模拟电子电路课程

1、模拟电子电路课程设计摘自电子电路设计与制作梅开乡，梅进军主编. 北京理工大学出版社，1-20 页，书架号tn702-85模拟电子电路课程设计是掌握了基本单元电路、综合型实验电路的基础上进行的模拟电子最小系统的设计调试。该环节教学旨在提高学生对基础知识和基本实验技能的运用能力，掌握有关参数及电子电路内在规律，真正理解模拟电路参数“量”的差别和工作“状态”的差别，培养其在消费类电子产品领域的设计能力与创造能力。1.1 模拟电子电路课程设计的一般过程模拟电子电路产品设计的一般过程如图所示，它是综合运用电子技术理论知识的过程，必须从实际出发，通过市场调查、查阅有关资料、方案的比较与选择、电路参数的计算

2、以及元器件的造等环节，设计出一个有市场需求的、性能优越的，质价比高的模拟电路产品。由于电子元器件参数的离散性，还涉及设计者的工程经历，理论上设计出来的产品，可能存在这样或那样的缺陷，这样就需要通过是实验、调试来发现和解决设计中存在的缺陷，是设计发难逐步完善，以达到设计要求。11.1 模拟电子电路的设计方法1. 总体方案的设计与选择所谓总体方案就是根据设计任务、指标要求与给定的条件，分析所要设计电路应该完成的功能，并将总体功能分解成若干个单元，分清主次和相互之间的关系，形成若干个功能模块组成的总体方案。该方案可以有多个，需要通过实际的调查研究，查阅相关资料，着重方案能否满足要求，结构是否合理，实

3、现是否经济可行等方面，对几个方案进行比较和论证，选择最佳方案。对于选用的方案，常用方框图的形式表示出来。2. 单元电路的设计与选择任何复杂的电子电路，都是由若干具有简单功能的单元电路组成，这些单元电路的性能指标往往比较单一。在明确每个单元的技术指标后，要阐述清楚单元电路的工作原理，设计出各单元的电路结构形式，要善明确设计任务和要求总体方案设计与选择单元电路的设计与选择调整元器件确定实际的总体电路预画总电路图修改设计方案撰写设计报告元器件的选择与参数计算电子电路的安装与调试图 1.1 模拟电子电路设计的一般过程于通过查阅资料，分析研究新型电路，开发应用新型器件，也可借鉴要求相近且经过实践验证技术

4、成熟的电路。设计单元电路的步骤如下：（1）根据设计要求和已选定的总体方案的原理框图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应详细的拟定主要单元电路的性能指标。对于各单元之间的相互配合，要少用或不用接口电路来实现电平转换，以求简化电路，降低成本。（2）拟定各单元电路的要求后再前后检查一遍，确认前后衔接无误后再分别设计各单元电路。（ 3）选择各单元电路的结构形式。一般情况下，应查阅相关资料，丰富知识、开阔眼界，以找到适用的且技术成熟的电路，或与设计要求比较接近的电路，然后调整电路参数。各单元电路的结构形式确定后还要进行全面检查，看各个单元功能是否是实现、信号的传递是否畅通、总体功能是否满足要求，若存在

5、问题必须进行全局调整。同时还要注意在满足功能的前提下，尽可能的减少原器件的数量、类型、电平转换和接口电路，以保证电路最简单，工作最可靠，经济适用。1.1.2元器件的选择与参数的计算电子电路的设计过程，其实质就是选择最合适的电子元器件，用最合理的电路形式将它们组合起来，以实现其要求功能的过程。实践证明，电子电路的各种故障往往是以电子元器件的故障或者说以元器件损害的形式表现出来。分析其原因，并非原器件本身的缺陷所致，而是由于元器件选用不当所造成的。因此，在进行电路总体方案设计和单元电路参数计算时，都应该考虑如何选择原器件的问题。选择原器件应考虑以下两个方面的问题。（ 1）在保证满足电路设计指标要求

6、的前提下，尽可能减少原器件的品种和规格，以提高他们的复用率。要在仔细分析比较同类元器件在品种、规格、型号和制造厂商之间的差异后，选用便于安装、货源充足、信誉好、产品质量高、价格低廉的制造厂家生产的元器件。（ 2）根据电路的总体方案及其功能的要求，确定需要哪些元器件，元器件应具备哪些功能。在计算单元电路的参数时，应根据电路的指标要求、工作环境等，确定所选元器件参数的额定值，并留有一定的裕量，使其在低于额定值的条件下也能正常工作。1. 集成电路的选择由于集成电路可以实现许多单元电路甚至某些电子系统的功能，因此，电子电路选用集成电路既大大地简化了设计过程，有减小了电路的体积，还提高了电路工作的可靠性

7、，节省了安装和调试的人工费用。因此，在电子电路设计的过程中应优先选用集成电路。常用的模拟集成电路有普通运算放大器、仪表放大器、视频放大器、电压比较器、功率放大器、模拟乘法器和函数发生器等。由于集成电路的品种多，在选用时先根据总体方案确定选用什么集成电路，然后在考虑集成电路的性能，最后根据市场价格、货源等因素来确定采购某种型号的集成电路。集成电路的封装有塑料（或陶瓷）扁平式、金属图形( 或菱形 ) 和塑料双列直插式三种。双列直插式封装安装和调试方便，更换也简单，目前大都选用这种形式的集成电路。2. 半导体分立器件的选用在某些型号频率高、工作电压高、工作电流大或要求噪声低的场所，常常采用半导体分立

8、器件。另外，对于某些功能比较简单，只要用少量半导体分立器件就能解决问题的电子电路，也常常选用半导体分立器件。半导体分立器件包括晶体二极管、三极管、场效应管、绝缘栅双极晶体管（igbt）和其他一些特殊的半导体器件，选用时应根据电路设计中的具体用途、要求来确定给选用哪一种器件，对于统一中半导体器件器件，型号不同者使用的场所也应该不同，选用时务必注意。例如，在选用二极管时，首先要看其用途，应选用高频检测时应选用高频检波二极管2cp9 、2cp10等；用于整流时应选用整流二极管in4147、 in5418 等；高压整流则应选用硅整流堆。在选用半导体器件时，应根据电路设计中的有关参数，查阅半导体器件手册

9、，使其实实际的管压降、工作电流、频率、功耗和环境温度等都不超过手册中的规定值，以确保半导体器件的性能和安全工作。在选用晶体三极管时，首先要确定其类型是pnp 型还是npn 型，然后根据电路设计指标的要求选用所需型号管子。例如根据电路的工作频率确定选用相应工作频率的三极管，根据电路的输出功率来确定选用满足输出功率的三极管。另外，还要考虑管子的电流放大系数、特征频率ft等参数。三极管的极限参数有集电极最大允许电流、集电极- 发射极间的反向击穿电压、集电极最大允许耗散功率等。这些参数反映了三极管在实际使用时应受到的限制。在使用三极管时，要查阅半导体器件手册，了解这些参数，使三极管在工作环境的实际值不

10、超过这些参数，并且还应留有1.5-2.5倍的裕量。3. 电阻器的选择电阻器是电子电路中最常用的元件，其种类很多，性能各异。根据电阻器的结构形式来分类，有固定电阻器、可调电阻器和电位器。在选用时首先应更具在电路中的用途确定选用那一种结构形式的电阻器。电阻器的主要性能指标有额定功率、标称阻值、允许误差、最高工作电压等。（ 1）电阻器的主要性能指标有额定功率、标称阻值、允许误差、最高工作电压等。再电路图中，非线绕电阻器的额定功率的符号表示法如图所示。在实际应用较多的有4/1w、2/1w、1w 、2w等几种规格，线绕电位器应用较多的有2w 、3w 、4w 、5w 、 10w等。2）标称电阻。它的产品标

11、识的“名义”阻值，其单位为（欧姆）， k （千欧）， m （兆欧）。标称阻值系列如表所示。任何固定电阻器的阻值都如表1.1 所示的数值乘以（），其中n 为整数。表 1.1 电阻器的标称阻值允许误差系列代号标称阻值系列5% e24 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 2.0 2.2 2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4,7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 10% e12 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2 20% e6 1,.0 1.5 2.2 3.3

12、 4.7 6.8 (3) 允许误差。它是指电阻器和电位器的实际阻值相对于标称值之间的最大允许偏差范围。它表示产品的的精密度。允许误差等级如表1.2所示。绕线电位器的允许误差一般小于10% ，非线绕电位器的允许误差一般小于 20% 。表 1.2 电阻器的允许误差等级级别0.05 0.1 0.2 i ii iii 允许误差0.5% 1% 2% 5% 10% 20% 电阻器的阻值和误差一般都用数标注在电阻器上，但体积很小的碳膜、金属膜电阻器，其组织和误差常用色环来表示，如图1.3 所示。它是在靠近电阻器的一端画有4 道（精密电阻为5 道）色环其中第一、第二道色环及精密电阻器的第三道色环表示其相应的数

13、字。第三道（精密电阻器的第四道）色环则表示将前面的数字乘以10 的 n 次幂，最后一道色环则表示阻值的允许误差。色环电阻表示的意义如表1.3 所列。表 1.3 色环颜色表示的意义黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银本色代表数值0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 容许误差f ( 1%) g ( 2%) d ( 0.5%) c ( 0.25%) b ( 0.1%) j ( 5%) k ( 10%) 20% （ 4）最高工作电压。最高工作电阻器、电位器最大电流密度、电阻体积穿及其结构等因素所规定的工作电压限度。对阻值较大的电阻器，当工作电压过高时，虽然功率不超过规定值，但内部会发生电弧火花放电，导致电阻变质

14、损坏。一般1/8w的碳膜电阻器或金属膜电阻器的最高工作电压分别不超过150v与 200v。（5）选用电阻器的注意事项：1)根据电子设备的技术指标和电路的具体要求，选用电阻器的型号和误差等级。2)为提高设备的可靠性，延长使用寿命，应选用额定功率大于实际消耗功率的1.5 倍-2 倍。3)在装备电子测量仪器时，若所用的电阻为非色环电阻，则应将电阻标称值标志向上，且标志顺序一致，以便于观察。4)电阻器在安装之前应该进行测量、核对，尤其在精密电子测量仪器设备上安装时，还需要经人工老化处理，以提高其稳定性。5)焊接电阻时，烙铁在其引脚上停留的时间不宜过长。6)电路中如果需要串联或并联电阻来获得所需阻值时，

15、应该考虑其额定功率。阻值相同的电阻串联或并联，额定功率等于各个电阻额定功率之和；阻值不同的电阻串联时，额定功率取决于高阻值电阻；并联时取决于低阻值电阻，且需计算后方可应用。7)在选用电阻器的类型时，还应考虑电路中信号频率的高低。一个电阻可以等效为一个r、l、c 二端线性网络。不同类型的电阻器，其等效r、l、c 这 3 个参数的大小有很大的差异。绕线电阻本身就是电感线圈，所以不能用在高频电路中；薄膜电阻中的电阻体上若刻有螺旋槽的，可用在10mhz的电路中，未刻螺旋槽的（如ry型，即氧化膜型）工作频率则更高。4. 电容器的选择电容器是一种储能元件，常用于谐振、耦合、隔离、滤波、交流旁路等电路中。常

16、用的固定电容器如图1.5所示。电容器的主要性能指标有标称电容和偏差、额定直流工作电压、工作温度范围、温度系数和损耗角正切 tan 等。1. 电容器的标称电容和偏差。电容器的标称电容和偏差与电阻器的规定相同。但不同种类的电容器会使用不同系列，如电解电容器使用的是e6 系列，偏差有10% 、 20% 、 50% 等几种，它们的标记方法有以下几种a. 直接标记法。将电容器的容量、偏差、额定电压等参数直接标记在电容器件上，如图1.6 （a）所示。有时因面积小而省略单位。但存在这样的规律，即小数点前面为0 时，其单位为uf；小数点前不为0 时，其单位为 pf，如图 1.6 （ d）所示。偏差也有用、级来

17、表示的。b. 文字符号表示法。与电阻文字符号法相似，只是单位不同，如图1.6 （b）所示。例如，6n8 表示6800pf，2u2 表示 2.2uf ，p82表示 0.82pf 。c. 数码表示法。如图1.6 （ c）所示，与电阻的数码表示法基本相同，只有个别地方不同，比如第3 位数“ 9”不是表示109，而是表示10-1，后面的字母表示偏差。例如，339k=33（ pf）=3.3 （ 110% ）uf；102j=10pf=1000（ 15% ） uf；103j=10pf=0.01 （15% ）uf； 204k=20pf=0.2（ 110% ）uf等。d. 色环表示法。与电阻器色标表示方法相同，

18、基本单位为pf，有时还会在最后增加一色环表示额定功率表示额定电压，如图1.6 （ e、f ）所示。固定容器的标称容量系列和允许误差如表1.4所示，比较中的数值乘以，则构成实际电容器的标称容量。（2）电容器的额定直流电压。它是指在允许的温度范围内电容器能长期、可靠的工作所能承受的最大直流电压，其大小与介质的厚度、种类有关。该参数一般直接标注在电容器上，以便使用。应当注意，当电容器工作在交流电路时，交流电压的峰值不得超过额定直流电压。表 1.4 固定电容器标称容量和允许误差范围系列代号e24 e12 f6 标称容量10， 11,12,15 ，165,18,20 ，22,247,27,30,33,3

19、6,39,43，47,51,56,62,68,75,82,91, 10,12,15,18,22，27,33,39,47,56，68，82 10,15,22,47,68 允许误差5% （ i ）10% （ ii ）20（iii）电容器常用的额定直流工作电压有6.3v 、10v、16v、25v、 63v、 100v、160v、 250v、400v、 630v、1000v、1600v 和 2500v等。（3）工作温度范围。电容器必须在指定的温度范围内才能正常工作。一般的电解电容器都直接标出它的上限工作温度，c或 c等。（4）温度系数。它反应电容器稳定性的一个重要性能指标，该值有正有负，它的绝对值越小

20、，则表明电容器的稳定性越高。（5）损耗角正切值tan 。它是指电流流过电容器时，电容器的损耗功率与存储功率的比值，该值的大小取决于电容器介质所用的材料、厚度和制造工艺，它真实地反映了电容器的优劣。数值越小，则电容器的质量越好。 tan 一般在之间。但是钙质一般不标注在电容器上，只能用专用的仪器来测量，也可以根据电容器所用的介质来做参考。（6）选用电容器的注意事项：电容器安装前应该进行测量, 看其是否短、断路或是漏电严重，并在安装电路时，应使用电容器的标志易于观察，且标志顺序一致。在电路中，电容器两端的电压不能超过电容器本身的耐压值。对于电解电容安装时要注意正、负极性不能接反。当手头的电容器与电

21、路中要求的容量或耐压不合适时，还可以采用串联或并联的方法来满足电路的要求。当两个工作电压不同的电容器并联时，耐压值取决于耐压质地的电容器；当两个容量不同的电容器串联时，容量小的电容器所承受的电压高于容量较大的电容器。技术要求不同的电路，应选用不同类型的电容器。例如，谐振回路中选要选用介质损耗小的电容器，及选用高频陶瓷电容器；隔直、耦合电容器可选用纸介、涤纶、电解等电容器；低频滤波电路一般选用电解电容器。应根据电路中信号频率的高低来选择电容器。一个电容器可以等效成为一个r、l、c 二端线性网络，如图所示，不同类型的电容器其等效参数r、l、c 的差异很大。等效电感大的大电容量电解电容不适合用于耦合

22、、旁路高频信号；电容器不适合用于q 值要求高的谐振电路中。为了满足从低频到高频滤波旁路的要求，在实际电路中常将一个容量较大的电解电容器与一个小容量的瓷片电容器并联在电路中。5 电感器的选择电感器一般由线圈构成。为了增加电感量l、品质因数q、减小体积，通常在线圈中加入软磁材料的磁芯。电感器的主要电感量l、品质因数q和额定电流等性能指标。（ 1）电感量l。电感器的外形图及其电路符号如图所示。电感量是指电感器通过变化的电流时产生感应电动势的能力，其大小与线圈单位长度染指的匝数n、线圈的体积v、线圈内磁介质的磁导率u 等有关。当线圈的长度远大于直径时，其电感量为l=uv 电感量的常用单位为mh （毫亨

23、）、 uh （微亨）和h（亨利）。（2）品质因数q。它是反映电感器传输能量的本领。q 值越大，则传输能力越大，损耗越小一般要求q=50-300. q= 式中， w为传输信号的角频率；l 为线圈的电感量；r为线圈的等效电阻。（ 3）额定电流。额定电流主要针对高频电路放大器和大功率调谐电感器而言。通过电感器的电流超过额定值时，电感器会发热，严重时会烧坏。（ 4）选用电感器的注意事项：在选用电感器时，首先要明确使用的频率范围。铁芯线圈只能用于低频；一般的铁氧体线圈、空芯线圈则用于高频。其次要弄清线圈的电感量。线圈是磁感应元件，它对周围的电感元件有影响。安装时一定要注意电感性元件之间的相互位置，一般应

24、是相互靠近的电感线圈的轴线相互垂直，必要时可在电感性元件上加屏蔽罩。1.1.3模拟电子电路的安装与调试在电子电路设计完成后，都要安装好试验电路，以便对对理论设计做出检验，若达不到设计要求，还需要对原设计方案进行修改，使之达到设计要求和更加完善。尤其对于缺乏设计经验者来说，更需要经过多次试验和修改，才能使设计方案满足设计要求。实践证明，一个理论设计十分合理的电子电路，若安装不当，则会严重影响电路的性能，甚至使电路根本无法工作。因此，电子电路的结构布局，元器件的安装位置，线路的走向及连接点的可靠性等实际焊接技术，都是完成电子电路设计的重要环节。1. 整体结构布局和元件的安装在电子电路安装的过程中，

25、整体结构的布局和元器件的安装位置，首先应考虑电气性能上的合理性，其次要尽可能注意整齐美观，即具体注意下述6 点。（ 1）要按单元电路分块来进行整体布局，要根据电路板或面包板的面积，合理安置元器件的密度。当电路比较复杂时，可由几块电路板组合而成，相互之间在用连线或电路板插座连成整体。要充分利用每块电路板的使用面积，并尽量减少相互之间的连线。因此，可按电路功能的不同来分配电路板。（ 2）元器件的安装要便于调试、测量和更换。同一单元电路中相邻的元器件，在安装时原则上应就近安置。不同放大级的元器件不能混在一起，输入级和输出级之间的元器件不能靠近，以免引起前、后级之间的的寄生耦合，是干扰和噪声增大，甚至

26、产生寄生振荡。（ 3）对于大功率放大管等发热元器件的安置，要尽可能靠近电路板的边缘，有利于散热，必要时要加装散热器。为保证电路稳定工作，晶体管、热敏器件等对温度敏感的元器件要尽量远离发热元器件。（ 4）元器件的型号、参数等标志安装时一律向外，以便检查方便识别。元器件在电路板上的安装方向原则上应横平竖直。插接集成电路时首先要认清引脚的排列方向，所有集成电路的插入方向应该保持一致，集成芯片上有缺口的或者有小圆点标记的一端一般放置在左侧。（ 5）对于有磁场产生相互影响和干扰的元器件，应尽可能分开或采取自身屏蔽。若有输入变压器和输出变压器时，应将两者相互垂直安装。（ 6）对于较重的元器件（如变压器）应

27、优先安装，且安装时高度要尽可能降低，使重心贴近电路板。对于各种可调的元器件应安置在便于调节的位置。2. 合理布线电子电路布线是否合理，不仅影响其外观，而且影响电子电路的主要性能。电路中（特别是较高频率的电路）常见的自激振荡，往往是由于布线不合理所致。对电子线路的布线要求如下：（1）布线要贴近电路板，不应悬空，更不要跨接在元器件的上面，走线之间要避免相互重叠，电源线不要紧靠有源器件的引脚，以免不小心造成短路。（2）所有布线要直线排列，并做到横平竖直，以免小分布参数对电路的影响，走线要尽可能短，信号线尽量不要形成闭合回路。信号线之间、信号线与电源线之间不要平行走线，以防止产生寄生耦合而引起电路自激

28、。（3）要尽可能选用不同颜色的导线布线，以方便测量和检查，且使布线整齐美观。通常用红色线接电源正极，用蓝色线或黑色线接电源负极，地线一般用黑色线。（4）地线（公共端）是所有信号共同使用的通路。为了减少信号通过公共阻抗的耦合，地线要求选用较粗的导线，对于高频信号，输出级与输入级不允许共用一条地线。在多级放大电路中，各放大级的接地元件要尽量采用一点接地的方式。各种高频和低频的去耦电容器的接地端，要尽量远离输入级的接地点。（5）布线时一般先布置电源线和地线，再布置信号线。布线时要根据电路图或装配图，从输入级到输出级逐级布线。3. 电路板的焊接电子电路性能的好坏，既与电路的设计和元器件的质量有关，还与

29、电路的安装焊接质量有关。在电路板上焊接电子元器件，是安装焊接电子电路常用的方法，其质量不单取决于焊接材料和焊机工具，还取决于焊接技术。焊接工艺将直接影响焊接质量，直接决定电子电路的整体性能。对于设计者来说，务必要求焊接牢固，不要有虚焊，一旦存在虚焊将会给电路带来严重的隐患，会给调试和检修工作带来极大的麻烦。对于高质量的焊点来说，出焊接牢固外，还应光亮、圆滑、焊点大小适中，其主要操作如下。(1) 清除焊件表面的金属氧化物。由于焊锡不能浸润金属氧化物，因此，电子元器件和导线在焊接前都必须将表面刮干净（镀铂金和镀银等焊件不必刮），使金属表面呈现光泽，并及时镀上一层锡膜。去掉氧化物后焊件不要用手触摸，

30、避免焊件因手上的的汗迹导致重新被氧化。（2）控制焊接温度和焊接时间。由于不同的焊件有不同的导热率和热容量，因此，可焊性也不同。在焊接时应该根据不同的焊接对象控制不同的焊接时间，从而控制焊点的温度。焊接时间太短，温度不够，则焊锡呈“豆腐渣”状或粘不上，这样的焊点容易出现虚焊。反之，焊接时间过长，温度过高，则一方面容易烫坏元器件；另一方面使焊剂失效，焊点不容易存锡，引起电路短路。（3）掌握正确的焊接方法。焊接时，待烙铁加热到一定温度后，在烙铁的刀口处蘸上适量的焊锡，放在被焊接物件的位置上，并保持合适的角度，当形成适当的焊点后，电烙铁沿焊件的引脚方向离开。焊接时必须扶穏焊件，在焊锡未凝固前不得晃动焊

31、件，避免造成虚焊。当焊接类似于pn 结等怕热元器件时，可用镊子夹住其引脚帮助散热。焊接完毕之后应该认真检查焊点，以确保焊接的质量。（4）掌握焊点中焊锡的用量。焊点中的焊锡太少，则焊接不牢固，若用量过多，则在焊点上容易形成焊锡积累过多堆积，这不但容易形成假焊或造成电路短路。而且有损美观。因此，在焊接上带锡的多少（或烙铁头沾锡的多少）要根据焊点的大小来决定。一般以能包住被焊元器件引脚并形成一个圆滑的焊点为宜。4. 电子电路的调试电子电路的调试过程就是利用符合指标要求的各种电子测量仪器，如示波器、万用表、信号发生器、频率计、逻辑分析仪等，对安装好的电子电子电路或电子装置进行调试，以保证电路和装置能够

32、正常工作，同时好要判断其性能的好坏，各项指标是否符要求等。因此，调试必须按一定的方法和步骤进行。（1）不通电检查。电路安装完毕后，不要急着通电，应首先认真检查接线是否正确，包括多线，少线，错线等尤其是电源电路不能接错或接反，以免烧坏电路或元器件。查线的方法一般有两种：一种是按照设计电路的接线图来检查电路，在安装好的电路中安电路图一一对照检查连线；另外一种是按实际线路，对照电路设计原理图，按照两个元件接线之间的连线去检查。无论哪一种方法，在检查中都要对自己检查过的连线做好标记。使用万用表对检查连线有大的帮助。（2）直观检查。连线检查完毕后，直观检查电源线、地线、信号线、元器件连线端之间有无断路，

33、连线处有无接触不良，二极管、晶体管、电解电容等有极性元器件引线端有无接错、反接，集成块是否插对。（3）通电检查。将经过准确检查测量的电源电压加入电路，但暂不要接入信号源线号。电源接通后，先观察有无异常现象，包括有无异常气味、有无冒烟、触摸元器件是否有发热现象和电源是否有短路现象等。如果出现异常现象，应该立刻切断电源，排除故障后方可重新通电。（4）分块调试。它包括分块测试和调试两个部分。测试是安装后对电路的参数及工作状态进行测量；调整则是在测试的基础上对电路的结构或参数进行修正，使之满足设计要求。为了使测试能够顺利进行，设计电路图上应标出各点的电位值、相应的波形及其它参数值。调试的方法有两种：第

34、一种是采用边安装边调试的方法，也就是将复杂的电路按原理图上的功能分块进行调试，在分块调试的基础上逐步扩大调试范围，最后完成整体电路的调试，采用这种方法能及时发现问题解决问题，这是常用的方法，对于新设计的电路尤为有效；第二种方法是在整体电路安装完毕之后实行一次性调试，该方法适合与简单电路或定型的电子产品。分块调试是将电路按功能划分成不同的模块，分别对每一模块进行调试的方法。调试的程序与信号的流向相对应，可把前一模块的输出信号看作后一模块的出入信号，前、后级各模块调试好以后，为最好的联调创造条件。分块调试又分为静态调试和动态调试两种类型。静态调试是指在没外加信号的条件下测试电路各点的电位，例如测试

35、模拟电路的静态工作点，数字电路的各输入、输出量电平及逻辑关系等，将测试结果数据与设计值进行比较，若超出指标范围，则分析产生的原因，并进行处理。动态测试可以利用前级的输出信号作后级的输入信号，也可以利用信号发生器的输出信号注入待调试电路的输入端，来检查电路的功能和各种指标是否满足设计的要求，包括信号的幅值、波形的形状、相移、频率、放大倍数和输出动态范围等。模拟电路比较复杂，而对数字电路来说，由于集成度较高，一般调试的工作量不大，只要元器件选择合适，逻辑关系就不会出现异常。将静态、动态的测试结果与设计指标进行比较，进一步分析后对电路参数实施合理的修正。（5）整机联调。对于复杂电子电路系统，在分块调

36、试的过程中，由于是在逐步扩大范围，固实际上已经完成了某些局部的联调工作。只要做好各功能模块之间接口电路的调试工作，再将全部电路连通，就可以实现整个电路的联调，整机联调只需要观察动态结果，即将各种测量仪器及系统本身显示部分所提供的数据与设计指标逐一比较，找出问题，然后进一步修改电路参数，直到完全符合设计要求为止。调试的过程不能单凭感觉和印象，要始终借助仪器观察。（6）调试注意事项：测试过之前要熟悉各种测量仪器的使用方法，并对一起进行校准，避免由于仪器误差或使用不当而得出错误的判断。在调试过程中，发现器件或连线的问题需要更换或修改的时候，应关闭电源，待更换完毕检查无误后方可重新通电。测试仪器和被测

37、电路应有良好的公地，只有是仪器和电路之间建立一个公共的参考点，测量才是准确的。在测试过程，不但要认真观察和检测，还要认真记录，包括记录测量数据、波形、频率、相位关系等。必要时在记录之中应附加说明，尤其是那些和设计不符合的现象更是记录的重点。根据记录的数据才能经实测值与理论值加以定量的比较，从中发现问题，加以改进，最终完善设计方案。安装和调试要有严谨的科学作风，不能抱有侥幸的心理。出现故障时，要认真查找故障原因，冷静做出判断，切不可一遇到解决不了的故障时就拆线重新安装。因为重新安装的线路仍然可能存在各种问题，若是设计原理上有问题，不是重新安装电路就能解决的。1.1.4模拟电子电路故障的一般方法1

38、. 模拟电子系统故障产生的原因（1）电路连接错误。元器件使用错误或引脚接错，电路连接错误等实际安装接线电路与设计的原理电路图有不符的情路况。(2) 安装和布线不当。例如，安装时线路走向不合理或出现断线，集成电路方向插反或闲置输入端处理不当。(3) 元器件、实验电路板或搭接电路的面包板损坏。电子系统通常出现很多包括集成芯片在内的许多元器件安装在实验电路板或印制电路板上，这些元器件只要有一个损坏或印制电路板中的铜箔连接线有一处断裂，都将造成电路故障。对于面包板内部的开路、短路等现象，必将造成电路故障。（4）测试操作错误。测试点位置接错、测试仪器的连接方法不当、测试线断线或接触不良、测试仪器本身存在

39、故障、测试方法不当等都可能会造成电子系统调试过程中的故障。（5）工作环境不当。电子系统在高温或严寒环境下工作，特别是在强干扰环境下工作将受到严重的影响，严重时将使电子系统无法工作。2. 查找故障电路（1）查找故障电路时各种图表的使用。不管查找电路故障的程序如何，所遵循的原则都是相同的，即通过逻辑推理、判断和合理的测试，不断被缩小故障范围，这一过程必将减少测试工作量，因此可节省时间，同时可以减少错误。由于方框图标识了各种电路模块所处的地位，所以，方框图是查找故障的方便工具之一。当然也可以用电路原理来进行故障诊断工作，无论是哪种图，如果能识别电路组合和单元电路，则诊断工作就会十分方便。若带诊断的电

40、子系统的电路图为电路组合而不是单元电路，则通过对电路组合的输入和输出信号测试就可以判定电路组合的故障。信号路径、信号特征（波形、幅度、频率等）和沿信号路径各电路的调节和控制装置是诊断电子系统故障的三个主要信息。（2）从后向前的测试方法。从后向前测试电路的方法意味着进行动态测量时从输出部分着手，如图1.9所示。随后，向输入端方向进行检查，直到发现正确的信号（对数字设备则为代码），这时下一级电路就可能是有故障的电路。图 1.9 从后向前测试电路的方法（3）信号注入测试方法。当一个有故障的电路影响到前一级的输出或者是设备没有正常输函数发生器接收电路c r2 r1 输入第一级第二级第三级已坏第四级输出

41、检查方向此处信号正确此处无输出图 1.10 利用电容器和分压器来获得所需的直流偏置入时，故障查找必须用函数信号发生器将信号注入该设备，这个信号尽可能与其工作信号接近。当所测电路需要一个叠加在直流电平上的交流信号时，应使用函数信号发生器上的位置控制器，以便提供一个有限的直流电平。如果直流偏置调节范围不大，就可以充分利用分压器和电容器来获得所需的直流偏置，如图1.10所示。（4）一半分开测试法。一半分开测试法是指在一个由许多级的复杂电路的终点处检查输出，并以此再次余下的电路级的中点处进行检查。例如，一个8 级电路假设在第七处出现故障，应采取下述步骤：在检查电源正常后，第一步检查整体电路的中点第四级

42、的输出端，若发现第四级输出正常，则第二步应检查第五级与最后一级中点，即第六级的输出。若发现第六级输出正常，则第三部应检查第7 级的输出，则可发现第七级输出信号异常，则故障发生在第七级。此法最适用于各独立的串联设备，如无线电接收机和发射机等。（5）断开环路测试方法。可以改变在环路断开点注入的直流电压或信号，以检查整个电路图 1.11 断开环路法用于锁相电路环测试示意图对变化的信是否有适合的响应。在正常情况下，环路应在便于注入低功率信号的地方断开。该测试法用于锁相环电路的测试，其示意图如图1.11所示。在断开环路之前，要检查电源和基准振荡器的输出f0是否正常。如果 f0 不正常或不稳定，甚至没有信

43、号输出，就可以确诊是vco （压控振荡器）出了故障。（6）隔开测试法。复杂的电子系统一般都是由不同功能的子系统组合而成的，整个系统可能太复杂而不能立即确定故障，但是每个子系统通常可以独立采用前述方法之一来检查。当诊断出有故障的子系统后，该子系统又可以采用前述的方法来查找出故障的具体位置。所有子系统的故障部位确定后，整个复杂系统的故障就可以确定了。（7）与已知的正常电路比较法。为了识别错误的输出信号，将它与正常工作的电路输出信号进行比较，或将输出信号与相关手册资料中的标准做出比较，或同相似的、能正常工作的装置的输出做出比较，以判断设计的电子电路是否完好。这种方法对于以微处理器为基础的电子系统特别

44、有效。（8）信号跟踪法与信号替代法。信号跟踪法使用监测装置考察各测试点的信号。监测装置包括示波器、频率计、万用表或喇叭。进行信号跟踪时，首先要在以固定点上加入信号，信号可以利用外部仪器产生，也可以利用电子系统中的正常信号。然后利用监测装置的输入探头，在测试端子上逐点测量。信号跟踪法多用于振荡器，频率合成器、无线电信号发射机和高频放大器等，因为这些电路产生和放大信号，所以便于跟踪，无需替代。基准振荡器相位比较器低通滤波压控振荡器vco 分频n 被检测的相位比较器输出注入的可变直流电压fr=fo/n ft fo 信号替代法是将信还发生器产生的仿真信号加到电路组合的各测试端子上，而在一固点上加入监控

45、设备。监控设备可以用专门的测量仪器，如示波器、毫伏表等，也可用被测电子系统中的指示仪器，如crt 、电压表等，进行测试时，注入信号点将依次一点一点的移动。信号替代法多用于无线电信号接收机中的高放、中放、噪声抑制、静噪和音频放大电路中。“信号跟踪法”和“信号替代法”在故障诊断时常常被同时使用。（9）集成电路和接插件设备中故障的查找。在现代电子产品设计中，往往优先考虑到采用集成电路。例如，在通信设备中，整个电路中方电路或噪声抑制放大电路仅用一块集成电路代替，在视频通信接收机中，整个音频电路和视频电路同样采用一块集成电路代替。除变压器外的所有部件都可以集成在一块模块中，模块组件可以是插入的，也可能是

46、焊接在电路板上。在运用集成电路（或模块）内部的某一元器件（或单元电路）。由于集成电路（或模块）内的单个元器件是不能更换的，因此，就没有进一步检测内部故障的必要。固态密封组件和集成电路，只能整片或整个模块组件一起更换。3. 确定故障部位故障诊断的最后一步，是借助测试仪器对故障电路的各个支路和节点进行测试，识别和确诊故障的部位直至确诊有故障的元器件。（1）波形测试法。分析电路或有源元器件的输出波形（如波形的幅度、频率、相位、形状等）可准确的确诊有故障的支路。因为故障的症状与波形常有一定的对应关系，电路完全毁坏时，会导致无波形输出，电路性能差会导致波形差或失真。如果使用设计图纸上给出的波形作为标准，

47、则应注意按其规定的方法进行测试。通常在电子产品设计图纸上已标明信号的输入位置、典型信号的幅值等。（2）电压测试法。在波形不正常的地方往往电压值也不会正常。将实际测试值的电压值与设计图纸上各处的正常值相比较，有助于找出故障的支路。在测量电压时，要得到与设计图纸中理论值完全相同的知识非常困难的，那么应该接近到什么程度呢？应考虑下面4 个方面的因素：电阻值的误差可能是5% ， 10% 和 20% ，某些关键电路中电阻的误差小于1% 。因此，元器件上允许误差标记和色码是同等重要的。晶体管的特性有相当宽的变化范围，因此也是测量值与标称值造成误差的重要因素。多数电压表的精确度为5%-10% ，所以，测量仪

48、表的精度也是产生误差的因素。通常许多电路的电压源电压误差在10%-20% 的范围，所以要先测试电源电压，并做到心中有数是非常重要的。由于电路性能超出允许误差的这类故障可能只因其电路电压的微小变化，所以单凭电压测量值来诊断故障部位是很困难的。（3）电阻测量法。做完波形和电压测量以后，在有源器件的相对点上进行电阻测量常常有助于查找故障点。电阻测量应在不加电压的状态下进行，可以测量有源器件各引脚对地（或机壳）的电阻，也可以测量电路中任何两点之间的电阻。在测量可变电阻时，位置一定要调准确。三极管的pn节相当于一个二极管，当pn结上加正向电压时，二极管导通，测量到的是正向节间电阻。在测量电路中的电阻之前

49、，应先对滤波电容放电。1.1.5.模拟电子电路中的电磁干扰与抑制抗电磁干扰一直是电子电路上设计中的一个非常重要的内容，因为与具体电路和应用环境有着密切的关系。1. 电子电路常见的干扰电磁干扰是影响电子电路的稳定、可靠工作的重要因素。干扰源可来自电子系统的内部，也可以来自电子系统的外部。电子系统内部的噪声信号，尤其是功率级内高频振荡电路和开关电路所产生的噪声信号是系统内部的主要干扰源。电子系统周围的大功率电子设备的启停，及自然雷电所产生的干扰信号则是构成电子系统外部的主要干扰源。干扰是客观存在的，在工业现场又是不可避免的，电子电子电路设计只能适应环境、抑制干扰、加强抗干扰能力，以保证电子电路的可

50、靠运行。抗干扰技术主要是从干扰进入电子系统的通路上来采取抑制措施。根据干扰产拨通道，干扰主要分为：（1）来自电网的干扰。（2）来自信号通道的干扰。（3）来自地线的干扰。（4）来自空间电磁辐射的干扰。上述 4 种干扰中，危害最大的是第（1）、第（ 3）种干扰，其次是第（2）种干扰。2. 常用的抗干扰措施(1) 关于抗电网干扰的措施。大多数电子电路的直流电源都是由电网交流电源经整流滤波、稳压后提供的。若电子系统附近有大型电力设备接入同一交流电源线上，那么电流设备的启停将产生很高的浪涌电压叠加在50hz 的电网电压上。此外，雷电感应也在电网上产生强烈的高频浪涌电压，其幅值可以达到电网电压的几倍到几十

51、倍。这些干扰信号沿交流电源进入电子系统，使电子电路工作不稳定。常采用的抗干扰措施有以下几种：采用交流稳压器。用来保证供电的稳定性，防止电源系统的过电压与欠电压，有利于提高整个电子系统的可靠性。由于交流稳压器比较贵，只用于较大型的电子系统及干扰要求比较高的场合，在一些小型电子电路中一般不采用，避免制造成本太高。采用带有屏蔽层的电源变压器。由于高频干扰信号通过电源变压器的主要转播通道是初级线圈与次级线圈之间的分布电容，而不是初、次级线圈之间的电磁耦合。因此，在初、次级之间加一个金属屏蔽层，并将屏蔽接地，可有效地减小分布电容值，从而有效的抑制高频干扰信号通过电源变压器进入次级线圈。接电源滤波器。将它

52、接在电源变压器的输入端，其特性是让交流50hz 的基波通过，而滤去高频干扰信号，改善电源波形。在市场上可以购到体积小、价格合理的电源滤波器（emi）。双 t 滤波器。它接在整流电路之后，其作用是阻止50hz工频干扰或其他固定频率的干扰信号进入电子电路。双t滤波电路参数计算公式为f=1/2 rc （1.3 ）电容滤波，采用0.01-0.1uf （代码104-105 ）的瓷片电容器，并接在直流稳压电路的输入端、输出端。集成芯片的引脚上，用来滤初高频干扰。（2）关于抗地线干扰的措施。地线干扰是存在于电子系统内部干扰。由于电子系统内个部分电路往往共用一个直流电源，或者使用多个电源，但不同电源之间往往共

53、接一个公共地。因此，当部分电路电流通过公共地电阻时便产生电压降，此电压降便成为各部分之间相互影响的噪声干扰信号，则称为地线干扰。抗地线干扰的措施有以下几种。尽量采用一点接地，几个部分电路的地自成一体后再分别接到公共地的一点上，由于印制电路板采用此方法不方便布线，而都是采用串联接法，为了减少地线噪声干扰，可适当加大地线的宽度。强信号电路和弱信号电路的地应分开，然后再在一点上接公共地。模拟信号地和数字信号地也应分开，然后再在一点上接公共地，两者不得交叉混连。不论采用哪种方式接地，接地线应短而粗，以减少接地电阻。（3）关于抗信号通道干扰的措施。在远距离测量、控制和通信中，电子系统的输入和输出信号长、

54、线间距离近，信号在此长距离传输过程中容易受到干扰。导致所传输的线号发生畸变，从而影响电子电路的正常工作。长距离传输信号所遇到的干扰有以下几种。周围空间的电磁场对长导线的电磁干扰。信号线越长及周围的电磁场越强，则干扰强度越大。信号间的干扰。当信号强线与信号弱线靠的很近时，通过线间分布电容和互感产生线间干扰。信号线尖越近和线越长，串扰强度越大。长信号的地线干扰。信号线越长说明信号源与电子系统的距离越远，则信号地线也越长，既地线电阻越大，会导致信号源的电子电路的地不是等位的，而形成较大的电位差，此电位差构成长线信号的地线干扰信号。针对上述信号通道的干扰，常用的抗干扰措施如下：（1）使用双绞线传输。即每个信号都采用两条互绞的导线进行传输，其中一条是信号线，另外一条是