硬件測(cè)試步驟流程介紹

一、什么是硬件測(cè)試？

定義：硬件測(cè)試就是對(duì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程的產(chǎn)品硬件（結(jié)構(gòu)、PCBA、關(guān)鍵部件等）進(jìn)行差錯(cuò)檢查，保證其質(zhì)量的一種過(guò)程活動(dòng)。硬件測(cè)試只是硬件產(chǎn)品質(zhì)量控制的方式之一，質(zhì)量管理包括一個(gè)質(zhì)量目標(biāo)ppm+三部曲（質(zhì)量策劃-質(zhì)量控制-質(zhì)量改進(jìn)）。

硬件產(chǎn)品測(cè)試的7大種類：

信號(hào)質(zhì)量測(cè)試-時(shí)序測(cè)試-功能測(cè)試-性能測(cè)試-容錯(cuò)測(cè)試-長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試-一致性測(cè)試-信號(hào)質(zhì)量測(cè)試

二、硬件測(cè)試步驟流程：

通電前硬件檢測(cè)

1、連線是否正確。檢查原理圖很關(guān)鍵，第一個(gè)檢查的重點(diǎn)是芯片的電源和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)注是否正確，同時(shí)也要注意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是否有重疊的現(xiàn)象。另一個(gè)重點(diǎn)是原件的封裝，封裝的型號(hào)，封裝的引腳順序；封裝不能采用頂視圖，切記！特別是對(duì)于非插針的封裝。檢查連線是否正確，包括錯(cuò)線、少線和多線的情況。

“硬件原理圖設(shè)計(jì)應(yīng)遵守一些基本原則，這些基本原則要貫徹到整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，雖然成功的參考設(shè)計(jì)中也體現(xiàn)了這些原則，但因?yàn)槲覀兛赡苁恰捌础背鰜?lái)的原理圖，所以我們還是要隨時(shí)根據(jù)這些原則來(lái)設(shè)計(jì)審查我們的原理圖，這些原則包括：

a）數(shù)字電源和模擬電源分割；

b）數(shù)字地和模擬地分割，單點(diǎn)接地，數(shù)字地可以直接接機(jī)殼地（大地），機(jī)殼必須接大地；

c）保證系統(tǒng)各模塊資源不能沖突，例如：同一I2C總線上的設(shè)備地址不能相同，等等；

d）閱讀系統(tǒng)中所有芯片的手冊(cè)（一般是設(shè)計(jì)參考手冊(cè)），看它們的未用輸入管腳是否需要做外部處理，如果需要一定要做相應(yīng)處理，否則可能引起芯片內(nèi)部振蕩，導(dǎo)致芯片不能正常工作；

e）在不增加硬件設(shè)計(jì)難度的情況下盡量保證軟件開(kāi)發(fā)方便，或者以小的硬件設(shè)計(jì)難度來(lái)?yè)Q取更多方便、可靠、高效的軟件設(shè)計(jì)，這點(diǎn)需要硬件設(shè)計(jì)人員懂得底層軟件開(kāi)發(fā)調(diào)試，要求較高；

f）功耗問(wèn)題；

g）產(chǎn)品散熱問(wèn)題，可以在功耗和發(fā)熱較大的芯片增加散熱片或風(fēng)扇，產(chǎn)品機(jī)箱也要考慮這個(gè)問(wèn)題，不能把機(jī)箱做成保溫盒，電路板對(duì)“溫室”是感冒的；還要考慮產(chǎn)品的安放位置，最好是放在空間比較大，空氣流動(dòng)暢通的位置，有利于熱量散發(fā)出去。“

追根溯源，按照原理圖設(shè)計(jì)原則檢查原理圖設(shè)計(jì)是否正確。

查線的方法通常有兩種：

1）按照電路圖檢查安裝的線路，根據(jù)電路連線，按照一定的順序逐一檢查安裝好的線路；

2）按照實(shí)際線路對(duì)照原理圖進(jìn)行，以元件為中心進(jìn)行查線。把每個(gè)元件引腳的連線一次查清，檢查每個(gè)去處在電路圖上是否存在。為了防止出錯(cuò)，對(duì)于已查過(guò)的線通常應(yīng)在電路圖上做出標(biāo)記，最好用指針萬(wàn)用表歐姆擋的蜂鳴器測(cè)試，直接測(cè)量元器件引腳，這樣可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)接線不良或者接線錯(cuò)誤的地方；

2、電源是否短路。調(diào)試之前不上電，用萬(wàn)用表測(cè)量一下電源的輸入阻抗，這是必須的步驟！如果電源短路，會(huì)造成電源燒壞或者更嚴(yán)重的后果。在涉及電源部分時(shí)，可以用一個(gè)0歐姆的電阻作為調(diào)試方法。注意：上電前先不要焊接電阻，檢查電源的電壓正常后再將電阻焊接在PCB上，給后面的單元供電，以免由于電源的電壓不正常，造成上電燒毀后面單元的芯片。電路設(shè)計(jì)中增加保護(hù)電路，比如使用恢復(fù)保險(xiǎn)絲等元件；

3、元器件安裝情況。主要是檢查有極性的元器件，如發(fā)光二極管，電解電容，整流二極管等，以及三極管的管腳是否對(duì)應(yīng)。對(duì)于三極管，同一功能的不同廠家器件管腳排序也是不同，最好能用萬(wàn)用表測(cè)試一下；

先做開(kāi)路、短路測(cè)試，以保證上電后不會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象。如果測(cè)試點(diǎn)設(shè)置好的話，可以事半功倍。0歐姆電阻的使用有時(shí)也有利于高速電路測(cè)試；在以上未通電前的硬件檢測(cè)做完了以后，才能開(kāi)始下一步驟的操作--通電檢測(cè)。

通電檢測(cè)

1、通電觀察：通電后不要急于測(cè)量電氣指標(biāo)，而要觀察電路有無(wú)異?，F(xiàn)象，例如有無(wú)冒煙現(xiàn)象，有無(wú)異常氣味，手摸集成電路外封裝，是否發(fā)燙等。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后再通電。

2、靜態(tài)調(diào)試：靜態(tài)調(diào)試一般是指在不加輸入信號(hào)，或只加固定的電平信號(hào)的條件下所進(jìn)行的直流測(cè)試，可用萬(wàn)用表測(cè)出電路中各點(diǎn)的電位，通過(guò)和理論估算值比較，結(jié)合電路原理的分析，判斷電路直流工作狀態(tài)是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路中已損壞或處于臨界工作狀態(tài)的元器件。通過(guò)更換器件或調(diào)整電路參數(shù)，使電路直流工作狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。

3、動(dòng)態(tài)調(diào)試：動(dòng)態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在電路的輸入端加入合適的信號(hào)，按信號(hào)的流向，順序檢測(cè)各測(cè)試點(diǎn)的輸出信號(hào)，若發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，應(yīng)分析其原因，并排除故障，再進(jìn)行調(diào)試，直到滿足要求。

測(cè)試過(guò)程中不能憑感覺(jué)，要始終借助儀器觀察。使用示波器時(shí)，最好把示波器的信號(hào)輸入方式置于“DC”擋，通過(guò)直流耦合方式，可同時(shí)觀察被測(cè)信號(hào)的交、直流成分。通過(guò)調(diào)試，最后檢查功能塊和整機(jī)的各種指標(biāo)(如信號(hào)的幅值、波形形狀、相位關(guān)系、增益、輸入阻抗和輸出阻抗等)是否滿足設(shè)計(jì)要求，如必要，再進(jìn)一步對(duì)電路參數(shù)提出合理的修正。

電子電路調(diào)試中其他工作

1、確定測(cè)試點(diǎn)：根據(jù)待調(diào)系統(tǒng)的工作原理擬定調(diào)試步驟和測(cè)量方法，確定測(cè)試點(diǎn)，并在圖紙上和板子上標(biāo)出位置，制作調(diào)試數(shù)據(jù)記錄表格等。

2、搭設(shè)調(diào)試工作臺(tái)：工作臺(tái)配備所需的調(diào)試儀器，儀器的擺設(shè)應(yīng)操作方便，便于觀察。特別提示：在制作和調(diào)試時(shí)，一定要把工作臺(tái)布置的干凈、整潔。

3、選擇測(cè)量?jī)x表：對(duì)于硬件電路，應(yīng)是被調(diào)系統(tǒng)選擇測(cè)量?jī)x表，測(cè)量?jī)x表的精度應(yīng)優(yōu)于被測(cè)系統(tǒng)；對(duì)于軟件調(diào)試，則應(yīng)配備微機(jī)和開(kāi)發(fā)裝置。

4、調(diào)試順序：電子電路的調(diào)試順序一般按信號(hào)流向進(jìn)行，將前面調(diào)試過(guò)的電路輸出信號(hào)作為后一級(jí)的輸入信號(hào)，為最后統(tǒng)調(diào)創(chuàng)造條件。

5、總體調(diào)試：選用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)的數(shù)字電路，應(yīng)完成可編程邏輯器件源文件的輸入、調(diào)試與下載，并將可編程邏輯器件和模擬電路連接成系統(tǒng)，進(jìn)行總體調(diào)試和結(jié)果測(cè)試。

在調(diào)試過(guò)程中，要認(rèn)真觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，做好記錄，以確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整可靠。

電路調(diào)試中注意事項(xiàng)

調(diào)試結(jié)果是否正確，很大程度受測(cè)試量正確與否和測(cè)試精度的影響。為了保證測(cè)試的結(jié)果，必須減小測(cè)試誤差，提高測(cè)試精度，為此需要注意一下幾點(diǎn)：

1、正確使用測(cè)試儀器的接地端。使用地端接機(jī)殼的電子儀器進(jìn)行測(cè)試，一起的接地端應(yīng)和放大器的接地端接在一起，否則儀器機(jī)殼引入的干擾不僅會(huì)使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生變化，而且將使測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)誤差。根據(jù)這一原則，調(diào)試發(fā)射極偏置電路時(shí)，若需要測(cè)試Vce，不應(yīng)把儀器的兩端直接接在集電極和發(fā)射極上，而應(yīng)分別對(duì)地測(cè)出Vc和Ve，然后二者相減。若使用干電池供電的萬(wàn)用表測(cè)試，由于電表的兩個(gè)輸入端是浮動(dòng)的，所以允許直接跨接到測(cè)試點(diǎn)之間。

2、測(cè)量電壓所用儀器的輸入阻抗必須遠(yuǎn)大于被測(cè)處的等效阻抗。若測(cè)試儀器輸入阻抗小，則在測(cè)量時(shí)會(huì)引起分流，給測(cè)試結(jié)果帶來(lái)很大誤差。

3、測(cè)試儀器的帶寬必須大于被測(cè)電路的帶寬。

4、正確選擇測(cè)試點(diǎn)。同一臺(tái)測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量點(diǎn)不同，儀器內(nèi)阻引起的誤差將大不同。

5、測(cè)量方法要方便可行。需要測(cè)量某電路的電流時(shí)，一般盡可能測(cè)電壓而不測(cè)電流，因?yàn)闇y(cè)電壓不必改動(dòng)電路。若需知道某一支路的電流值，可以通過(guò)測(cè)取該支路上電阻兩端的電壓，經(jīng)過(guò)換算而得到。

6、調(diào)試過(guò)程中，不但要認(rèn)真觀察和測(cè)量，還要善于記錄。記錄的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)條件，觀察的現(xiàn)象，測(cè)量的數(shù)據(jù)、波形和相位關(guān)系等。只有大量的可靠的實(shí)驗(yàn)記錄與理論結(jié)果相比較，才能發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)的問(wèn)題，完善設(shè)計(jì)方案。

調(diào)試中排查故障

要認(rèn)真查找故障原因，切不可一遇故障解決不了就拆掉線路重新安裝。因?yàn)槿绻窃砩系膯?wèn)題，即使重新安裝也解決不了問(wèn)題。

1、故障檢查的一般方法

對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要在大量的元器件和線路中準(zhǔn)確地找出故障是不容易的。一般故障診斷過(guò)程，是從故障現(xiàn)象出發(fā)，通過(guò)反復(fù)測(cè)試，做出分析判斷，逐步找出故障的。

2、故障現(xiàn)象和產(chǎn)生故障的原因

1）常見(jiàn)的故障現(xiàn)象：放大電路沒(méi)有輸入信號(hào)，而有輸出波形。放大電路有輸入信號(hào)，但沒(méi)有輸出波形，或者波形異常。串聯(lián)穩(wěn)壓電源無(wú)電壓輸出，或輸出電壓過(guò)高而不能調(diào)整，或輸出穩(wěn)壓性能變壞、輸出電壓不穩(wěn)等。震蕩電路不產(chǎn)生震蕩，計(jì)數(shù)器波形不穩(wěn)等等。

2）產(chǎn)生故障的原因：定型產(chǎn)品使用一段時(shí)間后出故障，可能是元件損壞，連線發(fā)生短路和斷路，或者條件發(fā)生變化等等。

3、檢查故障一般方法

1）直接觀察法：檢查儀器的選用和使用是否正確，電源電壓的等級(jí)和極性是否符合要求；極性元件引腳是否連接正確，有無(wú)接錯(cuò)、漏接和互碰等情況。布線是否合理；印刷板是否短線斷線，電阻電容有無(wú)燒焦和炸裂等。通電觀察元器件有無(wú)發(fā)燙、冒煙，變壓器有無(wú)焦味，電子管、示波管燈絲是否亮，有無(wú)高壓打火等。

2）用萬(wàn)用表檢查靜態(tài)工作點(diǎn)：電子電路的供電系統(tǒng)，半導(dǎo)體三極管、集成塊的直流工作狀態(tài)(包括元、器件引腳、電源電壓)、線路中的電阻值等都可用萬(wàn)用表測(cè)定。當(dāng)測(cè)得值與正常值相差較大時(shí)，經(jīng)過(guò)分析可找到故障。

順便指出，靜態(tài)工作點(diǎn)也可以用示波器“DC”輸入方式測(cè)定。用示波器的優(yōu)點(diǎn)是，內(nèi)阻高，能同時(shí)看到直流工作狀態(tài)和被測(cè)點(diǎn)上的信號(hào)波形以及可能存在的干擾信號(hào)及噪聲電壓等，更有利于分析故障。

3）信號(hào)尋跡法：對(duì)于各種較復(fù)雜的電路，可在輸入端接入一個(gè)一定幅值、適當(dāng)頻率的信號(hào)(例如，對(duì)于多級(jí)放大器，可在其輸入端接入f=1000Hz的正弦信號(hào))，用示波器由前級(jí)到后級(jí)(或者相反)，逐級(jí)觀察波形及幅值的變化情況，如哪一級(jí)異常，則故障就在該級(jí)。

4）對(duì)比法：懷疑某一電路存在問(wèn)題時(shí)，可將此電路的參數(shù)與相同的正常的參數(shù)(或理論分析的電流、電壓、波形等)進(jìn)行一一對(duì)比，從中找出電路中的不正常情況，進(jìn)而分析并判斷故障點(diǎn)。

5）部件替換法：有時(shí)故障比較隱蔽，不能一眼看出，如這時(shí)你手頭有與故障儀器同型號(hào)的儀器時(shí)，可以將儀器中的部件、元器件、插件板等替換有故障儀器中的相應(yīng)部件，以便于縮小故障范圍并查找故障源。

6）旁路法：當(dāng)有寄生振蕩現(xiàn)象，可以利用適當(dāng)容量的電容器，選擇適當(dāng)?shù)臋z查點(diǎn)，將電容臨時(shí)跨接在檢查點(diǎn)與參考接地點(diǎn)之間，如果振蕩消失，就表明振蕩是產(chǎn)生在此附近或前級(jí)電路中。否則就在后面，再移動(dòng)檢查點(diǎn)尋找。旁路電容要適當(dāng)，不宜過(guò)大，只要能較好地消除有害信號(hào)即可。

7）短路法：就是采取臨時(shí)性短接一部分電路來(lái)尋找故障的方法。短路法對(duì)檢查斷路性故障最有效。但要注意對(duì)電源(電路)不能采用短路法。

8）斷路法：斷路法用于檢查短路故障最有效。斷路法也是一種使故障懷疑點(diǎn)逐步縮小范圍的方法。例如，某穩(wěn)壓電源因接入一帶有故障的電路，使輸出電流過(guò)大，我們采取依次斷開(kāi)電路的某一支路的辦法來(lái)檢查故障。如果斷開(kāi)該支路后，電流恢復(fù)正常，則故障就發(fā)生在此支路。

實(shí)際調(diào)試時(shí)，尋找故障原因的方法多種多樣，以上僅列舉了幾種常用的方法。這些方法的使用對(duì)于簡(jiǎn)單的故障用一種方法即可查找出故障點(diǎn)，但對(duì)于較復(fù)雜的故障則需采取多種方法互相補(bǔ)充、互相配合，才能找出故障點(diǎn)。

在一般情況下，尋找故障的常規(guī)做法是:

1）用直接觀察法，排除明顯的故障。

2）再用萬(wàn)用表(或示波器)檢查靜態(tài)工作點(diǎn)。

3）信號(hào)尋跡法是對(duì)各種電路普遍適用而且簡(jiǎn)單直觀的方法，在動(dòng)態(tài)調(diào)試中廣為應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅