电路故障检测与调试分析

实验一 电路故障检测与调试分析

• 实验目的和要求*（目的5分，要求5分）

1.1实验目的：

1. 通过实验，熟悉 电路常见的故障以及检测方法
2. 学会使用万用表或示波器检测关键点电压的方法，分析判断故障所
3. 能够对自己设计的硬件电路进行仿真模拟验证，同时对出现的数据误差进行调整

1.2实验要求:

1. 掌握对电子技术电路的自主应用及工程设计；
2. 自主设计1~2个随机出现的电子技术电路的故障（比如电子元器件短路或者断路，或者参数不准等问题）；
3. 利用第三方仿真软件自行设置输入激励和输出的仪表检测，并将所设计的电子技术电路进行黑盒输入输出测试（假设不知道故障位置及原因），通过检测分析故障的位置和故障的原因，并尝试故障排除的方法，从而解决故障的问题。树立独立自主分析及解决问题的能力，激发自主创新的奉献热情和工程能力。

• 实验原理和内容*（原理15分，内容5分）

2.1实验原理：

2.1.1常见的电路故障产生原因

在模拟电路中，静态工作点异常、电路输出波形反常、负载能力差、电路自激振荡等。实验中产生故障的原因是多种多样的，有些是人为因素引起的，有些则是设计、工艺和环境条件引起的。一个新装电路的故障，主要是器件连接与认为操作等原因。

2.1.2常见的电路故障有以下几种:

    1、连接线接错、开路、短路（线间或对地等）

    2、元器件引脚接错，如二极管、三极管、稳压管和电解电容的极性接反或集成电路引脚插反

    3、在同一个测量系统中有多点接地或接地不合理。（在同一个测量系统中只能有一个接地点。

    4、超出了仪器的正常工作范围

5、当仪器设备正常且电路连接准确无误，而测量结果与理论值不符合或出现了不应有的误差时，往往问题出在操作不当上。

 2.1.3故障处理步骤

    1、首先检查供电电路有无故障

    2、采用电压测量法，判断故障部位

    3、采用信号注入法，判断故障部位

2.2实验内容

1. 掌握对电子技术电路的自主应用及工程设计；
2. 自主设计1~2个随机出现的电子技术电路的故障（比如电子元器件短路或者断路，或者参数不准等问题）；
3. 利用第三方仿真软件自行设置输入激励和输出的仪表检测，并将所设计的电子技术电路进行黑盒输入输出测试（假设不知道故障位置及原因），通过检测分析故障的位置和故障的原因，并尝试故障排除的方法，从而解决故障的问题。树立独立自主分析及解决问题的能力，激发自主创新的奉献热情和工程能力。

三、主要仪器设备（10分）

             名称                  型号或功能

四、实验步骤及操作方法*（共20分，其中电路图和参数10分）

4.1 理论构建电路

1、预期搭建波形发生器

    2、在基础震荡电路基础上加上运算放大器以及双向稳压管搭建出现基础的波形发生器

    3、对系统供电，测量输出端，观察是否实现预期的实验效果

4.2 搭建的仿真电路

4.3 电路故障分析

1、观察到无波形

       ·分析可能是电源供电不足或者可能是电源电路出现问题，于是用电压表检测正电源和负电源，观察是否达到规定的电压，或者电源电路是否出现短路以及断路。

       分析发现负电源有-5V，但是正电源只有1V，没有达到额定的正5V。

2、观察到波形不怎么对劲，显示与预期不符合

       ·分析可能是电阻阻值不符合预期，或者电路接触不当，我们可以采取逐一排查每个电阻阻值，以及对整个电路的通断性进行检查，目前我们已经可以排除电源电路

1）发现稳压管两端的数值波动有点大

2）运算放大器的输入电压太小

3）经过对比发现有个电阻的阻值明显不合理，如下面所示，我们暂时可以估计应该是电阻比值不符合要求，采取更换电阻的措施。

经过多次调整后，波形显示总算正常

3、刚才由于不小心，鼠标摔了下，再次打开波形后发现又是啥也没有了，并且检测电源电路正常，电阻也是按照正常比例改成了3千欧，但是波形就是啥也没有，如下所示：

·分析，在已经电源电路供电正常的情况下，并且经过观察电阻的比例也是正常，由于这是仿真过程，原件应该不会出现损坏，那么现在还有一种可能性，就是某些原件出现了短路。

·另外，观察发现波形啥也没有，经过网上查阅资料，波形主要是通过震荡电路通过外加激励激发产生的，所以有非常大的可能性就是震荡电路出现了问题。

检测发现电容两端是等势点，于是我们可以断定是出现导线将电容短接，经过调整后，电路重新恢复了正常。

五、实验数据记录和处理（根据实验需要自行撰写20分）

5.1电路黑盒分析

我们假设上图所示的电路图，中间红色框选出来的部分，我们并不知道其中元件组成，但是我们能够测量输入输出。通过输入输出我们可以断定黑盒子里面的原件组成。

5.2 输入输出查看

对应的输入信号：

·改变输入信号

对应的输入信号为：

多次改变输入信号，发现输出信号与输入信号存在某种关系：

发现输出信号与输入信号存在某种叠加关系。可近似看作是：

发现频率也是近似满足上述的关系。

六、实验结果与分析 （20分）

      1)对于黑盒内部元件分析，我们只能大概估计里面究竟有什么成分，但是我们并不能断定每一个细小的原件，经过我们上述的分析，我们假设我们并不知道里面原件组成（因为是仿真，我们已经知道里面原件的组成），但是通过我们上述的输入输出分析，我们也是可以断定里面应该是个运算放大器和一个乘法器。

    2）并且通过我们大概推出的输入输出的等式关系，经过多次输入输出测试，发现等式的结果都满足实验预期，于是我们可以断定里面的运算放大器是采用差分放大的形式进行连接，并且将一路信号通过乘法器进行输出。

    3）对于电路故障检测，常见的电路故障我们采用逐一排查的方式，其中最主要的还是电源电路以及信号产生电路，这两处是关键，确保这两处没有问题之后，其余的就是小问题，剩下的就是元件短路或者断路，或者元件损坏，由于是仿真，还有一些实际操作中不会遇到的问题，实际操作中，模电实验问题还是比较多的，但是也必须都是先排查上述的问题。

七、讨论、建议、展望 （10 分）

      电子技术故障电路检测与调试分析对我而言，我觉得是一种开放式的电路实验，可以根据自己的喜欢来进行电路设计，其实这些都是建立在之前的模电实验基础之上，正是由于之前实际操作中遇到过哪些问题，自己又是怎么解决的，这些都可以成为我们这次实验的素材。

    电路故障检测，我觉得还是主要考察自己的细心程度，很多时候，我们觉得自己设计的电路上理论来讲非常的完美，但是实际操作时就是会出现各种问题，特别时模电实验，有的时候我们仿真明明是没有问题的，但是实际线下做就会出现问题，但是这个出现的问题基本上都是自己线路连接不到位，比如元件之间存在干扰，特别时电容，我们怎么安放元件这些都需要自己考虑，还有模电处理的信号都是小信号，如果线路过长的话，信号衰减也是问题，而这些问题是我们在仿真中并不会遇到的，所以更加要求我们仔细去检查电路，分析各个元件的信号成分，是否符合自己的理论预期。

版权声明：本文为CSDN博主「追光少年羽」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/a15608445683/article/details/122748590