破解电路图关键点，提升学生检修能力策略研究

肖学波

[摘           要]  中等职业学校学生的专业理论水平相对较弱，在面对“电子电路装调及应用”竞赛中的复杂故障电路板时往往无从下手检修。学生的电子专业理论水平的提高需要较长时间的培养，然而“电子电路装调及应用”竞赛项目内容涉及的知识面极广，不可能一一对学生进行詳尽讲解，所以需要找一些妙招来解读电路图，完成检修任务。以实例方式，探讨如何找出不同电路图中的关键点，提高学生的检修能力，以供读者思考。

[关    键   词]  故障分析;故障排除;传输流程

[中图分类号]  G712                   [文献标志码]  A                    [文章编号]  2096-0603（2019）18-0204-03

随着“世界技能大赛”的深入推广，我国对各行各业技术人员的培养也是越来越重视。在电子技术方面，目前的“电子电路装调及应用”竞赛项目是中职学生最为亮丽的舞台，如果参加世界技能大赛是学生的梦想，那么参加“电子电路装调及应用”竞赛项目就是通往梦想的途径之一。电子故障板维修是该比赛项目中的重要组成部分，也是最考验参赛选手综合水平的一环，它是电子理论与维修技能的具体体现。然而我们在传统的教学中，总是要求学生从最基础学起，要求学生能吃透电路图，然后再根据故障现象系统分析，最后才动手维修，排除故障。但中职学生对专业理论的学习不够深入，理论水平较为薄弱，用传统方法维修往往会让学生面对故障电子板不能快速准确判断故障部位，浪费大量的比赛时间。为此本文以三个电子故障板的维修过程为实例，从简单到复杂，探讨如何在未能完全看懂电路图的情况下，用下面几种方法，抓住电路图中的关键点，结合故障板的故障现象来破解检修要点，提升学生的检修能力。

一、电、信号的传输流程

电、信号的传输流程往往在电路图中都是从左到右的。

如上图所示电路，首先我们先来理清楚电的传输流程，可以在J1处见到一个“DC5V”的文字，我们可知这是一个直流5V的电源输入端，经过一总线向图中的“1”“2”和“3”三个电子模块供电;模块“1”的供电过程为电流经过R5->LED1->VT28050->GND;模块“2”的供电过程就比较复杂，电流经过R9后分三个支路，分别经LED2、VT1和VT3再到GND;模块“3”的供电过程为电流经过R12->LED3->HEF4069的10、12脚->GND;此外，还有一个很重要的供电过程是被隐藏的，那就是IC“HEF4069”的供电电路，有的电路图会标示出来，有的不会，我们应在看任务书时对芯片的供电有所认识，理应知道“HEF4069”的14脚是接电源的正极，7脚接电源的负极。

再深入分析，模块“1”中的电路是一个信号发射电路，“LED1”是否有信号发出应由三极管“VT2”的导通控制，而“VT2”是否导通则是由“HEF4069”的4脚控制，当4脚有高电平时，三极管“VT2”导通，当4脚是低电平时，三极管“VT2”截止;模块“2”为信号接收电路，信号由“LED2”接收通过三极管“VT1”的放大，再控制三极管“VT3”导通，使一个“高”或“低”电平信号输送给“HEF4069”的5脚，从而一系列的电路，使10、12脚同时出现一个“高”或“低”的电平来控制模块“3”中的电路中的“LED3”的“亮”或“熄”。

在这个例子中，当我们理清楚了电、信号的传输过程，我们基本上已经明白了这个电路的工作原理了。对一些芯片、内部较为复杂的电路（如模块“2”中的电路），我们虽然没有经过对整个电路图的深入了解，但也可以结合电路的故障现象进行检修，排除故障。

二、关键元件的电、信号输入输出点

电路的关键元件往往都是一些传感器或芯片。

在这个实例中，我们先理清楚电、信号的传输流程，就可以发现左边的S1～S8按键为控制电路，模块“1”、模块“2”为信号处理电路，模块“1”把信号传输给后面的“BELL”元件，控制“BELL”是否发音，模块“2”把信号传输给后面的发光管，让发光管按要求点亮。如果电路工作正常，我们在按下S1～S8几个按钮中的一个时，会有声音响起，有发光管被点亮。

这个电路中的最关键元件为模块“1”的NE555芯片和模块“2”中CD4511芯片，如果我们对这两个芯片资料不是很熟悉或者是一点都不了解，那么我们可以先找出它们的信号输入、输出两个地方，理顺这些点与支路的连接关系，结合故障现象分析，也可以排除故障。从上图可知，模块“1”NE555芯片的输入处在R16、R17这个支路中，分别向NE555芯片的7脚、2脚和6脚输入两个信号;NE555芯片的输出点在它的3脚，3脚的信号是让后面电路中的BELL发音。模块“2”CD4511芯片的输入处在于“7”“1”“2”和“6”四个脚，在图中分别标为“A”“B”“C”和“D”;输出处为“13”“12”“11”“10”“9”“15”和“14”脚，在图中分别标为“A”“B”“C”“D”“E”“F”和“G”。我们找到这些关键点，再找出与这些关键点连接的支路，就可以结合电路的故障现象进行检修。

如果在按下每一个按键时，“BELL”都不响，那么我们就可以用万用表或者示波器对模块“1”中NE555芯片的输入处7脚、2脚和6脚进行检测，如果没有电压或信号变化，那就可以证明是按键连接到芯片的支路有故障，应该加以排查;如果芯片输入处的电压或信号有正常的变化，那么我们就应该对输出脚“3”脚进行检测，如果“3”脚无电压或信号变化，那么就可以判断是NE555芯片不正常工作，应对芯片周边的供电等电路进行排查;如果“3”脚的电压或信号有正常变化，那就可以说明是后面电路的问题，后面的电路对学生来说极为简单，容易完成检修。

如果在按下大部分按键时，“BELL”响，发光管都相对点亮，只有某一个或两个按键按下时，有响声，但无发光管变化。相对于这一现象，我们就要检查CD4511芯片的输入与输出点了。当按下某个按键时，我们根据相应按键的连线找到连接CD4511芯片的输入点，用万用表或者示波器对该点进行电压或信号检测。如果没有电压或信号的变化，则说明该支路有故障，应该加以排查;如果有电压或信号的变化，则说明该支路正常，应对该芯片的输出脚进行检测，根据检测的结果再进行进一步的故障排除。

三、对电路图进行功能模块划分

对于怎样按照特定功能来划分电路，主要基于两点。第一点是基于画电路图的习惯，每一张成熟的电路图，它都会把有特定功能的电路画在一起;第二点就是这个特定的电路往往会只有一条支路与外面相连接。

面对复杂的电路，我们最好的选择就是先把这复杂的电路按照一定的功能划分成若干个模块，理顺每个模块的电、信号传输过程，再在每个模块中用上面的两个方法，在每一个模块中理清楚电、信号传输过程和里面的关键元件关键点，这样对我们分析有极大的帮助。化繁为简之后，我们无需清楚每个芯片、每块电路的功能、作用，我们也可以对复杂电路进行检修。

如电路原理图3所示，相对于中职学生来说，这是一个复杂的电路。在比赛中，时间较紧，气氛紧张，如果学生用常规方法对电路一点一点进行分析，那么学生要读懂整张电路图就要花费很长时间。如果我们能用本文介绍的方法分析电路，再结合本电路的名称“保险柜防盗”，我们可知这是一个报警电路。在报警电路中，最基本的组成应该包含电源电路、信号收集电路、信号处理电路和警报电路这几部分。因此，我们先将图中的电路分成6个模块，模块“1”为电源电路，模块“2”“3”和“4”为信号收集电路，模块“5”为信号处理电路，模块“6”为警报电路。按功能划分好模块后，我们就来理顺这些模块的电、信号传输过程。模块“1”为电源模块，它的作用就是为整个电路提供可靠的电源;模块“2”“3”和“4”是独立的三个收集信号的电路，它们把收集来的信号传输给模块“5”电路进行处理，再由模块“5”控制模块“6”的警报电路是否报警。

在理清楚模块的电、信号传输过程后，我们要做的就是对每一个模块内部电路进行电、信号传输和关键元件分析，具体情况如下：

模块“1”电源电路中，分析和检修电路时第一步就应该对电源电路进行分析。该电路最左边有一处电源接入口标注着“AC12V”，说明是接入12V的交流电，这交流电经一整流桥向右供电，经过一元件“LM7809”，这个元件为这个模块的核心元件，它的输入点为“1”脚，输出点为“3”脚，而且输出电压正常为9V，再向右输出到VCC，也就是说当电路正常工作时，用万用表的电压档对电子元件“D1”负极检测应该为9V，如果不是这个电压，那么我们应该重点对这部分电路进行排查。

分析和检修电路时也应该从简单电路到复杂电路。在这个实例中，模块“2”电路在三个报警电路中是最简单的，应该先进行分析。该电路上方连接电源，下方接地，中间只有一个震动开关和一支路连接模块“5”电路中“CD4075”芯片的“5”脚。工作过程很简单，当震动开关“BZ”打开时，会有一个低电平信号传输给“CD4075”芯片的“5”脚;当震动开关“BZ”闭合时，会有一个高电平信号传输给“CD4075”芯片的“5”脚。同理可知，模块“3”“4”也应该是向“CD4075”芯片传输信号为高低电平。

从上面的分析可知，模块“3”“4”也和模块“2”类似，电路输出的信号也是高低电平，因此我们可以不需要对它们进行详细分析，但对它们两个电路与“CD4075”芯片的连接脚要着重注意。模块“3”的核心元件是“RT”热敏电阻，当作用于它身上的温度变化时（用火烧），该电路输出到“CD4075”芯片“4”脚的电平信号会有变化。模块“4”的核心元件是“Y1”压电传感器，当外界有力作用于它身上时（用力压），该电路输出到“CD4075”芯片“3”脚的电平信号会有变化。

模块“5”电路的核心元件是“CD4075”芯片，它的信号输入点在“3”“4”和“5”脚，输出为“10”脚;此外还有一处应该引起我们重视的，就是在“6”脚到“11”“12”和“13”脚这段电路中有一個“SA1”按键，该按键直接接地，应该是一个强制给低电平起清除警报的作用。

模块“6”报警电路，当“CD4075”芯片的“10”脚有高电平信号过来时，三极管“VT2”导通，继电器“JK1”吸合，蜂鸣器“BL1”响起报警;当继电器“JK1”吸合时，三极管“VT3”导通，继电器“JK2”也吸合，蜂鸣器“BL2”也随即会响起报警。

当我们把这个复杂电路按功能划分开，再结合电路的故障现象，我们就可以把问题锁定在某一个局部电路，再加以检测，这样就大大提高我们的检修效率。

例如，有一故障现象：当电路工作时，震动和力压“Y1”时警报会响起，用火烧“RT”热敏电阻没有报警。我们结合这个现象，可以知道除了模块“3”的电路外，其它电路应该是正常的，所以我们就可以重点对该电路进行检测。该电路的核心元件为“LM358”四运放芯片，在改变“RT”热敏电阻的温度时，检测“LM358”芯片输入输出脚的电、信号是否正常跳变等，完成检修不是难事。

中职学生由于理论水平有限，在面对一些不常见的、较为复杂的电路检修时，加上在竞赛过程中时间比较紧等因素，往往在故障分析和故障排除时会无从下手。当我们在检修过程中若能用以上三种方法抓住电路中的关键点，就可以让复杂电路变成一个一个简单的、有特定的功能小电路，再结合故障现象，把检测的电路从整体缩小到局部，从复杂问题中抽丝剥茧，理顺思路，大大提高检修效率，完成比赛任务。

参考文献：

[1]蔡杏山.电子工程师自学速成[M].北京：人民邮电出版社，2014.

[2]林红华，聂辉海，陈红云.电子产品模块电路及应用[M].北京：机械工业出版社，2016.

编辑 王 敏