數(shù)字萬用表在電路故障診斷中的應(yīng)用

數(shù)字萬用表在電路故障診斷中的應(yīng)用
概述 
　　
　　隨著電子產(chǎn)品向精密、微型化、低功耗方向持續(xù)發(fā)展，對電路系統(tǒng)中的模擬電路的調(diào)試和驗(yàn)證提出了前所未有的挑戰(zhàn)。這部分電路在系統(tǒng)中的分量一般不到20%，卻常常是限制項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)程的瓶頸。雖然在模擬電路故障診斷的工作中沒有包治百病的良藥，但是運(yùn)用合適的方法和測試工具可以提高調(diào)試效率。本文將通過超低功耗電路測試、微弱電源紋波測試、在線測量電流、短路定位、噪聲分析等幾個實(shí)例，并結(jié)合RIGOL推出的新一代61/2位數(shù)字萬用表DM3068在弱信號測量方面的優(yōu)點(diǎn)介紹一些常見的故障診斷方法。  電阻計| 電表| 鉗表| 高斯計| 電磁場測試儀| 電源供應(yīng)器| 電能質(zhì)量分析儀| 多功能測試儀| 電容表| 電力分析儀
　　
　　檢測地回路
　　
　　現(xiàn)代的電子產(chǎn)品往往將小信號模擬電路、數(shù)字電路和功率電路緊密地整合在一塊PCB上，電路布局不僅要滿足電路性能要求，還受結(jié)構(gòu)設(shè)計的約束，同時要符合EMC規(guī)范，這些都給地回路的布置帶來了很大的挑戰(zhàn)。在多重約束的限制下，設(shè)計階段PCB地回路布線會存在不確定的因素，需要在測試階段檢驗(yàn)。
　　
　　以圖1所示電路為例，U1、R3、R2組成同相放大器，設(shè)計期望該放大器能夠?qū)⑤斎胄盘朥i放大10倍，Uo是放大器的輸出電壓。由于PCB布局布線受到約束，Ui的“-”輸入端子跟電阻R2的C端之間有一段導(dǎo)線Rpcb。而PCB上可能存在“電路X”引入地回流Ix流過導(dǎo)線電阻Rpcb。受“電路X”地回流Ix的影響，導(dǎo)線Rpcb兩端會有電壓差Ue，為了確定Ue對被測信號的影響，需要測量Ue的大小。
　　
　　圖1 包含地回流干擾的同相放大電路
　　
　　對精密電路而言，即使Ue只有μV量級，也會對電路產(chǎn)生巨大的影響。DM3068數(shù)字萬用表直流電壓的最小讀數(shù)分辨率可達(dá)0.1μV，而且測量端子跟機(jī)殼地隔離，不會引入額外的直流電流地回路，適合于測量地回路引起的μV量級直流誤差。
　　
　　測量弱電壓信號需要注意熱電勢、共模干擾、電磁感應(yīng)等誤差源，這些誤差一般在10μV的量級，會嚴(yán)重干擾小信號測量。使用同材質(zhì)的、雙絞或帶屏蔽的測試電纜可以減小熱電勢和電磁感應(yīng)的誤差。測量Ue前可以先判別這些誤差源引入的總誤差的大小，使用萬用表的“相對”運(yùn)算排除固定誤差的干擾，然后再測量Ue就可以得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果。
　　
　　先將萬用表的兩個表筆同時連接圖1中的端子C端，這時萬用表的讀數(shù)是由熱電勢、共模干擾、電磁感應(yīng)的誤差源引起的，觀察其變化情況。如果讀數(shù)在一個小范圍內(nèi)波動，則認(rèn)為是固定誤差。按下萬用表“相對”菜單鍵，萬用表會記錄當(dāng)前讀數(shù)值，并在以后的每個測量結(jié)果中減去該讀數(shù)值再顯示，這樣就可以排除固定誤差的干擾。然后再測量端子C和Ui的“-”端之間的電壓差，讀數(shù)即為排除固定誤差干擾后的Ue值，可以比較準(zhǔn)確地反映真實(shí)Ue的大小。