《汇能》测试仪和无图纸的电子电路板的故障检测

一、汇能测试仪在维修中的作用

　　当设备出现故障后，可能是电子控制部分的故障所引起，也可能是其它部分的问题；如果是电控部分的故障，还需要确定是否由于某块电路板的故障所引起，这个从设备故障到具体电路板的故障定位过程，汇能测试仪帮不到你；如果你设法找到了故障电路板，并且想修复它，特别是对无图纸的故障电路板，汇能测试仪就是你最得力的助手。

　　无图纸电路板通常指：

　　a. 没有任何图纸资料；

　　b. 有资料但无法搞懂电路板的工作原理；

　　c. 无法施加适当测试信号让电路板“动作”起来。

　　对无图纸的电路板，不能根据电路的工作原理进行故障检测。

　　电路板损坏的原因，绝大多数是板上众多元器件中，有个别坏了。电路板的维修过程，就是寻找故障板上个别损坏的元器件，以及焊下坏件，换上好件的过程。汇能测试仪所采用的测试技术，能帮你在无图纸的情况下，寻找电路板上损坏的元器件（故障检测定位）。

　　汇能测试仪是一种通用的仪器，就像万用表、示波器一样，能用于各种电子电路板的故障检测，但也只是一种故障检测工具，要成功地进行电路板维修，维修者的相关经验、技术、知识同样不可或缺，例如焊结技术、基本的电路知识、对常用元器件的了解等等，还有，汇能测试仪不能完全取代其它测试工具，只是您会发现，有了汇能测试仪后，尤其在检修无图纸的电路板时，您绝大部分时间都是在用它进行检修，而且会越来越离不开它。

二、对成为使用汇能测试仪的维修高手的几点建议

　　1.注意丰富自己的各种元器件知识

　　为了检修无图纸的电子电路板，汇能测试仪所采用的技术，在很大程度上是把对电路原理的理解要求，转换成了对元器件的了解。

　　我们知道，元器件的功能是不随电路板改变的。例如，一个与非门在任何电路板上都实现与非功能，反言之，只要能测试出电路板上与非门的与非功能是好的，该电路板的故障就和这个与非门没有关系等等。汇能测试仪就是利用这一点，把需要通过电路图了解电路板工作原理，通过工作原理去检测电路板故障，转换成为了解元器件的电路功能，通过逐个判定元器件的好坏来检测电路板的故障，所以，多掌握电子元器件的有关知识，就能够更好的理解测试仪对元器件所做的测试，更好的理解测试结果提示，更准确地判断故障。

　　2.注意丰富自己的单元电路知识

　　维修测试主要是在线测试，也就是对焊接在电路板上的元器件进行测试。在线测试会受到外电路的干扰。在绝大多数情况下，并非电路板上的所有元器件都会对测试造成干扰，造成干扰的只是那些与被测元器件构成单元电路的元器件和引线，因此，多掌握一些基本单元电路的形式，对更好的使用汇能测试仪大有好处。

　　3.充分理解测试技术的基本原理

　　充分理解测试技术的基本原理，主要指要充分理解测试技术的适用性和局限性。由于在线测试十分复杂，还没有一种技术能在任何情况下，都给出正确、具体的测试结果。例如著名的后驱动技术和ASA技术都是如此。充分了解各种测试技术的的适用性和局限性，从原理上把握它们能做什么，不能做什么，便于在实践中举一反三，灵活运用，例如，就能改造影响正确测试的单元电路的形式以便正确测试；就能正确地解释测试结果——为什么总线结构会造成好的数字器件功能测试出错、什么样的ASA曲线可信度高或低等等。

　　4.及时建库

　　检测已经建有数据库的器件和电路板，和没有数据库相比，难度、效率和故障检出率高很多。为了使日后的工作越干越容易，就应利用各种条件、机会，建库。建库内容主要包括：

　　a．对汇能测试仪尚不能进行功能测试的器件，当手上有好件的时候，及时建立它的ASA曲线库；

　　b．对可能经常碰到的电路板，在有好板子的时候，及时为它们建立ASA曲线库；对板上汇能测试仪可做功能测试的器件，建立在线功能测试库；

　　c．一旦确认了某个测试结果、或者成功地进行了一次维修，尽量输入完整的故障导航信息；

　　通过不断地积累资料、数据，你的维修工作会变得越来越容易。

　　关于在ASA曲线测试中如何建立曲线库，请参见《提高ASA测试的精度和准确性》、《汇能测试仪在小批量电子元器件来料检测中的应用》；如何输入故障导航信息，请参见《如何使用《汇能》为维修技术管理设置的功能》。

　　5.给器件编制测试程序

　　通过给器件编制测试程序能够更好的了解器件的工作原理和所作的测试。

　　三、使用汇能测试仪的一般要点

　　1．由接口（外）向内部

　　一般电路板上都有引入、引出电信号到外面的插头插座。直接与这些插头插座连接的器件处于最外层，通常也把这些器件叫做接口器件。

　　经验表明，对于使用过程中损坏的电路板，大约百分之80以上的故障，发生在接口器件上，所以，除非已经根据经验判断出故障的大概位置，一般应先从接口器件查起，多数情况下会很快找到故障所在。

　　2．先输出后输入

　　“在线（In-Circuit）”测试通常只能把故障定位到电路结点，而连接到故障结点的器件往往会有多个。由于器件在使用中的故障大多数发生在输出上，所以在这种情况下，应优先怀疑输出脚与该结点相连接的器件。

　　3.离线测试优先

　　汇能测试仪能做在线测试，也能做离线测试，但由于在线测试的复杂性，效果没有离线测试好，所以应优先考虑离线测试。优先的含义有三个：

　　a. 对容易从板子上拿下来的器件，例如装在插座上的器件，尽量拿下来进行离线测试；

　　b. 对在线测试怀疑有问题的器件，拿下来再做离线测试，以离线测试的结果为准；

　　c. 对新买来的器件，在换上电路板之前，尽量在离线测试后再换上去。

　　关于元器件的离线测试，请参见《汇能测试仪在小批量电子元器件来料检测中的应用》。

　　4．验证、分析优先

　　测出问题后，先不急于马上更换器件，先对测试结果进行验证和分析：

　　a. 验证：按照同样的方式、过程反复测试两次，确认测试结果，避免由于操作、连接上的问题导致的误判；

　　b. 分析：汇能测试仪的测试功能，多数都有很多测试提示信息。根据提示信息，结合自己的维修经验，对相应测试技术的了解做进一步分析，尽量避免由于在线测试的复杂性导致的误判；

　　c. 动手：基本确认后再动手换件。

　　四、使用汇能测试仪之前

　　拿到一块故障板要修，在使用汇能测试仪测试之前，需要先做一些检查工作。

　　1．常规检查

　　1）直观检查

　　观形：有无器件封装断裂、变形，电解电容鼓胀，引线翘起等；

　　辨色：有无元器件封装、引线发黑，变色等；

　　闻味：有无发出焦糊味的元器件。

　　对于有以上现象的元器件，可直接判断为故障元器件加以更换，以免干扰后面的测试。

　　2）电源短路检查

　　判短路：电源对地通常最小都应有数欧姆以上的电阻。如果电阻过小（多大算过小，与具体电路板有一定关系，这需要一点经验），可能电源有短路，首先要解决这个问题。

　　a．寻找电源短路点方法之一：

　　给电路板施加0.2V到0.7V电压，可由低到高慢慢加，持续一会儿，注意短路元器件发热较明显。

　　b．寻找电源短路点方法之二：

　　用4位半以上万用表，将表棒引出形式改为戴维南接法，得到一个自制的短路查找仪。选择测试最小电阻的档位，一棒接电源，另一棒接地，顺着电源和地线找到电阻最小处，短路点即在附近。

　　c．寻找电源短路点方法之三：

　　购买专用的短路追踪仪。

　　3）加电检查

　　加电检查的目的是排查过热元器件。确定电源不短路后，可考虑用稳压电源给电路板加电。这一步要十分小心。必须保证：

　　a．绝对不能加反。这会导致灾难性后果；

　　b．电压大小不能超过板子的工作电压。工作电压是多少呢？除了直接到设备上去量，或者有人知道，否则确定电路板的工作电压需要一定的经验。一个较常用的办法，是根据挂在电源上的器件的工作电压来推断。例如，如果电源上挂有74系列器件，电压肯定就是5V。

　　加电后，迅速用手去摸板上元器件的温度，如果哪个件温度过高（判断过高需要一些经验），可判断为故障器件，断电后将其换下。反复这个过程，直至稳定加电后，板上没有过热元器件。

　　2．为使用汇能测试仪的准备工作

　　1）给电容放电

　　为了保证汇能测试仪的安全，必须为电路板上的所有可能会有残存高电压的电容放电。如果不能确定哪些电容，就索性给所有的大电容放电。对电子电路板上使用的电容，通常将电容两个极直接短路一下即可。对电压可能很高或容量很大的电容放电，或许不能简单短路。

　　2）排查电源变换电路

　　有的电路板上有电源变换电路。你给电路板电源入口加的电压会被提升或降低，所以在变换电路前级和后级或许要设置不同的测试参数。汇能测试仪手册中规定了测试仪通道所能承受的最大电压，超过就不能在加电情况下进行测试。

　　3）检查晶振

　　由于汇能测试仪对晶振故障不敏感，最好对含有单片机的电路板，在加电以后，用示波器检查一下晶振电路是否起振。如果不起振，先设法排除后，上机试一下，如果故障仍然存在，再考虑用汇能测试仪检修。

　　4）检查电池（大电容）支持的存储器

　　有些电路板，主要是CPU板，上面可能会有电池（大电容）支持的存储器。存储器的内容一旦丢失，即使电路板是好的，也有可能导致整个设备不能开机，所以，如果没有确切把握能够重新写入内容，测试这种电路板时要格外小心。要注意：

　　a．不要用ASA曲线测试这种存储器的的电源和片选脚，否则会丢失内容；

　　b．在使用汇能测试仪的存储器测试功能时，除非已经正确地读出了其中内容并存了下来，否则不能使用含有“写”操作的测试功能。

　　五、使用汇能测试仪检测电路板故障大致过程

　　1．寻找问题结点

　　除非你已经根据故障现象，大致判断到了问题应该出在哪里，否则最好按照从外到内的原则开始测试。具体实施上，先对插头插座的引脚进行ASA曲线测试。

　　1）对偶尔修到的板子

　　在汇能测试仪的ASA测试功能中，选用双探棒直接测试功能，逐脚直接对照好坏板的相应插脚上的ASA曲线即可；

　　2）对常常会碰到的板子

　　板子的插脚可能很多，用双探棒直接测试的效率比较低，并且难于进行诊断能力更强的多端口测试。在这种情况下，建议制作一个测试转接板，通过匹配的插头、座把测试仪的测试通道和板子上的插座，头连接起来，就能在数秒或数十秒内完成多端口的ASA曲线的对照测试。如果对转接板的制作感兴趣，请咨询我公司。不再详述。

　　另外，对这类板子，别忘了及时建立ASA曲线库。

　　如果发现问题引脚，顺着该引脚找到与之相连的接口器件引脚，再做进一步检查。如果没有发现问题，按照由外向内的顺序，检测其它器件。

　　2．由问题结点到故障器件

　　ASA测试只能把故障定位在电路结点上。你可能在某个器件管脚上测到了问题曲线，但要注意，在绝大多数情况下，还有其它器件的引脚也连接到了这里。ASA测试不能判定到底是哪个器件有问题。这一步要由人来完成。当在某个器件管脚发现问题曲线后：

　　a. 设法找到连接到此的所有其它器件的管脚。要有图纸的话，这一步会简单很多；

　　b. 大多数结点由一个器件输出，多个器件的输入组成。按照先输出后输入的要点，优先怀疑输出的器件。我们在后面还要谈到如何由结点到器件的问题；

　　c. 对包括在结点上的，同时汇能测试仪支持功能测试的器件，进入相应测试功能进行在线功能测试。

　　3．电路板修复验证

　　这是制约汇能测试仪广泛应用的因素之一。查出了并更换了一个问题器件，电路板是否修好了？是否还有其它问题？这需要插回设备上去验证，或者自己另外搭建验证环境。对了解电路板输入、输出信号要求的人，可以考虑用汇能测试仪上的UDT（User Defined Test）功能，定义验证信号进行验证。这已经超出了本文的范围。有兴趣者可咨询我公司。

　　六、关于ASA曲线在线测试的一些经验

　　1．如何判断问题曲线——有正确曲线参照的时候

　　有正确参照曲线指：

　　a. 已经为该板建立过曲线库；

　　b. 没有建库，但同时有一块好板在手上可作参照；

　　c. 没有建库、没有好板，但是板子上有重复分布的相同电路可相互参照。

　　在这种情况下，总是可以同时测出两条曲线进行比较。有以下几点需加以注意：

　　1) 当两条曲线差别很大时

　　a. 好坏板的设置是否完全相同。设置一般通过开关、跳线、拨码开关实现；

　　b. 同型号但是属于不同厂家生产的器件，有可能曲线差异很大，所以在建立曲线库时，建议不仅输入器件代号，最好同时输入器件的型号、厂家、甚至生产批号。

　　2) 当曲线差别不太大时

　　a. 曲线形状不变，由于位置平移导致超差，有故障的可能性小；曲线形状发生变化时的故障可能性较大；

　　b. 曲线呈现开路（水平）部分发生变化，有故障的可能性大；呈现小电阻（趋向垂直）的部分出现平移故障可能性小，出现斜率变小时故障的可能性大；

　　2．如何判断问题曲线——没有正确曲线参照的时候

　　第一次检修一种电路板，并且只有一块坏板的时候，就属于这种情况。这种情况下的检测难度，对维修者的经验要求，要比有参照的时候高很多，并且即使最终能够查到故障，检测效率也会低很多。这正是强烈建议及时建库的原因。

　　下面给出一些建议供参考。

　　1)努力寻找具有参照价值的曲线

　　a. 如果电路板上有数据总线和地址总线，同一总线结点之间的曲线绝大部分情况下是一致的；

　　b. 对于有多个输入、多个输出的数字器件，输入、输出管脚之间的曲线多数是一致的；

　　2) 加强对好的ASA曲线的“认识”

　　打个比方说，虽然人体各有差别，但大夫拿到一张CT片，能看出有没疾病，我们就不行。究其原因，大夫经过大量的实践，对“好”片子已经有了“认识”，所以一看就知道，而我们没有这样的训练，所以看不出来。再进一步说，同一张片子，不同的大夫看完的结论未必完全一样，这应该是“认识”不同造成的差异。这里的建议是，经常去看各种各样电路板的曲线，积累对“好曲线”的“认识”，需要的时候就能派上用场。

　　3．再谈从问题曲线到故障器件

　　从ASA测试原理不难看出，在电压电流坐标上显示的结点ASA曲线，就是阻抗曲线，它服从有关阻抗特征的基本规律，由此我们知道，电路结点的曲线，应该是与该结点相关联的元器件管脚曲线的并联曲线。明白了这一点，如果我们熟练掌握了各种元器件的管脚ASA曲线的形态，就可能根据与电路结点关联的器件管脚类型，估计出结点ASA曲线的大体形态；或者根据已知的ASA曲线形态，估计出与该节点关联的器件类型。下面给出一例：

　　                 二极管曲线                              电阻曲线                       二极管并联电阻的曲线

　　如果比较熟练地掌握了这项技术，将十分有助于由问题曲线和与结点关联的器件，推断出故障器件。

　　4．建立高质量电路板ASA曲线库的一些要点

　　曲线库质量的高低，直接影响测试效率和故障检出率。尤其对于需要经常维修的电路板，值得花力气建立完善、可靠的曲线库。下面是一些建议。

　　1) 及时验证

　　这是建库十分重要的一步。在通过学习功能建立了电路板的曲线库后，再用比较功能，在原电路板上全部测试一遍，只有全部通过测试，才能证明所建曲线库是可靠的；

　　2) 输入完整的器件描述信息

　　a. 在个别情况下，同型号不同厂家的器件，曲线会有不同，最好是除了必须输入的器件代号外，可选择输入的项目——型号、厂商、甚至批号全部输入，为将来的测试提供较多的参考信息；

　　如果手上有不止一块好电路板，发现存在同一位置、不同厂家的器件有曲线不一样的情况，最好分别建入库中。例如代号为U3的器件是这种情况，分别用U3A、U3B等对应不同厂家的器件，并在厂商描述项中输入厂商名即可。

　　b. 跳线、拨码开关等用于设置电路状态器件处于不同位置，往往会导致不同的曲线。借助故障导航信息中的图像功能，把位置图像（照片）记录在器件或管脚导航信息中；

　　3) 使用自动选择较高灵敏度曲线的功能

　　高灵敏度曲线的故障分辨率高。选择该功能后会自动进行寻找。该功能会影响学习（建库）时的速度，但不影响比较（测试）时的速度，值得选用。

　　4) 排除异常曲线

　　建库时发现的异常曲线必须逐个处理。把处理的方法记录在曲线的故障导航信息中，提示在以后的测试中做同样的处理。

　　5) 为特殊管脚设置特殊测试参数

　　由于器件各个管脚的电特征不同，在电路中的应用要求也有不同，为得到更好的测试效果，不同的管脚有可能需要不同的设置参数，主要有：电压幅度、频率和比较允差值。当然，这一步要求对器件在电路板上的用法有一定程度的了解，相对困难一些，但有利于发现故障，在有条件的情况下，应该尽量去做。

　　七、关于逻辑器件在线功能测试的一些经验

　　逻辑器件在线测试功能有一个特点：通过测试的器件，功能是好的（由于器件库很大，不排除个别器件的库描述有错，导致好器件不能通过测试），不能通过测试的，不一定是坏的。这容易在使用中造成困惑——器件到底坏了没有？

　　导致这种情况的原因，是因为数字器件在线测试所使用的“后驱动”隔离技术和“自适应”技术，有一定的适用范围，或者说有一定的使用条件，如果不满足这些条件，就会把好器件测成坏器件。通常通过两个方面的努力，减少由此导致的误判：

　　a．从在线测试仪研制方面，不仅简单提示测试“通过”或“不通过”，而是尽量多地提示测试过程信息，供使用者作进一步分析。越是设计完善的产品，提示的在线测试信息越丰富，就是这个道理。

　　b．从测试仪使用者方面，尽量了解测试技术的使用条件。了解的越清楚，越容易结合在线测试过程提示信息，作出正确的判断。

　　下面是几种常见的会导致误判的情况。

　　1．非可正确测试的类别

　　后驱动加自适应技术只能处理组合逻辑和同步时序逻辑器件。绝大部分74系列器件、大部分4000、4500系列器件都属于这类器件。异步时序逻辑器件及非逻辑器件都不能保证正确测试。例如单稳态触发器、模拟开关等。碰到这类器件测试失败后，要设法加以进一步验证。

　　还有一种不常见的情况，就是同步时序器件通过反馈，变成了异步时序器件。这可以通过器件的自连接关系看出来（当然还需要有相关知识）。

　　2．与模拟器件直接关联的逻辑器件

　　在线测试仪的隔离信号一般是按照隔离数字器件的连接要求设计的，所以测试模拟-数字结合部的器件，容易出错。例如逻辑器件的输入管脚接有一个10微法电容，会将数字隔离信号短路，当然无法正确测试。把电容挑开再测就没有问题。

　　3．总线结构上的器件

　　后驱动加自适应的测试方法假定一个电路结点由一个输出和若干个输入管脚组成，而总线类结点中有多个器件输出，所以出错。汇能测试仪上的GUARD信号专门用于解决这个问题。

　　4．“Ground bouncing”问题

　　这个问题主要影响时序器件。Ground bouncing会造成多次触发，所以在测试时序器件的时候，只要管脚有翻转，即使时序有偏移，器件也是好的。

　　5．输入脚故障

　　自适应技术能够屏蔽输入脚接电源、地对测试的影响，但不能判断出是设计如此还是由于器件损坏所导致，所以，输入脚有这种故障的器件能够正确通过测试，但在测试前级器件时会失败。这意味着如果在线测试某器件输出错，离线测试又是好的，故障有可能在某个后级器件的输入脚上。

　　八、关于光耦器件在线功能测试的一些经验

　　1．输入分流

　　光耦的输入电路分流了作为激励信号的电流脉冲，导致流入光耦输入的电流过小，光耦不能正常工作。测试出来的结果是没有输出低电平的（水平）功能曲线。解决的办法是增加测试驱动电流（测试界面有此选项），直至有低电平出现为止。当然，选择合适的值需要在好板子，或确定无故障的重复分布的光耦器件上去试。如果画出输入级电路，多数情况下能估算出来。

　　2．输出分压

　　在线测试接成集电极输出形式的光耦时，它的输出电阻等效连接在三极管的集电极和发射极之间，结果使得输出高电平高不上去。如果画出输出级电路，多数情况下能估算出来被衰减多少。从测试上解决的办法是：

　　a．挑开负载电阻测

　　b．使用运放在线学习比较测试功能，从好板子上学得输出工作曲线，作为参照标准。

　　九、关于运算放大器在线功能测试的一些经验

　　1.正输入端接地

　　汇能测试仪从运放的正输入端注入测试信号。有些要求不高的场合，运放的正输入端没有平衡电阻，直接接地，导致测试信号短路，最终测出来的是一条水平线。

　　正输入端接地或接地电阻过小，测试时会有提示。这种情况下只有断开两者连接才能正常测试。

　　2．输出负载过重

　　当运放接有容性负载，而测试频率远高于其工作频率，或者接有感性负载，测试频率远低于其工作频率时，就可能造成运放负载过重，输出跟不上输入，导致曲线超差。解决的办法有三种：

　　a．重新选择尽量接近其工作频率的测试频率；

　　b．挑开负载测试；

　　c．如果有好板子，可将好板子的输出曲线学习下来，作为测试的参照标准。

　　十、其它

　　1．备份只读存储器的内容

　　在动手维修以前，最好将板子上只读存储器中的内容备份下来。因为目前对只读存储器的测试方法都依赖于正确的内容。

　　2．注意电解电容

　　多位有经验的维修工程师曾告诉我，凡经过多年使用的板子，电解电容很容易发生故障，而且这类故障很难通过测试发现。不妨挑起电容一脚，用汇能测试仪测一下容量和漏电阻。测试电压选择的比实际工作电压高一些为好。除了测出的容量应该在正常范围，还要观察漏电阻是否也在正常范围。一般几十到几百微法电容的漏电阻应在兆欧以上。