查找和判定电路故障不仅需要用探测仪探测,而且需要模拟和数字电路正确工作的知识。有许多电子故障排查的书籍和说明书。虽然这些书籍中故障排查采用不同的方法,但多数书籍都赞同成功的故障排查是艺术与科学的完美结合。
已知良好装置
一种常用的方法是利用数字储存示波器(DSO)捕捉和储存波形之能力。此方法已称为已知良好装置(KGU)方法,该方法建立在一个简单的原理上:工作正常的电子系统其电路范围内关键节点处具有可预测的波形,并可捕捉和储存这些波形。此种参比库可有效储存在数字储存示波器上,作为一个联机资源,或可打印输出作为硬拷贝参考文件使用。如果该系统或一套相同系统稍后显示故障,则可从故障系统捕捉波形 - 称为被测装置(DUT)- 并与已知良好装置进行比较。
从而可对被测装置(DUT)进行维修或更换。
为了构建一个参比库,应从识别出已知良好装置(KGU)上的相应测试点或节点开始。现在,运行已知良好装置(KGU)以察看其性能,并从每个节点捕捉波形。根据需要为每个波形加注解。
当系统或被测装置(DUT)中的故障信息显露出来时,许多技术人员采用决策树逼进该故障 - 目标是确定是否应维修或更换被测装置(DUT)。这通常考虑到故障所造成系统停机时间成本和生产率损失的相关计算。许多因素与计算有关,其中包括已知良好装置(KGU)是否可用,求助用已知良好装置(KGU)更换被测装置(DUT)需要多长时间。
被测装置(DUT)的成本是另一个问题。成本越低,更换被测装置(DUT)就越具有可行性,从而降低停机时间。当系统再次上电和运行时,应根据已知良好装置(KGU)对发生故障的装置进行故障排查。
请记住:这些测量方法也可用作一种预防性测量。虽然当怀疑一个电路发生故障时,需要故障排查。但在电路故障可导致昂贵停机时间的任何情况下,我们建议应进行常规测量。
故障排查方法
为方便起见,我们将研究下面三个常见故障排查方法:无论哪个情况在当时是适合的,请记住:即使波形抽样检查显示无异常,检查波形是否存在快速移动瞬态或假信号也是非常重要的。这些瞬态或假信号可能难以发现,但现在数字储存示波器的高采样速率以及有效触发将有助于捕捉到它们。
排查方法 1:通过已知良好装置(KGU)检测被测装置(DUT)
此方法是您可使用已知良好装置(KGU)和参比库。
1. 确定被测装置(DUT)和已知良好装置(KGU)均设置到相同工作模式。
2. 在系统或方块图中的高电平点开始,使用数字储存示波器查看是否存在信号。例如:查看线电压供电以及至各种子系统的随后直流供电电压。这需要用探针检测系统中主要节点处的主要输入和输出信号。
3. 变更工作模式,对比关键节点处的信号,查看是否发生故障。两个装置均有信号时,您要进行2项测试:
- 在数字储存示波器通道1(Channel 1)上显示已知良好装置(KGU)的实时波形,并在通道2(Channel 2)上显示被测装置(DUT)的实时波形。
- 从已知良好装置(KGU)捕捉示波图,并将其与被测装置(DUT)示波图进行叠加。进行一次波形对比或合格/不合格测试。
4. 继续进行此过程,直至您看到被测装置(DUT)波形和已知良好装置(KGU)波形之间的不一致为止。
排查方法 2:通过电路检测被测装置(DUT)电路图。
此方法是在没有适合被测装置(DUT)的已知良好装置(KGU)和参比库,但可找到被测装置(DUT)的电路图。
1. 查看电路图,以理解被测装置(DUT)的基本工作原理。
- 诸如振荡器、放大器和信号调节器(衰减器、滤波器和除法器)等模拟电路应显示均匀的波形图样。
- 门电路、开关和处理器等数字电路应显示具有可预测振幅、脉冲周期和甚至脉冲图样的波形。
2. 在系统或方块图中的高电平点开始,使用数字储存示波器查看是否存在基本信号。例如:查看线电压供电以及至各种子系统的随后直流供电电压。这需要用探针检测系统中主要节点处的主要输入和输出信号。
3. 变更被测装置(DUT)的工作模式,利用数字储存示波器的储存能力捕捉和对比波形。
• 使理论上"良好"波形可视化,并将其与数字储存示波器上所显示的波形进行比较。查找任何明显的异常。
4. 利用水平或垂直光标快速判定示波图的时间或振幅是否符合电路设计所规定的时间或振幅范围内。
排查方法3:复杂的被测装置(DUT),无电路图。
此方法用于被测装置(DUT)是一种相当复杂的系统,没有已知良好装置(KGU),没有被测装置(DUT)的方块图或原理图。
1. 不借助电路图,通过识别系统中的高电平点,并检查是否存在基本信号。例如:利用数字储存示波器(DSO)查看线电压供电以及至各种子系统的随后直流供电电压。这需要用探针检测系统中主要节点处的主要输入和输出信号。
2. 变更工作模式对比关键节点处的波形,查看是否发生故障。存储这些波形图。
3. 如果被测装置(DUT)的检测和关键电路节点波形分析显示没有明显的故障,则应利用数字储存示波器的储存波形,让别的同行专家进行判断。
• 识别出被测装置(DUT)的"可疑"波形。
• 利用数字储存示波器(DSO)的PC接口以位图(.bmp)格式将这些波形文件传输到一台个人计算机中保存。
• 将这些文件以电子邮件形式发送给世界上任何地方的同行或工厂专家,以帮助对电路故障排查。