第1章 电子产品调试的基本技能和工艺流程
1.1 电子产品调试的基本技能
电子产品调试工作是将安装完毕的电子产品通过调整某些零部件,使之达到设计要求的性能指标。调整电路时需要实时检测电路或整机的性能,使电子产品达到设计指标的关键步骤。
由于元器件参数的分散性,装配工艺的影响,使得安装完毕的电子产品不能达到使用要求,需要通过调整和测试来发现、纠正、弥补生产装配中的错误和不足,使其达到技术文件所规定的功能和技术指标,这就是电子产品的调试。同时,调试又能发现产品设计和工艺及原材料缺陷与不足等问题。因此,调试工作是保证并实现产品功能和质量的重要工序,在很大程度上决定了整机的质量。
了解调试的基本技能要求和工艺流程,是具备电子产品调试从业资格的基础条件。
1.1.1 学习电子产品调试应掌握的理论知识
对于从事电子产品组装的人员来说,需要具备一定的理论知识作为技能基础,如了解调试的含义及其调试的目的,熟悉电子产品的结构性能,掌握电子元器件和单元电路的功能特点等。
1. 了解电子产品调试的基本含义和目的
调试工作包括调整和测试两个部分,如图1-1所示。调整主要是对电路参数的调整,一般是对电路中的可调元器件做必要的调整,例如电位器、电容器、电感器等与电气指标有关的调谐系统、机械传动部分进行调整,使之达到预定的性能要求;测试则是在调整的基础上,对整机的各项技术指标和功能进行测量,使电子产品符合设计指标和功能要求。
测试是对装配技术的总检查,各种装配缺陷和错误都会在测试中暴露,测试又是对设计工作的验收,凡是设计工作中考虑不周或存在工艺缺陷的地方,都可以通过测试发现,并为改进和完善产品提供依据。
电子产品的调试可分为单元电路的调试和整机调试两种。单元电路的调试是整机总装和调试的前提,是对具有一定功能的单块印刷电路板或局部电路进行的初步调试,使其达到与其相适应的技术指标;整机调试的目的是使各单元电路部分及部件的电气性能更合理地衔接,确保整机技术指标完全达到设计要求。
2. 熟悉电子产品常用元器件及符号标识
在对电子产品进行调试前,首先应掌握电子产品中元器件及电路符号的识别,这是电子产品调试工作应具备的基本知识。
由于电子技术发展迅速,新技术、新元件不断推出,并且广泛的应用在各种电子产品当中,对于从事电子产品调试的工作人员来说,能够快速准确地识别各种传统和新型的电子元器件,对提高技能水平很有帮助。
图1-1 电子产品调试分调整和测试两个部分
图1-2所示为应用于电子产品中的传统分立式元器件及电路符号,主要应用于流行的家用电子电器产品当中。图1-3所示为新型数码产品中的贴片式元器件,这种元器件的功能与电路符号和分立式元器件相同,但其体积远远小于分立式元器件,因此,常用于微小型电子产品当中。
图1-2 传统的分立式元器件及电路符号
图1-3 新型数码产品中的贴片式元器件
1.1.2 学习电子产品调试应掌握的识图技能
掌握基本的识图技能是学习电子产品调试的重要部分。只有具备基本的识图技能才能按照调试的工艺要求连接电路、调整电路和测量电路。识图的技能主要包括以下6个方面内容。
1. 掌握电子产品电路原理图中电子元器件及电路符号的识别技能
在对电子产品进行调试时,首先应掌握电子产品中元器件及电路符号的对应关系,并能在电路原理图和实际产品中进行比较识别,如图1-4所示,这也是对是否具备电子产品调试从业资格人员的最基本要求。
图1-4 电子元器件在电路原理图与实际产品中的识别
2. 掌握电路板元器件与印制板上元器件焊点的对应关系
在进行电子产品调试时,需要对相关元器件进行测量,此时需要掌握电路板元器件与印制板上元器件焊点的对应关系。在任何电子产品中,都会有印制板,它承载着实现电路功能所需的电子器件,并附着器件之间的连接导线,同时,印制板上还印有元器件的标号等信息。通过印制板可以了解电路元器件之间的相互连接关系。
如图1-5所示为常用手机充电器电路板元器件与印制板上元器件焊点的对应关系。
图1-5 手机充电器电路板元器件与印制板上元器件焊点的对应关系
3. 掌握组成电子产品电路单元模块的功能结构
在掌握单个元器件识别技能的基础上,还应能够基本了解组成电子产品单元电路模块的功能。常见的电路单元主要有电源电路单元、放大和驱动电路单元、信号处理和变换电路单元、振荡电路单元和数字电路单元等,熟悉和了解这些重要电路单元的功能结构和工作原理,为学习电路单元的调试技能打好基础。
4. 掌握电子产品整机电路原理图的识读技能
对电子产品整机电路原理图的识读,是指对电子产品电路结构和信号流程的了解。由于电子产品功能各异,电路结构各不相同,在进行原理图的识图分析中,也是从整体中掌握被测电子产品的工作原理,并在此基础上了解整机性能指标和测试条件,为进行产品调试操作打下基础。
5. 掌握电子产品安装图的识图技能
在进行电子产品调试工作时,需要清楚整机安装图中各种连接线的作用。在整机安装图中,通常用到的连接线有导线、电源线、屏蔽线、接地线及软排线等几种。在进行整机安装图的识别时,需要有相关的电路图进行参照,这样能使整机安装图的识别更加容易。如图1-6所示为AM调制小功率发射机整机安装图,图1-7所示为其电路原理图。
图1-6 AM调制小功率发射机整机安装图
图1-7 AM调制小功率发射机电路原理图
6. 了解电子产品机械图的识图技能
在电子产品调试中,识读简单的机械图纸也是非常重要的。掌握该项基本技能,对调试人员准确找到元器件位置及测试部位很有帮助,也是提高调试人员专业技能水平的重要方面。
1.1.3 学习电子产品调试应掌握的操作技能
作为电子产品调试人员,具备一定的操作技能是从事产品调试行业最基本也是最重要的技能要求。主要包括仪表、工具的使用及连接技能,常用元器件和信号的测量技能以及电路单元和整机的调试技能等。
1. 熟悉各种仪表的性能指标及使用环境与连接方法和基本使用操作
对于电子产品调试人员来说,熟悉各种测量仪表的性能指标和使用环境,并能够根据实际调试产品的特点选择合适的测量仪表,图1-8所示为电子产品调试人员常用的几种仪器仪表及连接图,而且能够进行基本的连接和使用操作,是提高专业技能的重要过程。
图1-8 电子产品调试人员常用的几种仪器仪表及连接图
2. 具备各种典型信号的测量技能
信号的测量是指对电路中某些元件的电压、电流和信号波形进行检测,检测后通过与设计文件的正常值的比较来判断是否正常。如果检测的电压或波形与标准值不符,则说电子产品可能有故障。在测试时往往是以地线为基准,应首先对照电路寻找接地点,将仪表的接地端接好,再将检测探头或表笔接到检测端,选择好仪表的测量范围,接通电源选择工作状态,即可进行测量。例如,使用示波器直接检测电视机音频信号的波形,是电子产品调试中最常采用的一种方法,如图1-9所示。
3. 掌握单元电路的基本调试技能
单元电路一般是由各种分立元器件或集成电路组成的,它是能够完成某一功能的最小电路单位。一个或多个单元电路连接在一起就可构成具有某种功能的电子产品。在电子产品调试中,掌握电路单元调试的基本技能是从事该行业最根本的要求。
(1)单元电路基本的调试项目
单元电路主要的放大器件是晶体管,为晶体管提供工作条件的是电阻器、电容器、电感器等元件。由于晶体管制造工艺的因素,同一型号晶体管的性能也有差异,例如晶体管的放大倍数,可能会有较大的差异。同样的电路安装后,晶体管的集电极电流会有较大的差别。如果要满足设计要求,必须调整基极偏置电阻器。对要求较为严格的电路每生产一个单元电路都要经过调整偏置电阻的过程,这就是单元电路最基本的调试项目。
图1-9 使用示波器检测电视机的音频信号
(2)基本单元电路的调试方法
① 测试与调整单元电路的静态工作点。静态工作点是电路正常工作的前提,因此电路通电后,首先应测试单元电路板的静态工作点。静态工作点的调试就是调整各级电路无输入信号时的工作状态,一般来说是测量其直流工作电压和电流是否符合设计的要求。因为测量电流时需要将电流表串入电路,可能引起电路连接的变动,很不方便,因此在测量电流时,可通过测量电压,再根据电压和被测电阻值计算出直流电流的大小。也有些电路为了测试的方便,在印制板上会预留有测试用的断点(也叫工艺开口),用电流表测出电流数值后,再焊接好开口。
对于分立元器件组成的放大电路,调整静态工作点就是调整晶体管的偏置电阻,通常是上偏置电阻,(与电源相连的电阻器被称为上偏置电阻)调整电阻使晶体管集电极电流达到电路设计要求的数值。调整的一般顺序是从最后一级的电路开始,逐级往前调整。
集成电路的静态工作点与晶体管基本相同,集成电路能否正常工作,一般是看各引脚对地的直流电压是否正确。因此,只需测量出各引脚对地的直流电压值,然后与正常数值进行比较,即可判断静态工作点或集成电路是否正常。
② 对单元电路进行波形的检测和调整。调试完单元电路的静态工作点后,需对单元电路进行波形和点频(固定频率)的调试。测试单元电路的各级波形时,一般需要在单元电路的输入端输入规定频率、幅度的交流信号,测试时应注意仪器与单元电路板的连接线,特别在测试高频电路时,测试仪器应使用高频探头,连接线应采用屏蔽线,且连线要尽量短,以避免分布电容、电感以及测试引线两端耦合对测试波形、频率准确性的影响。
例如,图1-10所示为使用低频信号发生器及示波器对收音机低频功率放大器的调试方法。将低频信号发生器作为信号源,设置其输出1kHz的低频信号,将信号加到电位器RP1上。用示波器检测低频功率放大器的输出信号,调整电位器RP1,使示波器上显示的信号幅度为额定值和最大不失真值,看是否符合工艺要求。
图1-10 收音机低频功率放大器的调试方法
在调整时改变低频信号发生器的输出幅度或调整电路中的电位器RP1,看示波器上的波形变化情况。应注意最大不失真输出波形的幅度。通常可以从示波器上观测到信号的幅度值及波形的失真情况。
如果波形有严重失真,则表明电路焊接或安装有问题,或选用元器件不当,应查出不良元器件并更换之。
③ 对单元电路频率特性的测试与调整。频率特性是当输入信号电压幅度恒定时,电路的输出电压随输入信号频率而变化的特性,它是发射机、接收机等电子产品的主要性能指标。频率特性的测量方法一般有点频法和扫频法两种。在单元电路板的调试中一般采用扫频法。例如,图1-11所示是测量高频前置放大器频率特性的示意图。它是利用扫频信号发生器实现频率特性的自动和半自动测试。因为信号发生器的输出频率是连续扫描的,因此,扫频法简捷、快速,而且不会漏掉被测频率特性的细节。但使用扫频法测出的动态特性与点频法测出的动态特性相比,存在一定测量误差,因此,应按技术文件的规定选择测量方法。
图1-11 测量高频前置放大器频率特性的示意图
④ 对单元电路的性能指标进行综合测试。单元电路板经过上述项目的调试后,还应进行性能指标的综合测试。调试时应根据不同单元电路板的性能指标要求进行具体的调试,以确保把合格的单元电路提供给整机总装流水线。
4. 具备电子机械部件的调试技能
电子产品的调试过程中,除了电路板可调元件的调整外,机械部件的安装调试也是非常关键的环节。
电子产品很多都是机电一体化的产品,如收音机、录像机、CD唱机、VCD/DVD机、摄像机等,因此,除了具有复杂的电子线路之外,还具有高度精密的机芯,机芯上都有许多传动和变位驱动机构,传动关系也都有着严格的要求。
机械部分能否正常运行,需要组装人员对机械部分进行组装和调整,使其达到最佳状态。因此,对于调试人员来说掌握电子机械部件的装调技能也十分重要,如图1-12所示为工作人员在装配VCD/DVD机芯部件时进行的调整。
图1-12 在装配VCD/DVD机芯部件时进行的调整
5. 具备电子产品整机的基本调试技能
进行电子产品整机调试,是产品出厂前重要的操作工序,要求调试人员具备一定的专业技能水平,它是在单元电路调整测试总装合格完成后进行的操作。
6. 具备良好的操作技能
除上述基本的操作技能要求外,在电子产品的调试中,常常需要配合连接其他的相关外设。因此,需要调试人员有很强的动手能力,能够熟练拆装机壳、机架和相关器件。在调整和测试过程中,能够稳定、准确地对被测元器件进行测量和检验。
1.1.4 电子产品调试的操作安全和注意事项
1. 电子产品调试的操作安全
(1)调试环境的安全
调整和测试场所应注意保持整洁,且调试环境应保持适当的温湿度。调试场地内外不应有强烈的震动和干扰电磁场,测试台、工作人员和部分工作场地应采取静电防护措施,如在测试台和地板上铺设绝缘胶垫,工作人员佩戴防静电环和防静电手套等。
另外,工作场地必须备有消防设备,且灭火器应适用于灭电气起火。如图1-13所示为实际调试工序中的调试工作台。
图1-13 实际调试工序中的调试工作台
(2)供电设备的安全
调试环境中所有的电源开关、插头、插座和电源线等,必须保证绝缘安全,所用电气材料的工作电压和工作电流都不能超过额定值。
2. 电子产品调试的注意事项
① 调试前,首先要熟悉各种测量调试仪器、仪表的连接和使用方法,检查其连接是否正确,避免由于仪器使用不当或出现故障引起调试出现错误或误差。
特别需要注意的是为确保测量结果的准确性,调试测量设备和电路之间应选择合适的接地点。
② 调试过程中,要注意严格按照工艺要求进行操作,认真观察和测量参数数据,记录和整理测量结果,若发现问题,应及时根据问题的具体表现,进行分析和比较,切不可盲目操作。
③ 调试人员在进行调试时也应注意自身安全。
1.1.5 学习电子产品调试的相关知识
1. 学习电子产品调试的相关知识是进行电子产品调试的基础技能
学习电子产品工作原理、使用方法,有助于对电子产品的了解,作为电子产品调试工作人员,同时还要具有与电子产品调试相关的可调元器件及基础电路等方面的基础知识,并了解安全操作规程和注意事项。
2. 了解所调试电子产品的特点是提高调试效率的基本保证
在对某一种电子产品或电路单元进行调试之前,应了解待调试电子产品的特点,如是否有特殊机械部件需要调整,电路板的可调元器件都有哪些,其功能和参数的基本概念是什么,这样可以减少调试过程中,由于不熟悉而引起的不必要的操作失误,从而快速提高调试的效率。
3. 学习电子产品调试相关设备的使用方法是熟练掌握调试技能的重要环节
电子产品调试工序中会使用到各种各样的仪器、仪表,甚至一些专用精密仪器,学习这些工具的使用方法,是能够熟练掌握电子产品调试技能的重要环节。
4. 理论联系实际是学习调试的必要环节
在学习过程中,将书本上的理论知识与实际调试操作相结合,在实践中理解理论内容,在理论知识的前提下掌握实际技能,这是学习电子产品调试的必要环节。否则,只读书、学电路,而不接触实际的电子产品或不进行实际操作,则不会快速掌握电子产品调试的方法;不愿读书、不了解各种电子产品的功能和技术特点,就“照猫画虎”,也不会掌握任何实质性的技术。
5. 不断积累经验是提高调试技能水平的关键环节
任何一种技能的提高,都是靠实际经验积累起来的,学习调试也不例外,作为电子产品调试人员,除了要掌握上述知识内容外,还应该在实践中不断积累经验,并经常进行总结、分析和对比,这是提高调试人员技能水平的关键环节。
1.2 电子产品调试的工艺流程
在学习电子产品调试过程中,首先了解电子产品调试的基本原则和调试的一般程序,不同电子产品其调试方法和程序是不同的。
1.2.1 电子产品调试的基本原则
进行电子产品调试时,一般都要遵循下述基本原则:
1. 先调机械部分,后调电气部分
对产品机械部分,特别是具有传动结构的产品,应先调小部件,再调大部件,先调整内部器件,再调整外部部分;对于电气部分,先调静态后调动态,先单元后整体,先调基本指标后调整体指标。
2. 先调独立部分,后调关联部件
调整时,一般应先调整和测试较独立的机械部分,电路单元之间一般都存在一定的关系,因此对存在有相互影响的技术指标应最后调试。
1.2.2 电子产品调试前的准备
1. 相应技术文件的准备
准备技术文件:主要是指做好技术文件、工艺文件和质量管理文件的准备,如电路原理图、方框图、装配图、印制电路板图、印制电路板装配图、零件图、调试工艺(参数表和程序)和质检程序与标准等文件的准备,如图1-14所示。要求掌握上述各技术文件的内容,了解电路的基本工作原理、主要技术性能指标、各参数的调试方法和步骤等,进一步明确待测电路调试的目的和要求达到的技术性能指标。
图1-14 准备技术文件
2. 测试仪器、仪表的准备
准备好测量仪器、仪表后,要检查所有设备是否处于良好的工作状态,检查测量仪器、仪表的功能选择开关、量程挡位是否处于正确的位置,尤其要注意测量仪器和测试设备的精度是否符合技术文件规定的要求,能否满足测试精度的需要。
3. 待调试电子产品或单元电路的准备
调试前要检查被调试电路是否按电路设计要求正确安装连接,有无虚焊、脱焊、漏焊等现象,检查元器件的好坏及其性能指标,检查被调试设备的功能选择开关、量程挡位和其他面板元器件是否安装在正确的位置。经检查无误后方可按调试操作程序进行通电调试。
1.2.3 电子产品调试的工艺流程
电子产品调试的工艺流程随着产品的结构、组成、功能及使用环境的不同而有所不同,但基本上都可按照一个共同的、基本的调试程序进行,图1-15所示为电子产品调试的一般工艺流程示意图。
图1-15 电子产品调试的一般工艺流程示意图
1. 焊接及装配质量的检查
焊接和装配质量的检查是进行调试工序的第一步,如图1-16所示,电子产品只有在焊接和装配质量过关后,才可通电或加信号检验。
图1-16 焊接和装配质量的检查操作
2. 调试测量仪器、仪表的连接
调试的第二步是要根据待调整的电子产品及测量项目,选用合适的测量仪器、仪表并进行连接,如图1-17所示。
图1-17 调试测量仪器、仪表的连接操作
3. 单元电路的调试
单元电路的调试不仅仅是电路部分的调试,还有产品中构成电路单元的机械结构的调整。主要检查电路部分的电压、信号波形是否正常,机械部分各部件与机座的固定是否牢固可靠,机械传动部分是否可灵活调节等,如图1-18所示。
图1-18 单元电路的调试
4. 整机技术指标的测试
整机技术指标的测试,是指根据工艺文件,采用相应的测试方法,并对照标准工艺文件,检测其技术指标,这是决定电子产品整机技术水平的最重要的操作环节。
5. 整机可靠性实验
整机可靠性实验是在其技术指标都合格后进行的检验,主要是指检验产品适应工作环境的能力,包括温度、湿度、机械振动等测试项目。
6. 检验合格产品后出厂
在上述所有工序完成并符合所有工艺要求后,给予合格证书,再经包装后出厂,如图1-19所示。
图1-19 检验合格产品后包装出厂