1.1查找故障和排除故障基本条件
同学们在作实验的时候,经常发现有些教师很“牛”,面对故障,很轻松就能查找出来。而自己面对相同的故障,却无计可施。实际上,具备了查找故障和排除故障的基本条件,加上缜密的逻辑思维,任何人都可以使自己的查、排故障能力迅速提高。
查、排故障需要以下基本条件:
1.对待查电路要足够熟悉
为什么让大家认真预习,就是要督促你们实现这个要求。排查故障和医生给人看病一样,对人的基本生理结构都不熟悉,你怎么给人看病?熟悉到什么程度?我觉得应该是倒背如流。电路熟悉了,每个关键点的波形就在脑子里,用示波器——像医生的听诊器——一看,这里有毛病, OK 了。
2.掌握较为全面的基础知识
不能仅仅是头痛医头,还需要对基础知识有全面的了解。这个要求不是短瞬间就可以达到的。需要同学们至少在学习过程中,抓住每一个知识点,尽量融会贯通。
3.会熟练使用仪器设备
有人说,现在的医生不会看病,只要会用仪器就可以了。这有些夸张,却也说明了仪器的作用。在查、排故障中,主要仪器设备也不多,就是示波器、万用表、图示仪、毫伏表等。掌握并熟练使用它们并不困难。
4.缜密的逻辑思维
在查、排故障中,缜密的逻辑思维是必不可少的。一个故障的出现,通常会有多种原因,而一种原因,可能造成不同的结果。比如,造成 A 现象的原因可能有 m,n 两种。 n 原因可能造成 A 、 B 两种共存现象。 m 原因可能造成 A 、 C 两种共存现象。现在已经发现了 A 现象,那么到底是 m 和 n 哪种原因呢?只要看看 B 、 C 原因是否存在,就可以说明问题了。
对于哪个原因会造成哪种结果,需要对电路熟悉、需要全面的基础知识,而对结论的分析,则需要缜密的思维。这种思维能力看似简单,却没有被大多数同学所利用。一方面是没有这种习惯,另一方面也是缺乏连续思考的能力——就像下棋只能想一步。
因此,在实战中,大家要特别注意培养这种思考能力。实在想的头疼,就用纸笔写下来。
举一个实际的例子:有位同学接好了两级放大器,打开电源、信号源开关,输出没有波形,然后就测量第一级输出,也没有波形。那么问题在哪里呢?列出来如下:
1) 电源根本就没有接上或者电压太低。
2) 信号源根本就没有引入。
3) 示波器使用就不正确。
4) 第一级放大器出现错误。
这个分析是基本正确的,该同学就用万用表的电压档测量了电源输出端,+ 12V 。 OK 。然后用示波器测量信号源输出端,也正常,这还说明示波器使用正确,于是怀疑是第一次放大器错误。就很踏实地拆除了第一级重新搭接。几个小时过去了,第二次搭接的电路出现了同样的问题。气愤溢于言表。教师来了,是这样处理的:
用示波器直流档观察电路中存在的电源点,有+ 12V 。用示波器交流档观察电路中信号引入端——发现,没有交变信号,紧接着,立即将示波器探头置于信号源输出端,发现有信号,中间只有一根导线连接,导线两端一个有信号,一个没有信号,怀疑导线断路。教师谨慎地——注意,越是近邻成功之时,越要谨慎——记住位置,拔下导线,万用表电阻档一测,电阻无穷大, OK 了,导线断了。教师得意地走了,留下学生苦恼地思考。那么,这个学生到底在哪里出了问题?
首先,认定故障要从根部认定,在逻辑上,证明信号源没有引入,必须从电路的信号引入端测量,而不是在信号源的输出端。其中对电源的证明,学生也犯了相同的错误,只是问题不在那里,侥幸而已。
其次,怀疑必须得到确认,不要急于拆除电路。
从这个例子,大家可以知道,缜密的逻辑思考比任何手快都重要。就像丢了东西,认真地回想,比手忙脚乱的瞎找重要的多。
1.2 正确使用示波器
示波器可能是排查故障中最为得力的工具。就像医生的听诊器。熟练正确地使用好示波器,将大大提高自己的排查能力。
本节不详述示波器实验方法,有一些技巧教给大家。
1.示波器使用前的准备工作
要很好利用示波器,必须做好准备工作。
1) 打开电源,检查灰度和聚焦;
2) 将示波器的一个探头地线与电路地线连接好;
3) 同时将两个探头接信号源,让示波器双踪显示,检查屏幕上波形是否正确;
4) 给两个探头上都夹上一个短硬导线,导线头裸露 1cm 左右。
5) 将其中通道 1 的探头信号端拿在手上,含硬导线。注意不要让导线脱离示波器探头。有些同学习惯用示波器的夹子,这不好。应该习惯于用导线。
6) 最终的工作状态是:示波器两个通道都正常,通道 1 的地线与电路地线牢靠接触,永远不动它,通道 1 的信号端含一个导线,通道 2 信号端也含导线,备用。
2.示波器粗略观察“点”电压
调整示波器的 Y 轴衰减开关,使得屏幕可以看到电路整个电源范围,比如电源为 ± 12V ,可以调整为 5V/DIV ,零线居中, DC 档。这样,整个屏幕可以看到 ± 20 V 的电压。这种状态下,用示波器可以对电路内所用点进行粗略观测。比如看看电源电压,是否基本正确,看看输出点是否有直流分量等等。这种粗略观察,可以发现绝大多数故障。
3.示波器细致观察“点”交变量
当发现某一点电压上既有直流分量,又有交流分量,而又关心其中交流分量大小时,可以将输入耦合开关置于 AC 档,并减小 Y 轴衰减开关位置,将交流量放大显示。
4 .通过扫速调整发现地线故障
有时,我们观察输出波形,是一个正弦波,可是后级表现又表明这一级存在问题。我们可以将 X 轴扫速旋钮变一变,让扫速变慢,在屏幕内包含更多时间的波形。这时候,就像站的更远看波形一样,可能会发现原先的正弦波是在一个更慢的正弦波上叠加着。这样,我们就发现了一个故障:原来输出波形上存在工频干扰,这种干扰多数是地线不牢靠造成的。
因此,在 Y 轴, X 轴都存在“站远”观察的可能,就是让有限的屏幕包含更多的信息,方法是,让扫速变慢,让 Y 轴每格显示更大的电压。当然,这个信息将比较粗略。但是,它有助于我们发现更多的故障。
5.示波器直接观察地线
对于运算放大器或者比较器电路,由于输出很容易饱和达到电源电压,因此,很多工频干扰被淹没,地线是否牢靠,除了直接用万用表测量与地线电阻外,还可以直接用示波器观察。当示波器地线牢靠,用它测量一个地线时,将在示波器上显示一条稳定的平直线。而用它测量一个浮空点(原本是地线,但是没有接上,是地线故障),则同样是一条平直线。
但是,同学们仔细观察,就会发现,很多示波器都可以区分开测量的到底是准确的地线还是浮空点。我的经验是,地线很实很平,浮空点则显得有些虚。同学们可以试一试。如果你有这个能力,你就可以轻易地发现地线故障。