電路板選擇、焊接和調試技巧詳解
加入技術(shù)交流群
密密麻麻的孔……最好清理一下打孔出來(lái)的渣渣……
好吧，順道秀秀改造后的臺鉆……亮點(diǎn)在于增加了補光系統(6個(gè)3MM LED而已嘛)，加強了結構的穩定性。
安裝元件，焊接!放好20個(gè)草帽LED.
我焊呀焊呀焊呀焊呀……
PS:剪下來(lái)的元件腿……
好啦，至此你的第一塊漂亮的印制電路板就制作成功啦，慶祝一下吧!
對于一個(gè)新設計的電路板，調試起來(lái)往往會(huì )遇到一些困難，特別是當板比較大、元件比較多時(shí)，往往無(wú)從下手。但如果掌握好一套合理的調試方法，調試起來(lái)將會(huì )事半功倍。對于剛拿回來(lái)的新PCB板，我們首先要大概觀(guān)察一下，板上是否存在問(wèn)題，例如是否有明顯的裂痕，有無(wú)短路、開(kāi)路等現象。如果有必要的話(huà)，可以檢查一下電源跟地線(xiàn)之間的電阻是否足夠大。
然后就是安裝元件了。相互獨立的模塊，如果您沒(méi)有把握保證它們工作正常時(shí)，最好不要全部都裝上，而是一部分一部分的裝上(對于比較小的電路，可以一次全部裝上)，這樣容易確定故障范圍，免得到時(shí)遇到問(wèn)題時(shí)，無(wú)從下手。一般來(lái)說(shuō)，可以把電源部分先裝好，然后就上電檢測電源輸出電壓是否正常。如果在上電時(shí)您沒(méi)有太大的把握(即使有很大的把握，也建議您加上一個(gè)保險絲，以防萬(wàn)一)，可考慮使用帶限流功能的可調穩壓電源。先預設好過(guò)流保護電流，然后將穩壓電電源的電壓值慢慢往上調，并監測輸入電流、輸入電壓以及輸出電壓。如果往上調的過(guò)程中，沒(méi)有出現過(guò)流保護等問(wèn)題，且輸出電壓也達到了正常，則說(shuō)明電源部分OK。反之，則要斷開(kāi)電源，尋找故障點(diǎn)，并重復上述步驟，直到電源正常為止。
接下來(lái)逐漸安裝其它模塊，每安裝好一個(gè)模塊，就上電測試一下，上電時(shí)也是按照上面的步驟，以避免因為設計錯誤或/和安裝錯誤而導致過(guò)流而燒壞元件。
尋找故障的辦法一般有下面幾種：
?、贉y量電壓法。首先要確認的是各芯片電源引腳的電壓是否正常，其次檢查各種參考電壓是否正常，另外還有各點(diǎn)的工作電壓是否正常等。例如，一般的硅三極管導通時(shí)，BE結電壓在0.7V左右，而CE結電壓則在0.3V左右或者更小。如果一個(gè)三極管的BE結電壓大于0.7V(特殊三極管除外，例如達林頓管等)，可能就是BE結就開(kāi)路。
?、谛盘栕⑷敕?。將信號源加至輸入端，然后依次往后測量各點(diǎn)的波形，看是否正常，以找到故障點(diǎn)。有時(shí)我們也會(huì )用更簡(jiǎn)單的辦法，例如用手握一個(gè)鑷子，去碰觸各級的輸入端，看輸出端是否有反應，這在音頻、視頻等放大電路中常使用(但要注意，熱底板的電路或者電壓高的電路，不能使用此法，否則可能會(huì )導致觸電)。如果碰前一級沒(méi)有反應，而碰后一級有反應，則說(shuō)明問(wèn)題出在前一級，應重點(diǎn)檢查。
?、郛斎?，還有很多其它的尋找故障點(diǎn)的方法，例如看、聽(tīng)、聞、摸等。“看”就是看元件有無(wú)明顯的機械損壞，例如破裂、燒黑、變形等;“聽(tīng)”就是聽(tīng)工作聲音是否正常，例如一些不該響的東西在響，該響的地方不響或者聲音不正常等;“聞”就是檢查是否有異味，例如燒焦的味道、電容電解液的味道等，對于一個(gè)有經(jīng)驗的電子維修人員來(lái)說(shuō)，對這些氣味是很敏感的;“摸”就是用手去試探器件的溫度是否正常，例如太熱，或者太涼。一些功率器件，工作起來(lái)時(shí)會(huì )發(fā)熱，如果摸上去是涼的，則基本上可以判斷它沒(méi)有工作起來(lái)。但如果不該熱的地方熱了或者該熱的地方太熱了，那也是不行的。一般的功率三極管、穩壓芯片等，工作在70度以下是完全沒(méi)問(wèn)題的。70度大概是怎樣的一個(gè)概念呢?如果你將手壓上去，可以堅持三秒鐘以上，就說(shuō)明溫度大概在70度以下(注意要先試探性的去摸，千萬(wàn)別把手燙傷了)。
四、電路板維修中的方法技巧
引言
控制系統由于價(jià)格不菲， 因此當其發(fā)生故障時(shí)，為了講求經(jīng)濟效益，節約成本，一般采用維修的方式。但是在發(fā)生以下幾種情況時(shí)，需要更換新的電路板：電路板已到報廢年限;電路板被損壞的情況嚴重，無(wú)法修理;經(jīng)過(guò)多次反復維修，不斷出現問(wèn)題的，說(shuō)明電路板存在不穩定因素，已經(jīng)不適于在機床中繼續使用的。本人從事電路板的維修工作多年， 在工作中總結了一些維修的方法及技巧，介紹給大家，與大家共勉之。
1 觀(guān)察法
當我們拿到一塊待維修的電路板時(shí)， 首先對它的外觀(guān)進(jìn)行仔細的觀(guān)察。如果電路板被燒過(guò)， 那么在給電路板通電前， 一定要仔細檢查電源電路是否正常， 在確保不會(huì )引起二次損傷后再通電。觀(guān)察法是屬于靜態(tài)檢查法的一種，在運用觀(guān)察法時(shí)，一般遵循以下幾個(gè)步驟。
第一步觀(guān)察電路板有沒(méi)有被人為損壞， 這主要從以下幾個(gè)方面來(lái)看：
?、?看是否電路板被摔過(guò)， 導致了板角發(fā)生變形，或是板上芯片被摔變形或摔壞的。
?、?觀(guān)察芯片的插座， 看是否由于沒(méi)有專(zhuān)用工具，而被強制撬壞的。
?、?觀(guān)察電路板上的芯片，若是帶插座的，首先觀(guān)察芯片是否被插錯， 這主要是防止操作者自己維修電路板時(shí)將芯片的位置或方向插錯。如果沒(méi)有及時(shí)把錯誤改正，當給電路板通電時(shí)，有可能會(huì )燒壞芯片，造成不必要的損失。
?、?如果電路板上帶有短接端子的，觀(guān)察短接端子是否被插錯。
電路板的維修需要的是理論上的扎實(shí)功底，工作上的仔細認真，通過(guò)維修者的仔細觀(guān)察，有時(shí)在這一步就能判斷出發(fā)生問(wèn)題的原因。
第二步觀(guān)察電路板上的元器件有沒(méi)有被燒壞的。比如電阻、電容、二極管有沒(méi)有發(fā)黑、變糊的情況。正常情況下，電阻即使被燒糊了，它的阻值也不會(huì )有變化，性能不會(huì )改變，不影響正常使用，這時(shí)需要使用萬(wàn)用表輔助測量。但是如果是電容、二極管被燒糊了，他們的性能就會(huì )發(fā)生改變，在電路中就不能發(fā)揮其應有的作用， 將會(huì )影響整個(gè)電路的正常運行，這時(shí)必須更換新的元器件。
第三步觀(guān)察電路板上的集成電路， 比如74 系列、CPU、協(xié)處理器、AD 等等芯片， 有沒(méi)有鼓包、裂口、燒糊、發(fā)黑的情況。如果有這樣的情況發(fā)生，基本可以確定芯片已經(jīng)被燒壞，必須更換。
第四步觀(guān)察電路板上的走線(xiàn)有沒(méi)有起皮、燒糊斷路的情況。沉銅孔有沒(méi)有脫離焊盤(pán)的。
第五步：觀(guān)察電路板上的保險(包括保險管和熱敏電阻)，看保險絲是否被熔斷。有時(shí)由于保險絲太細，看不清楚，可以借助輔助工具-萬(wàn)用表來(lái)判斷保險管是否損壞。
以上四種情況的發(fā)生， 大都是由于電路中電流過(guò)大造成的后果。但是具體是什么原因造成的電流過(guò)大， 就要具體問(wèn)題具體分析。但查找問(wèn)題的總體思路是首先要仔細分析電路板的原理圖， 然后根據所燒毀的元器件所在電路，查找它的上級電路，一步一步向上推導，再憑工作中積累的一些經(jīng)驗，分析最容易發(fā)生問(wèn)題的地方，找出故障發(fā)生的原因。
2 靜態(tài)測量法
對大部分的電路板來(lái)說(shuō)，通過(guò)前面的觀(guān)察法，并不能發(fā)現問(wèn)題。只要少部分的電路板會(huì )因為一些特殊的原因發(fā)生物理變形，輕易的找出故障原因，大部分發(fā)生故障的電路板，還是需要借助萬(wàn)用表，對電路板上的一些主要元器件、關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行有序的測量，發(fā)現問(wèn)題，解決問(wèn)題。
在測量之前， 首先要判斷電路是以模擬信號為主， 還是以數字信號為主。對于有原理圖的電路板來(lái)說(shuō)，通過(guò)查看原理圖就能判斷。但是對于沒(méi)有原理圖的電路板來(lái)說(shuō)，一般通過(guò)以下兩種方法判斷：①觀(guān)察電路板上的元器件，看電路板上是否有微處理器，不管是早期的80、51 系列，還是現在廣泛應用的DSP,只要電路板上出現這樣的芯片，就說(shuō)明板子上有總線(xiàn)結構，數字信號必將占有很大的一部分， 就可以把它當做數字板來(lái)處理。②對于沒(méi)有微處理器的電路板，觀(guān)察板上元器件，看應用5V 電源的芯片多不多。如果5V 電源芯片很多，也可以把它當做數字電路來(lái)進(jìn)行修理。對于數字電路和模擬電路的維修方式是不同的， 一般來(lái)說(shuō)模擬電路維修起來(lái)更簡(jiǎn)單一些，可以一步一步的向前推導，找出問(wèn)題。但是對于數字電路來(lái)說(shuō)，由于電路都掛在總線(xiàn)上，沒(méi)有明確的上下級關(guān)系。因此維修起來(lái)要更困難一些，下面只著(zhù)重闡述數字電路的靜態(tài)測量法，維修主要遵循以下幾個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行。
第一步：使用萬(wàn)用表檢查電源與地之間是否短路。
檢查的方法是：找一個(gè)5V 電源供電的芯片，測量對角線(xiàn)上的兩點(diǎn)(比如14 腳的芯片，則測量7 腳與14 腳。
16 腳的芯片，則測量8 腳與16 腳)。如果兩點(diǎn)之間沒(méi)有短路，說(shuō)明電源工作大致正常。若發(fā)生短路現象，則需要通過(guò)排查法找到原因。
這些步驟只是電源維修的基本思路， 具體到特別復雜的電路板還需要具體問(wèn)題具體分析。
電源是電路的基礎，只有電源工作正常，才能談到后續電路的應用。因此電源的測量是非常重要的，同時(shí)也是特別容易被維修者忽略的一步。
第二步：使用萬(wàn)用表測量二極管，觀(guān)察其工作是否正常。正常情況下，用電阻檔測正負極，正相測量為幾十到幾百歐，反相為一千到幾千歐。一般來(lái)說(shuō)二極管發(fā)生損壞的情況，都是由于電路中的電流過(guò)大導致二極管被擊穿。
第三步：使用萬(wàn)用表電阻檔測量電容，看是否有短路、斷路的情況，如果有，則說(shuō)明這部分電路有問(wèn)題。下一步就需要確定是元件本身有問(wèn)題， 還是跟它相連的電路有問(wèn)題， 方法是將可疑元件的一腳焊下來(lái)，看元件是否有斷路、斷路情況。這樣就可以一步確定問(wèn)題所在。
第四步： 同樣使用萬(wàn)用表對電路板上的集成電路、三極管、電阻等進(jìn)行測量，看其是否符合本身的邏輯性能。如果電路板上包括總線(xiàn)結構的， 一般在總線(xiàn)上，都會(huì )有提拉電阻排。電阻排的測量，是非常重要的一步， 通過(guò)它的好壞可以初步檢驗掛在總線(xiàn)上的芯片的好壞。
通過(guò)觀(guān)察法和靜態(tài)測量法的檢查之后， 電路板維修中出現的大部分問(wèn)題可以被解決， 值得注意的一點(diǎn)是一定要確保電源的正常， 避免在下一步進(jìn)行后造成對電路板的二次損傷。
3 在線(xiàn)測量法
在線(xiàn)測量法一般應用在批量生產(chǎn)電路板的廠(chǎng)家，生產(chǎn)廠(chǎng)商為了維修方便，一般會(huì )搭建一個(gè)比較通用的調試維修平臺， 它可以方便的提供電路板所需的電源以及一些必要的初始信號。在線(xiàn)測量法主要解決兩個(gè)方面的問(wèn)題。一是將上兩個(gè)步驟中發(fā)現的問(wèn)題細分， 最終鎖定到出現問(wèn)題的元器件。二是通過(guò)上面兩步的檢查，問(wèn)題并沒(méi)有得到解決的，需要通過(guò)在線(xiàn)測量找出故障原因。在線(xiàn)測量法主要通過(guò)以下幾個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行。
第一步： 給電路板通電， 在這步中需要注意的是，有些電路板電源并不是單一的，可能需要5V,還會(huì )需要正負12V,24V 等等，不要把該加的電源漏加了。電路板通電后，通過(guò)手摸電路板上的元器件，看是否有發(fā)燙發(fā)熱的元件， 重點(diǎn)檢查74 系列芯片，如果元件有燙手的情況， 則說(shuō)明此元件有可能已經(jīng)損壞。更換元件后，檢查電路板故障是否已解決。
第二步：用示波器測量電路板上的門(mén)電路，觀(guān)察其是否符合邏輯關(guān)系。若輸出不符合邏輯， 需要分兩種情況分別對待，一種是輸出應該是低電平的，實(shí)際測量為高電平，可以直接判斷芯片損壞;另一種是輸出應該是高電平的，實(shí)際測量為低的，并不能就此判定芯片已經(jīng)損壞， 還需要將芯片與后面的電路斷開(kāi)，再次測量，觀(guān)察邏輯是否合理，判定芯片的好壞。
第三步：用示波器測量數字電路里的晶振，看其是否有輸出。若無(wú)輸出， 則需要將與晶振相連的芯片盡可能都摘掉后再進(jìn)行測量。若還無(wú)輸出， 則初步判定晶振已經(jīng)損壞;若有輸出，需要將摘掉的芯片一片一片裝回去，裝一片測一片，找出故障所在。
第四步： 帶總線(xiàn)結構的數字電路， 一般包括數字、地址、控制總線(xiàn)三路。用示波器測量三路總線(xiàn)，對比原理圖，觀(guān)察信號是否正常，找出問(wèn)題。
在線(xiàn)測量法主要用于兩塊好壞電路板的對比，通過(guò)對比，發(fā)現問(wèn)題，解決問(wèn)題。從而完成電路板的維修。
評論