目的。在這種條件下必須高度關(guān)注通過(guò)電子元器件外觀檢查以及電子電路的通電檢查來(lái)保證其安全性以及安全穩(wěn)定性，通過(guò)電子電路各種常規(guī)功能的試驗(yàn)檢測(cè)以及各種參數(shù)信息指標(biāo)檢測(cè)來(lái)判斷電子電路的設(shè)計(jì)成功與否。也為電子電路設(shè)計(jì)相關(guān)工程技術(shù)人員今后的設(shè)計(jì)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。