电子设备的调试技术及故障排查方法_张小勇.pdf

测试工具2022.24951 准备工作1.1 文件准备文件需准备设备签署有效的技术文件和调试记录表。技术文件是调试工作的依据，需准备产品规范或技术条件、调试说明书、电原理图、电装配图、工艺文件等。调试记录表是调试过程的成果体现，也是进行调整再测量的依据，是非常重要的过程文件。1.2 仪器及调试工装准备根据调试说明书准备好所需仪器，常用仪器如可编程交直流电源、数字万用表、光功率计、光衰减器、示波器、误码仪、频谱分析仪等，仪器应在计量有效期内，测量精度满足待调设备的技术规范。根据被调设备的业务接口类型，选择合适的测试线缆、调试工装，并检查其可用性。1.3 调试场地准备调试场地应干净整洁，通风良好。温度满足室温要求。相对湿度满足 30 75区间，相对湿度低于 30时，应采取更严格的措施，防止静电放电导致敏感器件性能劣化和破坏。调试场地应具有良好的接地系统,电子接地系统通过接地体与大地保持良好的电气连接，接地电阻应满足使用要求，而且越小越好，一般应不大于 10。调试场地应安装漏电保护开关和过载保护装置等安全防护措施。调试场地的防静电设施应完好且正常工作。1.4 调试人员要求调试人员都应经过有关电子技术知识、产品调试知识的培训，经考核合格后持证上岗；调试人员应能熟练操作调试工装、仪器设备，并可进行日常维护工作；调试人员应认真阅读技术文件，掌握待调设备的基本原理，熟悉设备的功能和性能指标，了解相关的测量方法以及需要的工装和仪器，严格按要求操作；调试人员应能准确进行调试记录，及时发现调试过程中出现的质量问题。1.5 调试平台搭建调试应遵循先单板（模块）后整机的顺序，因此在调试单板或模块时应搭建调试平台，将所用仪器仪表、调试工装、测试线缆按要求连接好，每次只调试一种单板或模块，其他陪测板应完好且保持不变，以便快速筛选故障板。2 调试过程电子设备调试步骤如图 1 所示。2.1 单元板调试2.1.1 单元板加电前检查加电前检查的目的是排除非隐性故障，确保单元板加电后不发生元器件烧毁、电路板报废等严重事件发生。加电前应仔细检查单元板有无明显损坏，连接器压接是否完好，电电子设备的调试技术及故障排查方法张小勇（中国电子科技集团公司第三十四研究所，广西桂林，541004）摘要：文章根据作者多年电子设备的调试工作经历，从调试准备工作、调试过程到故障排查三个方面总结了电子设备调试的基本思路和调试技术以及调试过程中出现故障的排查方法和技巧，用以指导调试人员开展工作，提升调试人员技术水平。关键词：电子设备；质量；调试技术；故障排查；方法和技巧中图分类号：TM93 文献标识码：ADebuggingtechnologyandtroubleshootingmethodofelectronicequipmentZhang Xiaoyong （No.thirty-four Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Guilin Guangxi,541004）Abstract:Based on the authors many years of experience in the debugging of electronic equipment,this paper summarizes the basic ideas and techniques of the debugging of electronic equipment from three aspects,namely,the debugging preparation,the debugging process and troubleshooting,as well as the troubleshooting methods and techniques in the debugging process,so as to guide the debugging personnel to carry out the work and improve the technical level of the debugging personnel.Keywords:electronic equipment;Quality;Debugging technology;Troubleshooting;Methods and techniquesDOI:10.16520/ki.1000-8519.2022.24.037测试工具2022.2496路板上各器件是否存在方向焊错、桥接、虚焊、漏焊等现象；用数字万用表检查电路板的各电源信号与地之间、电源信号之间是否存在短路现象，阻值是否正常。调试调试准备工作单元板调试整机调试单元板加电前检查工作电压测量软件灌装信号测量调整单元板功能、性能调试整机加电前检查整机功能、性能调试网管软件调试图 1 电子设备调试步骤2.1.2 工作电压测量测量工作电压的目的是排除隐性故障，部分元器件存在内部晶体管短路，会拉低相应的工作电压。应按照调试说明书的要求，对照单元板图纸，找到电压测量点，使用数字万用表逐一测量各个工作电压是否在规定的范围内。2.1.3 软件灌装目前的电子设备逐渐向功能多、智能化方向发展，基本上都由超大规模集成电路组成，如 CPU、FPGA 等芯片需要灌装软件才能工作。针对 CPU 嵌入式操作系统软件灌装步骤繁琐的问题，可以利用串口软件执行本的功能简化下载步骤，提高灌装效率。2.1.4 信号测量调整大多数单元板存在信号产生、整形、变换等电路，而信号的质量直接影响其功能的实现和工作的稳定性。在上述调试步骤完成后，说明此单元板具备正常工作的基本条件，此时还要对单元板上的重要信号进行测量调整。使用频率计测量和晶振输出频率是否正确，频偏是否符合要求，对于提供系统基准时钟的晶振，还需要微调滑动变阻器进行频率精确度的调整。同时可使用示波器测量各时钟信号的波形，观察波形有无毛刺、抖动、过冲、占空比等异常情况的发生。2.1.5 单元板功能、性能调试信号测量结束后就要对单元板的功能和性能指标进行调试。功能调试的目的是保证单元板能实现其功能，性能调试的目的是保证单元板的技术参数符合设计技术要求。此时需用到光功率计、光衰减器、误码仪、频谱分析仪等仪器。按照调试说明书的要求、测试方法进行功能、性能的调试，对照调试记录表上的调试项目逐一调试，并进行记录，对故障现象进行详细描述，以便后续进行故障排查。2.2 整机调试2.2.1 机箱加电前检查机箱一般由机框、背板和面板连接器组成，面板连接器和母板之间由导线连接，为确保导线焊接质量，在加电前应使用数字万用表检查交、直流输入电源信号之间、电源信号对地之间是否短路；检查各信号定义与工艺文件是否一致。2.2.2 整机功能、性能测试机箱检查完成后，就可以将调试好的单元板插入相应的槽位，开始整机的功能性能调试。整机调试项目应按照产品规范的要求，确认所有功能是否实现，性能指标是否符合要求。2.2.3 网管软件调试大部分设备都配套有网管软件，网管软件是用户使用设备最直观的体验，因此要确保网管软件能够正常对设备进行控制，这是很多调试工程师容易忽略的环节。测试网管软件能否实现其功能，如设备参数设置、业务配置、告警信息上报等。3 调试故障的查找和排除3.1 故障排查基本思路3.1.1 故障复现被调单元板、模块、整机出现故障后，首先要进行复现，了解故障现象及故障发生的经过，并做好记录；3.1.2 故障分析根据设备机箱结构、组成及工作原理，结合以往维修经验正确分析故障，进行故障定位，查找故障的原因；3.1.3 故障处理对于线头脱落，元器件虚焊、漏焊、个体失效等故障可直接处理，对于涉及电路设计缺陷、软件 BUG 等设计问题应进行故障上报，配合设计人员进行设计更改；3.1.4 复测对修复后的故障单元板、模块、整机，应对故障涉及或关联的功能、性能进行复测；3.1.5 故障闭环故障处理的文件资料及复测记录得整理归档。3.2 故障排查的方法和技巧3.2.1 直观检测法检查接线和连线情况：通常，许多故障都是由于接错线引起的，有时还会损坏器件。当出现故障时，应对照电路图、测试工具2022.2497测试连接图、接线表或电装指南等资料确认有无漏线、断线或错线。人为观察：听通电后有无异常声响，闻有无焦煳异味出现，摸晶体管或集成电路等器件是否快速或异常发热，听、闻、摸异常时应立即断电。用目视的方法检查各电路板或整机连线是否正常，观察电路板上是否有器件虚焊、漏焊、错焊，重点检查带有极性的电容、二极管等器件是否存在焊反现象。3.2.2 电阻检测法通断法：检查电路中与故障相关的信号连线是否断路、元器件是否虚连。一般采用万用表的通断档进行测量。确定开关、接插件、导线、印制板上信号连线等信号的通断。测电阻法：用于检查电路中电阻元件的阻值是否正确；检查电容器是否断线、击穿和漏电；检查半导体器件是否击穿、开断及各 PN 结的正反向电阻是否正常等。检查二极管和三极管时，一般用万用表的 R100 或 R1K 档（具体根据万用表的实际挡位）进行测量。在检查大容量电容器（如电解电容）时，应先用导线将电解电容的两端短路，泄放掉电容器中的存储电荷后，再检查电容有没有被击穿或漏电是否严重，否则可能会损坏万用表。在测量电阻值时，如果是在线测试，还应考虑到被测元器件与电路中其它元器件的等效并联关系，需要准备测量时，元器件的一端必须与电路断开。3.2.3 电压法电子电路正常工作时，线路各点都有确定的电压，通过测量电压来判断故障的方法称电压法。用电压表直流挡检查电源、各静态工作点电压、集成电路引脚的对地电位是否正确。也可用交流电压档检查有关交流电压值（如铃流值）。测量电压时，应当注意电压表内阻及电容对被测电路的影响。3.2.4 电流法电子电路正常工作时，线路各电流都是稳定的，偏离正常值较大的部位往往是故障所在。这就是电流法来判断故障的原理。用万用表测量晶体管和集成电路的工作电流、各部分电路的分支电流及电路的总负载电流，以判断电路及元件正常工作与否。3.2.5 开路法开路法是将电路中被怀疑的电路和元器件开路处理，让其与整机电路脱离，然后观察故障是否还存在，从而确定故障的检查方法。开路法主要用于整机电流过大等短路性故障的排除方法。3.2.6 元器件替代法对怀疑有故障的元器件，可用一个完好的元器件替代，置换后若电路工作正常，则说明原有元器件存在故障，可做进一步检查测定之。这种方法力争判断准确。对连接线层次较多、大规模集成电路及成本较高的器件不宜采用此法。3.2.7 示波器检测用示波器观察电路有关各点的信号波形、晶体、晶振的输出信号波形、集成电路工作点的输入、输出信号波形。可根据信号的频率、幅度、占空比等信息确定信号是否正常。3.2.8 告警指示法许多设备面板都有比较丰富的告警指示灯，可以指示设备的运行状态、各业务接口运行状态等信息。内部电路单元板卡也具有比较丰富的告警信息，可以指示内部 FPGA、CPU、集成电路等工作运行状态，通过这些告警指示功能，可以对故障进行初步的定位，再结合电压、示波器检测等方法进一步进行故障定位。3.2.9 软件测试法许多设备具有 RS232、以太网等操作管理接口，并配置有相应的网管软件或通过超级终端，telnet 接口可进行访问。通过操作管理接口提供的 BIT 信息、实时监测信息、链路质量信息、系统工作状态监测信息、环回功能等手段对故障进行查找与定位。3.2.10 板卡互换法对于板卡种类较多，功能层次复杂，故障现象关联较多板卡的情况下，可采用板卡互换法对故障进行逐级定位。对怀疑有故障的板卡采用正常的板卡进行替换，如替换后功能正常，则可初步定位到板卡级故障，如替换后故障保持，则可能是其他板卡故障，继续进行替换，直到找出有故障的板卡，当故障单元确定后，采用其他检测与排除方法进一步定位。4 结束语本文从调试准备工作、调试过程步骤、到故障排查方法等做了详细的归纳总结，对电子设备的调试工作具备较强的指导性。参考文献1 王小志,刘志刚.电子