数字电子设备故障的检修

1、2.4 数字电子设备故障的检修本次重点内容：1、数字电子设备的基本问题。2、集成电路故障。3、故障的检修步骤教学过程2.4.1 概述： 查找和修理设备故障的过程 , 叫作故障检修。 在电子设备中,经常出现的故障检修主要有两类: 第一类是已经组装好的数字电子设备不工作。例如一台样机 , 它是为了对已经设计好的电路进行功能和特性测试而装在试验板上的模型机 。 第二类需要进行故障检修的设备,是在各种场合和环境,曾经是正常工作的设备 , 现在出了故障,需要进行检修。2.4.2 数字电子设备的基本问题导致数字电子设备故障,正常情况下有两个方面的问题,一是操作人员操作问题 , 另一方面是设备中的问题,而设

2、备中的问题又有些是设计和制造中的问题,一共归结成八个问题。1. 操作人员问题 在使用数字电子设备时,最常见的一个情况是操作不合要求。由于操作人员没有弄清楚怎样使用设备,或者不理解他所得到的结果,于是他怀疑设备出了故障,但实际上设备能正常地工作。要解决这个问题,必须教会和训练操作人员怎样正确地操作设备。2. 结构差错： 结构差错是数字电子设备在样机设计中或制造中出现的一种问题。比如刚下线的产品,电路不能正常工作。通常主要原因是一种结构差错,包括产品设计和生产工艺设计上的错误及生产组装线上的连线差错、元件选择差错或元件质量问题,以及诸如焊接不良等组装技术差错等造成的问题。3. 电源故障 ：数字电子

3、设备出问题的一个最常见原因是电源。所有的数字电子设备都含有一个电源部分,通过这部分把交流电压变为精确的、并且是稳定的直流电压 , 供给各个电路。由于电源部分 通常含有大电流和高电压,所以常发生故障。电源发生故障后,设备就不能正常工作了。电源故障是最易于解决或修理的,因而电源问题是一般问题。4. 元件失效 ：元件失效是数字电子设备的另一个常见的问题。由于电子元件本身的质量存在问题 , 或者由于设计差错带来的使用不当(例如,过载),都会使元件失效。实际使用中各种元件出问题的多少是有很大差异的,一台设备就有那么几处、那么几个元件常出问题,而有的几乎不出问题。对于机电部件,例如,经常使用的控制开关,由

4、于磨损,所以容易损坏。任何经常使用的东西 ,总是比不常用的更易于损坏。事实上,在数字电子设备中机械部件的失效多于电子元件的失效。所以,在检修电子设备时,应首先检查机械和机电部件,因为它们最有可能出毛病。电子元件的故障通常少于机械部件,而且,集成电路是电子元件中相当可靠的一种 , 但它们有时也会出毛病。印制电路板特别可靠,除非滥用,否则几乎不会发生问题。所以,它们在失效率上的排位靠后。5. 与定时有关的问题这是一类最难查找的问题。对于大多数数字电子设备来说,时钟频率 , 传送时延以及其他定时特征是极其重要的。 如果时钟频率有一些变化,或者某个元件引起定时误差,那就可能会出现问题。由于电压或频率发

5、生变化及元件的老化也会产生问题。6. 噪音问题噪音是数字电子设备故障的另一个来源,噪音能使设备工作失灵。噪音是引入设备的某种外来信号,如来自交流线上大电流和电压波动产生的脉冲；来自设备附近磁场 ；来自无线电和电视发送设备的射频干扰；电源滤波器质量不好；包括测试装置在内的外部设备连接不当,都能产生噪音。如果噪音不是连续的,而是断断续续地随机出现,这种问题易于分析,但难以排除。特别在一个噪音环境中,设备的使用不当,会出现大的麻烦。许多噪音问题可以由良好的初始设计而避免。7. 环境故障这种故障是设备所处的工作环境带来的。例如,恶劣的环境能使设备失效。灰尘、油、润滑脂、化学物质、含盐的气体等,以及诸如

6、此类的东西 , 都能够引起设备失效。又如过度的震动,也会使设备产生故障。另外像损伤接插件、弄断导线、或者弄脏开关接点等都可能引起设备故障。另一类环境问题是温度。电子设备对温度都很敏感,许多电子设备在设计时只限其工作在 一个变化相对窄的温度范围内。 如果环境温度大大地超过了许可的范围,那么设备的工作就会出现不正常的现象。例如,设备在极冷的环境温度条件下工作,就会出问题； 在极度的高热环境 温度下工作 , 也能使电子设备工作不正常。使电子设备发生故障的最常见的环境条件是高温 ,许多电子设备在设计时就考虑了避免使 设备受热问题。设计者通过适当地采用通风孔、散热器(片),并在许多情况下还采用了风扇 ,

7、尽可能的做到排除设备自身产生的额外热量。8. 机械问题 像开关、继电器和其他的机械部件经常出故障。连线和接插件也可看作是机械部件。插件有可能受到腐蚀或弄断。连线有可能在接头处或其他某些地方断开。任何时候移动设备,或者 设备处在某些工作情况下,都有可能使接插件和连线发生故障。在电子设备中,接插件松动以及接触不良,造成设备故障的现象相当普遍。2.4.3 集成电路故障电子元件的故障通常少于机械部件的故障 ,集成电路是相当可靠的 ,但它们有时也会出毛病。当元件失效使设备出故障时 ,则很可能是数字集成电路的问题。集成电路的失效可能是内部原因 ,也可能是外部因素。下面逐一加以说明：(一)、内部可能的原因(

8、1) 芯片与输入或输出端线断开 , 即集成电路的输入、输出开路。芯片和集成电路端线在外壳内的连接断开。芯片与集成电路端线之间是一些细微的线 , 接点经过熔焊连接 , 细线及熔接点容易烧断。如果其中某一个点连接断开 , 形成开路 , 输入或输出与外部 电路之间就失去了连接。(2) 输入和输出与地或 Vcc 短路 。输入和输出与地或 Vcc 的引线短路 , 较常出现的是集成电路外壳内的某一根连线或其断头与邻近线接触 , 或与管壳接触形成短路 , 因 此极易造成外部电源或芯片中的电路损坏。(3) 输入之间或输出之间的短路。输入与输入短路 , 这往往是当初制造时出的问题。(4) 元件或电路失效。 芯片

9、自身损坏 ,可能是其内部某一元件出问题 , 通常的情况是不对集成电路作完全的诊断 , 而是用另一芯片取而代之。对于修理设备来说,没有必要去研究集成电路。的内部故障原因。(二)、外部可能的原因(1) 某一个端线与电源、 Vcc 或地短路,集成电路的外部短路、开路以及元件失效也会产生与集成电路内部问题的同样效果。(2) 某两个或更多的端线短路。(3) 插座、印制电路板、接插件、导线开路。(4) 外部电路问题。2.4.3 故障的检修步骤检修数字电子设备基本上分四步,这四步是:(1) 收集资料。 (2) 查找问题。 (3) 进行修理。 (4) 测试电路工作情况。（一）收集有关资料这些资料包括 : (l

10、) 关于设备的文件。这是指全部操作和维护手册、逻辑图和原理图、操作和作业程序 , 以 及相关的信息。 (2) 一些围绕待修设备的使用和维修的有价值的资料。例如 ，修理和维护工作记录。（二）查找问题 故障检修时主要的一步工作是查找问题。 分离故障一般按如下步骤操作 。1. 测试设备或电路开机试着去操作或试验设备 , 确切地观察和测定出设备的故障 。2. 首先检查简单的和明显的项目假定已经发现什么地方出了毛病,那下一件要做的事情是检查明显的和简单的问题 , 检查测量仪表的旋钮位置和显示,同时还要注意检查连线是否有接触不良或断线现象。3. 进行诊断测试对某些设备而言,比如微型计算机,存储在软盘上或盒

11、式磁带上或光盘上的诊断程序对管理计算机是有效的。要充分利用帮助寻找诊断程序 , 帮助寻找具体的故障。在另外一种设备中,诊断程序是装在机器内的,通过开关控制,即可实现机器自测。4. 感官判断进行处理通过感官进行检查,可以帮助我们迅速地找到问题,可眼看、手摸、鼻闻和耳昕来寻找问题。通过注视观察,有可能会发现断了的连线或烧坏的元件；也可能会看到集成电路没有插在插座上、印制电路板被拔了出来；还可能会看到诸如多芯导线断开、过多地积蓄了脏东西或灰尘、风 扇不运转或其他许多类似的现象。产生一种特殊的气味 , 这就很快地暴露了问题。用手去触摸电路中的元件 , 也能给我们提供一些线索。如果一个元件过热 , 就意

12、味着有问题。当用手轻轻地触摸集成电路时 , 感到其温度过热 , 那就说明这块电路板工作不正常了。5. 检查电源 这是很重要的一步,因为没有正常的工作电压,设备就不能正常工作。(1) 检查交流电源线是否已经插在市电插座上了,确信交流电源是正常的。 (2) 检查直流电源输出,并测量直流电压。6. 检查时钟脉冲检查电路时,首先要检查的是时钟脉冲。如果时钟脉冲发生器不工作,系统也就无法运行。通过可用的文件资料,找到时钟脉冲发生器, 检查其输出,检查时钟脉冲最好的方法是用示波器。检查时钟脉冲发生器的输出,看时钟脉冲发生器是否在工作； 时钟脉冲发生器的输出电平 是否正确； 脉冲频率是否正确。7. 用信号检

13、寻线路故障的方法检查 如果时钟脉冲正常 , 即可开始进行下一步的故障检查。 所谓用信号检寻线路故障的方法,是从输入到输出, 跟踪逻辑信号,注意看必然会发生的每一个现象。首先检查设备接收信号,然后看电路的其他部分是否能正确地传输信号。最后检验 数据显示在用信号检寻故障的过程中,有可能会发现某种问题,由此可以找到问题出在那里。8. 替换法如果有可用的备用板,那么就可以换下工作似乎不正常的板,而用 一个新的来代替它。这种简单的替换是一种好办法, 过这种方法常能使设备很快地工作起来。这种方法也适用于集成电路。如果用替换法还不能解决问题,那就要采用各种测试仪器,经过详细的测试,最终会检查出问题。两种基本

14、的数字测试方法:静态法和动态法静态法。 去掉时钟脉冲, 所有的逻辑电平都保持稳定。然后用万用表或逻辑探针来测逻辑 电平。在许多系统中 , 允许去掉时钟脉冲,用一个手动按钮来代之。此时,只要每按一次按钮,即可使电路产生一个脉冲。这就许可通过一个典型的操作顺序来进行检查,最后找到故障点。静态法测量用标准的电压表 , 也可用数字万用表。动态法 : 允许时钟脉冲正常地控制系统。 通过示波器、逻辑探针或逻辑分析仪来找出问题。 动态测试比静态测试在技术上要求高。通常多数设备处在动态工作条件下 ,最好是在设备运行时寻找问题。所以,经常大量使用的还是动态测试法。（三）进行修理 大量的经常性的修理工作是更换不能

15、正常工作的元件,比如换一块新的集成电路。修理过程中,有两个方面要特别注意:1. 注意作好焊开和焊接工作 在焊开元件时要特别小心,防止损坏印制电路板。在更换元件时,首先是把元件焊开。去掉旧的元件 ,即可把新集成电路插入。此时一定要注意集成电路插入的方向,千万不能把元件插反。2. 正确地使用 MOS 器件 要注意的是MOS集成电路的使用。MOS 器件容易受静电的影响,处理不当就会造成损坏。新MOS器件总是包在导电的材料中,并把它所有的端线都互相短接。在处理和安放这种器件时,必须要小心。一般是通过良好的接地避免出问题 , 另外有两个简便易行的措施可以采用 : (1) 把正在使用的印制电路极和烙铁都接地。(2) 装配线上的工人们 , 可以