5款电子人必须掌握的【硬件测试工具】（含正确硬件测试流程）

  硬件测试是硬件项目中必不可少的一环，也是电子人必须要掌握的。今天本期Back2School视频就为我们讲述解答测试仪器五件套的基本使用——

  点击图片观看视频视频观看指南：00:47-1:53：直流稳压电压使用1:54-7:14：万用表电压、电流、元器件测试7:15-9:19：使用任意波形发生器输出波形9:20-18:03：示波器及频谱仪基础波形测试

  视频使用到的仪器：直流稳压电源，万用表，任意波形发生器，示波器、频谱仪。配合测试板卡：1）用STM32和ADI的锁相环芯片构成的时钟源模块，2）XILINX Zynq系列的SoC开发板。

  视频中通过几个仪器的使用，为大家演示了一块板卡的测试流程。当我们拿到一块全新的板卡，如何测试十分重要。我们整理了一些专业测试人员的经验总结分享给大家：

  ✔ 上电前有一些同学在电路板焊接完成后，立刻上电。砰，电容炸了，或者是器件冒烟了。正常的流程是上电前，一定要按照以下步骤检查，检查都ok之后，再上电。

  1）检查引脚顺序、器件连线是不是正确。对于引脚顺序的检查，一般对重要器件的检查，尤其是有引脚顺序的器件。不要忽视带有极性的器件，比如电解电容、钽电容、LED、二极管等器件。而对于器件连线是不是正确，需要按照电路图进行检查，可以使用万用表中的短路档进行测试，如果蜂鸣器响了，说明线路是通的。

  2）检查电源是否短路。记住，这一步是必须的！如果电源和地短路了，后果你懂的。

  同样可以使用万用表测试一下电源的输入阻抗。在涉及电源部分时，可以用一个0欧姆的电阻作为调试方法。上电前先不要焊接电阻，检查电源的电压正常后再将电阻焊接在PCB上给后面的单元供电，以免造成上电由于电源的电压不正常而烧毁后面单元的芯片。电路设计中增加保护电路，比如使用恢复保险丝等元件。

  1）通电观察：有无冒烟现象，有无异常气味，用手摸摸芯片是否发烫。如果出现异常现象，应立即关断电源，排除故障。

  2）静态调试：静态调试一般是指在不加输入信号，或只加固定的电平信号的条件下所进行的直流测试，可用万用表测出电路中各点的电位，通过和理论估算值比较，结合电路原理的分析，判断电路直流工作状态是否正常，及时发现电路中已损坏或处于临界工作状态的元器件。通过更换器件或调整电路参数，使电路直流工作状态符合设计要求。

  3）动态调试：动态调试是在静态调试的基础上进行的，在电路的输入端加入合适的信号，按信号的流向，顺序检测各测试点的输出信号，若发现不正常现象，应分析其原因，并排除故障，再进行调试，直到满足要求。

  测试过程中不能凭感觉，要始终借助仪器观察。使用示波器时，最好把示波器的信号输入方式置于“DC”挡，通过直流耦合方式，可同时观察被测信号的交、直流成分。通过调试，最后检查功能块和整机的各种指标(如信号的幅值、波形形状、相位关系、增益、输入阻抗和输出阻抗等)是否满足设计要求，如必要，再进一步对电路参数提出合理的修正。

  电路测试的结果是否准确，很大程度受测试量正确与否和测试精度的影响。为了保证测试的结果，必须减小测试误差，提高测试精度，为此需要注意一下几点：

  1）正确使用测试仪器的接地端。使用地端接机壳的电子仪器进行测试，一起的接地端应和放大器的接地端接在一起，否则仪器机壳引入的干扰不仅会使放大器的工作状态发生变化，而且将使测试结果出现误差。根据这一原则，调试发射极偏置电路时，若需要测试Vce，不应把仪器的两端直接接在集电极和发射极上，而应分别对地测出Vc和Ve，然后二者相减。若使用干电池供电的万用表测试，由于电表的两个输入端是浮动的，所以允许直接跨接到测试点之间。

  2）测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测处的等效阻抗。若测试仪器输入阻抗小，则在测量时会引起分流，给测试结果带来很大误差。

  4）正确选择测试点。同一台测试仪器进行测量时，测量点不同，仪器内阻引起的误差将大不同。

  5）测量方法要方便可行。需要测量某电路的电流时，一般尽可能测电压而不测电流，因为测电压不必改动电路。若需知道某一支路的电流值，可以通过测取该支路上电阻两端的电压，经过换算而得到。

  6）调试过程中，不但要认真观察和测量，还要善于记录。记录的内容包括实验条件，观察的现象，测量的数据、波形和相位关系等。只有大量的可靠的实验记录与理论结果相比较，才能发现电路设计的问题，完善设计方案。

  要认真查找故障原因，切不可一遇故障解决不了就拆掉线路重新安装。因为如果是原理上的问题，即使重新安装也解决不了问题。

  对于一个复杂的系统来说，要在大量的元器件和线路中准确地找出故障是不容易的。一般故障诊断过程，是从故障现象出发，通过反复测试，做出分析判断，逐步找出故障的。

  常见的故障现象：放大电路没有输入信号，而有输出波形。放大电路有输入信号，但没有输出波形，或者波形异常。串联稳压电源无电压输出，或输出电压过高而不能调整，或输出稳压性能变坏、输出电压不稳等。震荡电路不产生震荡，计数器波形不稳等等。

  产生故障的原因：定型产品使用一段时间后出故障，可能是元件损坏，连线发生短路和断路，或者条件发生变化等等。

  直接观察法：检查仪器的选用和使用是不是正确，电源电压的等级和极性是否符合要求；极性元件引脚是否连接正确，有无接错、漏接和互碰等情况。布线是否合理；印刷板是否短线断线，电阻电容有无烧焦和炸裂等。通电观察元器件有无发烫、冒烟，变压器有无焦味，电子管、示波管灯丝是否亮，有无高压打火等。

  用万用表检查静态工作点：电子电路的供电系统，半导体三极管、集成块的直流工作状态(包括元、器件引脚、电源电压)、线路中的电阻值等都可用万用表测定。当测得值与正常值相差较大时，经过分析可找到故障。

  顺便指出，静态工作点也可以用示波器“DC”输入方式测定。用示波器的优点是，内阻高，能同时看到直流工作状态和被测点上的信号波形以及有几率存在的干扰信号及噪声电压等，更加有助于分析故障。

  信号寻迹法：对各种较复杂的电路，可在输入端接入一个一定幅值、适当频率的信号(例如，对于多级放大器，可在其输入端接入f,1000 HZ的正弦信号)，用示波器由前级到后级(或者相反)，逐级观察波形及幅值的变动情况，如哪一级异常，则故障就在该级。

  对比法：怀疑某一电路存在问题时，可将此电路的参数与相同的正常的参数(或理论分析的电流、电压、波形等)进行一一对比，从中找出电路中的不一般的情况，进而分析并判断故障点。

  部件替换法：有时故障比较隐蔽，不能一眼看出，如这时你手头有与故障仪器同型号的仪器时，可以将仪器中的部件、元器件、插件板等替换有故障仪器中的相应部件，以便于缩小故障范围并查找故障源。

  旁路法：当有寄生振荡现象，可通过适当容量的电容器，选择适当的检查点，将电容临时跨接在检查点与参考接地点之间，如果振荡消失，就表明振荡是产生在此附近或前级电路中。否则就在后面，再移动检查点寻找。旁路电容要适当，不宜过大，只要能较好地消除有害信号即可。

  短路法：就是采取临时性短接一部分电路来寻找故障的方法。短路法对检查断路性故障最有效。但要注意对电源(电路)不能采用短路法。

  断路法：断路法用于检查短路故障最有效。断路法也是一种使故障怀疑点逐步缩小范围的方法。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，我们采取依次断开电路的某一支路的办法来检查故障。如果断开该支路后，电流回到正常状态，则故障就发生在此支路。

  实际调试时，寻找故障原因的方法多种多样，以上仅列举了几种常用的方法。这一些方法的使用对于简单的故障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取多种方法互相补充、互相配合，才能找出故障点。