电路板维修模拟（利用VI曲线开展电路板维修的一些方法探讨）

在无图纸的电路板故障检测维修领域，VI曲线测试技术是最常用的一种电路板维修检测技术。VI曲线检测的核心思想主要是对比，即需要一块好板子或者一个好的器件做参考，然后进行对比测试。对比测试的手段主要有两种，一种是一好一坏实时对比测试，另外一种手段是先对好板子（好器件）进行学习采样（建库），日后遇到相同故障板再跟软件中的曲线库进行比对，从而发现故障所在。

笔者从事VI曲线测试仪技术支持多年，经常遇到客户问一个问题：没有好板的情况下，如何使用VI曲线测试仪检测电路板故障呢？今天，就这个话题与大家探讨探讨。

一块电路板，不论有多复杂，都是由电子元器件组成的。检测一块故障电路板，抛开PCB本身上的断线问题，主要工作其实就是检测电路板上的各种各样的元器件的好坏。元器件种类繁多，这里粗略的划分一下。比如按封装和集成度可以分为分立元器件和集成电路；分立元器件又可分为两端元器件和三端元器件。两端元器件如电阻，电容，电感，二极管等；三端元器件如常见的晶体管、mos管、晶闸管、IGBT、稳压块等等；集成电路也就是常说的芯片，按功能可以划分为数字集成电路、模拟集成电路以及模数混合集成电路等等。

那么，在没有好板子，只有坏板子的情况下，使用手里的VI曲线测试仪如何下手检测呢？根据笔者多年的VI曲线测试应用经验，总结出了以下几种检测方法，供大家参考：

一、相同的故障电路板之间可以相互参考。

两块一样的板子，故障现象表现一样，但真正坏的地方未必一样，利用这一点，可以用VI曲线测试仪进行对比测试，寻找差异；

两块一样的板子，故障现象不同，故障点也未必相同，因此相互之间也可以做对比测试。

图1

二、寻找重复分布的电路

尽管手里只有一块故障电路板，也不要太担心。很有可能，你手里的这块故障电路板上有重复分布的电路，经过仔细观察后，发现板子上存在有重复分布的电路，就可以使用VI曲线测试仪轻松的进行比对测试了。

如下面几块故障电路板，上面都存在一些重复分布的电路。图片中重复分布电路用黄色矩形框加以标注：

图2

图3

图4

图5

三、单个芯片中的相同功能组电路之间可以相互参照

手里只有一块故障电路板，上面也没有重复分布的电路，那么我们是不是可以从单个芯片下手呢？答案是肯定的。有的芯片本身具有多个相同的功能单元电路，这些功能组电路中的输入、输出脚之间可以利用VI曲线测试仪做对比测试。

下面列举两个实例。

3.1 数字逻辑芯片74LS03

图6 74LS03实物图

图7 74LS03封装图

从以上74LS03的封装图中可知，74LS03中内部有4个相同的与非门电路，1A,1B,1Y;2A,2B,2Y;3A,3B,3Y;4A,4B,4Y;4个与非门电路之间的输入脚之间，输出脚之间是可以相互对比测试的。

例如，输出脚之间的对比测试，1Y,2Y,3Y,4Y之间进行对比测试，输入脚 1A,2A,3A,4A之间可以进行对比测试；输入脚1B,2B,3B,4B之间可以进行对比测试。输出脚对地的VI曲线以及输入脚对地的VI曲线理论上来说应该是一致的；

图8 使用VI曲线测试仪对比74LS03第3脚与第6脚两个输出脚的曲线图

3.2 集成运算放大器LM324

图9 LM324实物图

图10 LM324内部封装图

由LM324内部封装图可知，LM324内部封装了4组功能相同的运算放大器，按管脚顺序排列分别是：1,2,3；5,6,7；8,9,10；12,13,14；

利用VI曲线测试仪可以对比4组放大器的输出端曲线是否相同，即第1脚（OUT1）,第7脚（OUT2）,第8脚（OUT3）,第14脚（OUT14）分别对接地脚（第11脚）的曲线是否一致？

图11 使用VI曲线测试仪对比LM324第1脚与第8脚两个输出脚的曲线图

同样，可以利用VI曲线测试仪分别对比测试4组放大器的同向输入端以及反向输入端对地的曲线是否一致？

这里稍微提示一下，针对单个芯片不同功能组之间的对比测试，如果在线对比测试受到外电路影响时，建议拆下来离线对比测试，准确度会提高很多。

四、直接判断分立元件的好坏

为了方便介绍VI曲线测试仪对分立元件的测试，暂且把分立元件分成两端元器件和三端元器件分别介绍。由于在线测试难免受外电路的影响，不好直接下结论判断好坏，条件允许的情况下建议离线测试。

4.1 使用VI曲线测试仪直接检测两端分立元件

两端分立元器件指常见的电阻，电容，电感，二极管等；电阻的常见问题是阻值变大，阻值变小情况也有，但维修中比较少见，由于电阻上通常会标有阻值，建议使用万用表直接测量确认；我这里着重介绍一下使用VI曲线测试仪直接检测电容和二极管的经验。

4.1.1使用VI曲线测试仪直接检测电容

使用VI曲线测试仪可以直接测试电容的容值，另外还可以根据曲线观察被测电容是否有漏电？一个好的电容VI曲线显示为一个标准的椭圆，如果测试出的电容椭圆形曲线倾斜比较严重或者呈现短路曲线特征，很有可能是漏电了，下面展示一下好电容跟坏电容的VI曲线图。

图12 标称容量为220UF的电解电容VI曲线测试图（好电容）

图13 标称容量为1000UF的电容的VI曲线测试图（坏电容）

4.1.2 使用VI曲线测试仪直接测试二极管

二极管的VI曲线即PN结的VI曲线，利用VI曲线测试仪可以检测PN结的正向能否导通？反向有无漏电？是否击穿？还可以检测稳压管的稳压值等等。

图14 正常二极管(PN结)VI曲线测试图

图15 反向漏电的PN结曲线（红色曲线）

图16 4.7V稳压管直接测量

图17 击穿的二极管（PN结）曲线

4.2 使用VI曲线测试仪检测三端分立元器件

三端元器件泛指具有三个引脚的晶体管、Mos管、IGBT、晶闸管、稳压块等元器件，普通光耦，继电器也可以等效成三端器件使用VI曲线测试仪进行测试。

三端元器件主要的一个电特征就是具备开关特性，通过对比单个引脚的VI曲线不容易发现故障，通常需要对三端器件的控制极施加触发脉冲，才能判断好坏。

VI曲线测试仪可以输出一个脉冲信号对三端器件的控制极进行触发，从而可以判断三端器件的开关特性是否正常？

图18 使用VI曲线测试仪测试三端器件连接示意图

图19 使用VI曲线测试仪检测一个好的MOS管曲线图

图20 已出现击穿的S8050型晶体管的VI曲线（CE极）

五、电压检测法

由于VI曲线检测技术属于静态检测技术，检测时不需要给被测电路板通电，但是有些故障不通电测试很难被发现，即便有好板对比测试，也不一定能发现。因此对电路板进行加电测试在所难免。

VI曲线测试仪能在线测试电压吗？答案是可以的，不能测试电压的VI曲线测试仪已经成为过去时了，随着电路检测技术的发展，VI曲线测试仪厂家也与时俱进，汇能小精灵第4代VI曲线测试仪就已经能够支持在线测试管脚电压了，电压测量范围在±60V以内，测试电子电路板通常也够用了，一般芯片的工作电压都是比较低的，常见的12V,5V供电的居多。

VI曲线测试仪需要借助稳压直流电源给被测电路板通电，这里需要提醒的是，给电路板上电之前，首先应该确认一下电路板的电源端子与地之间是否短路？如果电路板已经短路了，那要先对短路故障进行排查。经过确认，电路板电源不存在短路故障后，可以给电路板通电，然后使用VI曲线测试仪对电路板上的一些关键测试点或者芯片的电源引脚进行测量。

图21利用VI曲线测试仪测试芯片的工作电压

像我们熟知的74系列，4000系列数字逻辑器件，基本都是5V供电的，如果不确定芯片的工作电压，也可以翻器件手册或者上网查该芯片的PDF技术资料，里面都有详细介绍，芯片工作电压范围，封装一目了然。

以上几点就是笔者总结的关于在没有好板的情况下，使用VI曲线测试仪开展电路板故障检测时能够用上的一些检测方法，希望能与大家一起交流探讨。由于本人才疏学浅，文中难免出现不妥之处，还希望大家能够批评指正。

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