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1．1查找故障和排除故障基本條件
同學(xué)們在作實驗的時候，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有些教師很“牛”，面對故障，很輕松就能查找出來。而自己面對相同的故障，卻無計可施。實際上，具備了查找故障和排除故障的基本條件，加上縝密的邏輯思維，任何人都可以使自己的查、排故障能力迅速提高。
查、排故障需要以下基本條件：
1．對待查電路要足夠熟悉
為什么讓大家認真預(yù)習(xí)，就是要督促你們實現(xiàn)這個要求。排查故障和醫(yī)生給人看病一樣，對人的基本生理結(jié)構(gòu)都不熟悉，你怎么給人看病？熟悉到什么程度？我覺得應(yīng)該是倒背如流。電路熟悉了，每個關(guān)鍵點的波形就在腦子里，用示波器——像醫(yī)生的聽診器——一看，這里有毛病， OK 了。
2．掌握較為全面的基礎(chǔ)知識
不能僅僅是頭痛醫(yī)頭，還需要對基礎(chǔ)知識有全面的了解。這個要求不是短瞬間就可以達到的。需要同學(xué)們至少在學(xué)習(xí)過程中，抓住每一個知識點，盡量融會貫通。
3．會熟練使用儀器設(shè)備
有人說，現(xiàn)在的醫(yī)生不會看病，只要會用儀器就可以了。這有些夸張，卻也說明了儀器的作用。在查、排故障中，主要儀器設(shè)備也不多，就是示波器、萬用表、圖示儀、毫伏表等。掌握并熟練使用它們并不困難。
4．縝密的邏輯思維
在查、排故障中，縝密的邏輯思維是必不可少的。一個故障的出現(xiàn)，通常會有多種原因，而一種原因，可能造成不同的結(jié)果。比如，造成 A 現(xiàn)象的原因可能有 m,n 兩種。 n 原因可能造成 A 、 B 兩種共存現(xiàn)象。 m 原因可能造成 A 、 C 兩種共存現(xiàn)象。現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了 A 現(xiàn)象，那么到底是 m 和 n 哪種原因呢？只要看看 B 、 C 原因是否存在，就可以說明問題了。
對于哪個原因會造成哪種結(jié)果，需要對電路熟悉、需要全面的基礎(chǔ)知識，而對結(jié)論的分析，則需要縝密的思維。這種思維能力看似簡單，卻沒有被大多數(shù)同學(xué)所利用。一方面是沒有這種習(xí)慣，另一方面也是缺乏連續(xù)思考的能力——就像下棋只能想一步。
因此，在實戰(zhàn)中，大家要特別注意培養(yǎng)這種思考能力。實在想的頭疼，就用紙筆寫下來。
舉一個實際的例子：有位同學(xué)接好了兩級放大器，打開電源、信號源開關(guān)，輸出沒有波形，然后就測量第一級輸出，也沒有波形。那么問題在哪里呢？列出來如下：
1) 電源根本就沒有接上或者電壓太低。
2) 信號源根本就沒有引入。
3) 示波器使用就不正確。
4) 第一級放大器出現(xiàn)錯誤。
這個分析是基本正確的，該同學(xué)就用萬用表的電壓檔測量了電源輸出端，＋ 12V 。 OK 。然后用示波器測量信號源輸出端，也正常，這還說明示波器使用正確，于是懷疑是第一次放大器錯誤。就很踏實地拆除了第一級重新搭接。幾個小時過去了，第二次搭接的電路出現(xiàn)了同樣的問題。氣憤溢于言表。教師來了，是這樣處理的：
用示波器直流檔觀察電路中存在的電源點，有＋ 12V 。用示波器交流檔觀察電路中信號引入端——發(fā)現(xiàn)，沒有交變信號，緊接著，立即將示波器探頭置于信號源輸出端，發(fā)現(xiàn)有信號，中間只有一根導(dǎo)線連接，導(dǎo)線兩端一個有信號，一個沒有信號，懷疑導(dǎo)線斷路。教師謹慎地——注意，越是近鄰成功之時，越要謹慎——記住位置，拔下導(dǎo)線，萬用表電阻檔一測，電阻無窮大， OK 了，導(dǎo)線斷了。教師得意地走了，留下學(xué)生苦惱地思考。那么，這個學(xué)生到底在哪里出了問題？
首先，認定故障要從根部認定，在邏輯上，證明信號源沒有引入，必須從電路的信號引入端測量，而不是在信號源的輸出端。其中對電源的證明，學(xué)生也犯了相同的錯誤，只是問題不在那里，僥幸而已。
其次，懷疑必須得到確認，不要急于拆除電路。
從這個例子，大家可以知道，縝密的邏輯思考比任何手快都重要。就像丟了東西，認真地回想，比手忙腳亂的瞎找重要的多。
1．2 正確使用示波器
示波器可能是排查故障中最為得力的工具。就像醫(yī)生的聽診器。熟練正確地使用好示波器，將大大提高自己的排查能力。
本節(jié)不詳述示波器實驗方法，有一些技巧教給大家。
1．示波器使用前的準(zhǔn)備工作
要很好利用示波器，必須做好準(zhǔn)備工作。
1) 打開電源，檢查灰度和聚焦；
2) 將示波器的一個探頭地線與電路地線連接好；
3) 同時將兩個探頭接信號源，讓示波器雙蹤顯示，檢查屏幕上波形是否正確；
4) 給兩個探頭上都夾上一個短硬導(dǎo)線，導(dǎo)線頭裸露 1cm 左右。
5) 將其中通道 1 的探頭信號端拿在手上，含硬導(dǎo)線。注意不要讓導(dǎo)線脫離示波器探頭。有些同學(xué)習(xí)慣用示波器的夾子，這不好。應(yīng)該習(xí)慣于用導(dǎo)線。
6) 最終的工作狀態(tài)是：示波器兩個通道都正常，通道 1 的地線與電路地線牢靠接觸，永遠不動它，通道 1 的信號端含一個導(dǎo)線，通道 2 信號端也含導(dǎo)線，備用。
2．示波器粗略觀察“點”電壓
調(diào)整示波器的 Y 軸衰減開關(guān)，使得屏幕可以看到電路整個電源范圍，比如電源為 ± 12V ，可以調(diào)整為 5V/DIV ，零線居中， DC 檔。這樣，整個屏幕可以看到 ± 20 V 的電壓。這種狀態(tài)下，用示波器可以對電路內(nèi)所用點進行粗略觀測。比如看看電源電壓，是否基本正確，看看輸出點是否有直流分量等等。這種粗略觀察，可以發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)故障。
3．示波器細致觀察“點”交變量
當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一點電壓上既有直流分量，又有交流分量，而又關(guān)心其中交流分量大小時，可以將輸入耦合開關(guān)置于 AC 檔，并減小 Y 軸衰減開關(guān)位置，將交流量放大顯示。
4 ．通過掃速調(diào)整發(fā)現(xiàn)地線故障
有時，我們觀察輸出波形，是一個正弦波，可是后級表現(xiàn)又表明這一級存在問題。我們可以將 X 軸掃速旋鈕變一變，讓掃速變慢，在屏幕內(nèi)包含更多時間的波形。這時候，就像站的更遠看波形一樣，可能會發(fā)現(xiàn)原先的正弦波是在一個更慢的正弦波上疊加著。這樣，我們就發(fā)現(xiàn)了一個故障：原來輸出波形上存在工頻干擾，這種干擾多數(shù)是地線不牢靠造成的。
因此，在 Y 軸， X 軸都存在“站遠”觀察的可能，就是讓有限的屏幕包含更多的信息，方法是，讓掃速變慢，讓 Y 軸每格顯示更大的電壓。當(dāng)然，這個信息將比較粗略。但是，它有助于我們發(fā)現(xiàn)更多的故障。
5．示波器直接觀察地線
對于運算放大器或者比較器電路，由于輸出很容易飽和達到電源電壓，因此，很多工頻干擾被淹沒，地線是否牢靠，除了直接用萬用表測量與地線電阻外，還可以直接用示波器觀察。當(dāng)示波器地線牢靠，用它測量一個地線時，將在示波器上顯示一條穩(wěn)定的平直線。而用它測量一個浮空點（原本是地線，但是沒有接上，是地線故障），則同樣是一條平直線。
但是，同學(xué)們仔細觀察，就會發(fā)現(xiàn)，很多示波器都可以區(qū)分開測量的到底是準(zhǔn)確的地線還是浮空點。我的經(jīng)驗是，地線很實很平，浮空點則顯得有些虛。同學(xué)們可以試一試。如果你有這個能力，你就可以輕易地發(fā)現(xiàn)地線故障。
故障查找和排除方法
1．3 故障查找順序
在輸出不滿足預(yù)定要求的情況下，測試者可以確認整個電路出現(xiàn)了故障。在此情況下，不同的測試者有不同的查找故障的順序。有些人習(xí)慣于立即從輸入端入手，正確—正確—直到不正確，這叫正查或者順查。有些人則習(xí)慣于從輸出端向回查，錯誤—錯誤—直到正確，這叫反查或者逆查。
不管正查還是反查，其中都隱含了一個假設(shè)，就是將整個電路拆分成了若干個部分的串聯(lián)，因此，同學(xué)們在使用這種檢查故障的方法時，要習(xí)慣于將電路分成若干部分，哪怕是一級電路。比如一個單級晶體管放大器，就可以分成 1 ）輸入耦合電容； 2 ）晶體管； 3 ）輸出耦合電容等部分。
在對待多級放大電路時，同學(xué)們應(yīng)該學(xué)會先大塊劃分，后細致劃分的方法。比如 3 級放大電路，先將整個電路分為 3 級，使用正查或者反查，確定故障在第 2 級，又將第 2 級分為輸入耦合電容，晶體管，輸出耦合電容等 3 部分，最后就可以準(zhǔn)確地確定故障位置。
對于閉環(huán)電路，整個電路沒有明確的輸入點，同學(xué)們可能會感覺無從下手。實際上，你只需要畫出信號流向，依據(jù)信號流向仍然具有反查和正查兩種方法。
1．4 保護故障現(xiàn)場
遇到故障，高手最忌諱現(xiàn)場被破壞，就像大偵探重視現(xiàn)場一樣。什么叫保護故障現(xiàn)場，怎么保護呢？
如果故障可以隨時得以重現(xiàn)，說明故障現(xiàn)場得到了保護。反之，故障再也出現(xiàn)不了，就是破壞了故障現(xiàn)場。有些故障，有一定的發(fā)作概率，當(dāng)故障概率沒有發(fā)生明顯改變，說明故障現(xiàn)場也得到了保護。
保護故障現(xiàn)場，并不僅僅是為了叫來老師，幫助你查找故障，在你自己查找故障時，也同樣需要保護現(xiàn)場。因為，莫名其妙的故障消失，并不表示故障被根本排除，僥幸會給后期工作埋下隱患。只有準(zhǔn)確找到故障原因，并且做到，在排除故障后，仍可按照故障原因，重新制造出故障，才表明故障被徹底消除了。如果，現(xiàn)場被破壞，這個要求就難以實現(xiàn)了。
保護故障現(xiàn)場，有以下需要注意的：
1．對供電電源的處理
故障種類很多，從危險性上，可以分為有危險和沒有危險兩類。有危險故障又分為人身危險和設(shè)備器件危險兩種。在不同的故障下，對電源的處理不同。
人身危險故障：指通電后，整個實驗系統(tǒng)可能引起人身傷害或者存在人身傷害可能。比如，較大的電解電容被反接，存在爆炸可能；不正確的連接，存在燃燒的可能。對這種故障，一旦明確發(fā)現(xiàn)，應(yīng)立即切斷電源。但是，發(fā)現(xiàn)它們是不容易的，多數(shù)都是在危險發(fā)作后才發(fā)現(xiàn)。然而，保持靈敏的觀察，眼睛看——打火、冒煙、明顯的爆裂，鼻子嗅——焦糊味，耳朵聽——異常的聲音，手摸——明顯的溫度上升等，都有助于此種故障的及早發(fā)現(xiàn)。
設(shè)備器件危險故障：指通電后，整個實驗系統(tǒng)的一部分或者全部存在被損壞的可能。比如，輸出短接，電源和地的短接，器件反接，儀器使用不當(dāng)，實際功率大于設(shè)計功率等，這種故障一般不會給人身帶來危害，但是可能造成設(shè)備和元器件的損壞。對這種故障，一旦明確發(fā)現(xiàn)，應(yīng)立即切斷電源。但是，發(fā)現(xiàn)它們也是不容易的。仔細觀察也是必要的。
有些設(shè)備具有自保護功能和警示功能，比如意外的電源短接，可能立即引起電源的自保護，并在電壓顯示表上指示出來。一方面，保護電源不至于被燒壞，另一方面，提醒實驗者已經(jīng)出現(xiàn)設(shè)備危險故障。但是，也有一些設(shè)備缺乏這樣的功能，還需要實驗者密切觀察。
有些器件的損壞是瞬間的，一旦發(fā)生即不可挽回。比如器件反接，多數(shù)將立即損壞。也有一些器件的損壞是積累的，比如實際功率大于設(shè)計功率時，需要足夠長的時間，才會引起燒毀。因此，仔細觀察，也可能會及早發(fā)現(xiàn)，挽回一些損失。
無危險故障，指系統(tǒng)實際功能、性能沒有滿足設(shè)計要求或者不能正常工作，但是既不會給人身帶來傷害，也不會損毀設(shè)備和元器件。確認是這類故障時，可以不切斷電源。比如一般的晶體管放大電路，當(dāng)確認電容沒有反接、電源沒有斷路、輸出沒有斷路時，而工作又不正常，一般可以認為屬于這類故障。
2．不能使電路受到突變的沖擊，不能隨意按壓、撥動元器件和導(dǎo)線
發(fā)生故障后，很多同學(xué)習(xí)慣這里按按、那里碰碰，甚至拿起電路板，在桌子上磕打。說不定，故障就消失了。如果故障依舊，萬幸吧，你沒有破壞現(xiàn)場，如果故障消失了，你可能會因此而僥幸通過教師驗收，但是，這樣做，弊端是明顯的。
首先，你沒有找到故障原因，對你排查故障的能力沒有絲毫提高。
其次，你的電路板仍存在巨大的隱患，如果是正式產(chǎn)品，這樣的產(chǎn)品將隨時發(fā)生故障。
第三，它進一步增強了你下次仍然這樣做的信心。
那么，電路板就嬌貴的一點都不能動了嗎？不是。大家記住，按壓、撥動都屬于排查故障的手段，可以做，必須在有邏輯推理結(jié)論、有步驟、有次序、有記錄的情況下，謹慎進行，而不是隨意進行。特別是突變的沖擊，就是磕打電路板，可能使很多電路連接狀態(tài)無規(guī)則的發(fā)生改變，更是不允許的。
1．5 排查故障中試探性改變的次序
如前所述，不同的故障原因可能造成相同的故障現(xiàn)象。面對羅列的多種可能，需要一種一種試探和確認。這就涉及到試探性改變的次序。
首先介紹的依據(jù)故障概率的試探次序。
每種原因，都有其發(fā)作的條件，在大量樣本中，就有其發(fā)作的概率。依據(jù)概率大小進行試探，有可能加快確認故障的速度。
比如示波器黑屏，我們羅列了多種可能，要一種一種試探。而從概率上講：如果是考試，概率從大到小依次次序為 1 ）灰度不合適； 2 ）沒有觸發(fā)信號； 3 ）光點初始位置不正確。如果在平時實驗中，則概率依次為 1 ）光點初始位置不正確； 2 ）沒有觸發(fā)信號； 3 ）灰度不合適； 4 ）電源未打開； 5 ）示波器損壞。
當(dāng)然，對于不同故障，分析概率并不是那么可靠。印象和經(jīng)驗可能會發(fā)生作用。
其次，介紹依據(jù)困難程度的試探次序
每個人都或多或少有一些畏難心理，比如一個樓房中有一種奇怪的氣味，你可能會懷疑樓房外、樓頂、房間內(nèi)或者地下、墻壁內(nèi)隱藏著一些腐爛物品。那么從哪里試探性地搜索呢？此時，即便你認為腐爛物品在地下的概率很大，你也不會立即拆樓，撅地三尺，而是先從房間內(nèi)開始，進而到樓外、樓頂，實在沒有，再考慮墻壁內(nèi)和地下。這就是依據(jù)困難程度采取的試探次序。
實際工作中，應(yīng)該將這兩種次序結(jié)合考慮。
1．6 懷疑能力
所謂的懷疑能力，并不是要求同學(xué)們籠統(tǒng)的懷疑一切。但是，用開放的思維，謹慎而有理、有膽量地懷疑，是排查故障遇到障礙時，必須具備的能力。
比如，一臺含有電源電壓指示表的直流穩(wěn)壓電源，給一個晶體管單級放大電路供電，要求電壓為 12V ，穩(wěn)壓源上表頭指示為 12.1V ，可是輸出總是達不到要求。在大家困惑時，有人提出，是不是電壓不對，有人反對，明明顯示的 12.1V ，有什么不對？（因為大家都知道，電源電壓比要求多 0.1V ，不會造成這種故障）。可是，提出人堅持自己的懷疑，用萬用表一量，果然只有 6V ，原來穩(wěn)壓源的表頭損壞了。
下面有一些大膽的懷疑，你可以想象一下：
1) 連續(xù)更換 3 個同型號器件，故障現(xiàn)象一樣。你敢不敢懷疑這 3 個器件都是壞的？
2) 新買來的器件，上去就不能用。你敢不敢懷疑，買來就是壞的？
3) 一個測量儀器，顯示值與估計值完全不吻合，你敢不敢懷疑儀器使用不正確或者干脆儀器就是壞的？
4) 一個老師給的電路，怎么也實現(xiàn)不了預(yù)期功能。你敢不敢懷疑電路設(shè)計本身就不正確？
敢于懷疑，并不是拋棄正常思路，隨意懷疑，而是面對很多想當(dāng)然的結(jié)論，能夠退一步，問一問，只要思路不被禁錮即可。
1．7 經(jīng)驗的積累
排查故障類似于醫(yī)生診病，也像警察探案，不僅需要扎實的理論基礎(chǔ)和良好的設(shè)備，還需要有大量的經(jīng)驗積累。
奢求同學(xué)們有大量的排查故障經(jīng)驗是不現(xiàn)實的。但是，在實驗中，同學(xué)們要多觀察、多思考、多記憶。這樣，不僅可以使排查故障的經(jīng)驗增多，還可以鍛煉大家的觀察力和邏輯思維能力。
要做到這一步，辦法很簡單。同學(xué)們準(zhǔn)備一個比較結(jié)實的本子，像記錄實驗過程一樣，對每次遇到的故障，進行認真的記錄就行了。一般要記錄實驗的基本描述，實驗環(huán)境，實驗中遇到的故障現(xiàn)象，思考的過程，排查的過程，最終的結(jié)論。
也許，同學(xué)們今后再也不會翻開這個本子。但是，等你再次翻開它的時候，你可能會有諸多感觸。
1．8 排查故障的樂趣
如果你遇到故障，感到自己很倒霉，那么你絕對沒有對排查故障產(chǎn)生興趣。就像福爾摩斯，如果他對探案充滿厭倦，他一定不會成為大師。我們眼中的福爾摩斯，越是遇到“疑案”，越是興趣十足。在興趣十足的心態(tài)下，排查一個一個越來越困難的故障，對迅速提高故障排查能力至關(guān)重要。在學(xué)生中，良好的排查故障心態(tài)是：將遇到故障，視為對自己排查故障能力的考驗，視為一種挑戰(zhàn)，特別是，對其他同學(xué)的故障，也躍躍欲試，就非常好。
那么，如果現(xiàn)在還沒有興趣，怎么辦？不要著急，有辦法。
首先要重視簡單故障，從簡單故障的順利排查上，用心理暗示增強自信。
其次，可以在同學(xué)間相互制造故障，就像出題一樣。特別在振蕩器實驗中，制造故障很容易（注意，只能制造無危險故障）。將一個正常工作的電路，有目的的剪掉一根線的裸線頭，讓別人以為這根線插進了孔里，交給同學(xué)排查。這種互相制造故障，比賽誰做得又快又準(zhǔn)，不僅對排查能力的提高大有幫助，而且很好玩。
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