一、什么是硬件測試？

定義：硬件測試就是對項目開發(fā)過程的產(chǎn)品硬件（結(jié)構(gòu)、PCBA、關(guān)鍵部件等）進行差錯檢查，保證其質(zhì)量的一種過程活動。硬件測試只是硬件產(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）。

硬件產(chǎn)品測試的7大種類：

信號質(zhì)量測試-時序測試-功能測試-性能測試-容錯測試-長時間測試-一致性測試-信號質(zhì)量測試

二、硬件測試步驟流程：

通電前硬件檢測

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

“硬件原理圖設(shè)計應(yīng)遵守一些基本原則，這些基本原則要貫徹到整個設(shè)計過程，雖然成功的參考設(shè)計中也體現(xiàn)了這些原則，但因為我們可能是“拼”出來的原理圖，所以我們還是要隨時根據(jù)這些原則來設(shè)計審查我們的原理圖，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，單點接地，數(shù)字地可以直接接機殼地（大地），機殼必須接大地；

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（一般是設(shè)計參考手冊），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)計難度的情況下盡量保證軟件開發(fā)方便，或者以小的硬件設(shè)計難度來換取更多方便、可靠、高效的軟件設(shè)計，這點需要硬件設(shè)計人員懂得底層軟件開發(fā)調(diào)試，要求較高；

f）功耗問題；

g）產(chǎn)品散熱問題，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)品機箱也要考慮這個問題，不能把機箱做成保溫盒，電路板對“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)計原則檢查原理圖設(shè)計是否正確。

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）按照實際線路對照原理圖進行，以元件為中心進行查線。把每個元件引腳的連線一次查清，檢查每個去處在電路圖上是否存在。為了防止出錯，對于已查過的線通常應(yīng)在電路圖上做出標(biāo)記，最好用指針萬用表歐姆擋的蜂鳴器測試，直接測量元器件引腳，這樣可以同時發(fā)現(xiàn)接線不良或者接線錯誤的地方；

2、電源是否短路。調(diào)試之前不上電，用萬用表測量一下電源的輸入阻抗，這是必須的步驟！如果電源短路，會造成電源燒壞或者更嚴(yán)重的后果。在涉及電源部分時，可以用一個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)計中增加保護電路，比如使用恢復(fù)保險絲等元件；

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應(yīng)。對于三極管，同一功能的不同廠家器件管腳排序也是不同，最好能用萬用表測試一下；

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

通電檢測

1、通電觀察：通電后不要急于測量電氣指標(biāo)，而要觀察電路有無異常現(xiàn)象，例如有無冒煙現(xiàn)象，有無異常氣味，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，或只加固定的電平信號的條件下所進行的直流測試，可用萬用表測出電路中各點的電位，通過和理論估算值比較，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)計要求。

3、動態(tài)調(diào)試：動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進行的，在電路的輸入端加入合適的信號，按信號的流向，順序檢測各測試點的輸出信號，若發(fā)現(xiàn)不正常現(xiàn)象，應(yīng)分析其原因，并排除故障，再進行調(diào)試，直到滿足要求。

測試過程中不能憑感覺，要始終借助儀器觀察。使用示波器時，最好把示波器的信號輸入方式置于“DC”擋，通過直流耦合方式，可同時觀察被測信號的交、直流成分。通過調(diào)試，最后檢查功能塊和整機的各種指標(biāo)(如信號的幅值、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)計要求，如必要，再進一步對電路參數(shù)提出合理的修正。

電子電路調(diào)試中其他工作

1、確定測試點：根據(jù)待調(diào)系統(tǒng)的工作原理擬定調(diào)試步驟和測量方法，確定測試點，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：工作臺配備所需的調(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，一定要把工作臺布置的干凈、整潔。

3、選擇測量儀表：對于硬件電路，應(yīng)是被調(diào)系統(tǒng)選擇測量儀表，測量儀表的精度應(yīng)優(yōu)于被測系統(tǒng)；對于軟件調(diào)試，則應(yīng)配備微機和開發(fā)裝置。

4、調(diào)試順序：電子電路的調(diào)試順序一般按信號流向進行，將前面調(diào)試過的電路輸出信號作為后一級的輸入信號，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)，進行總體調(diào)試和結(jié)果測試。

在調(diào)試過程中，要認真觀察和分析實驗現(xiàn)象，做好記錄，以確保實驗數(shù)據(jù)的完整可靠。

電路調(diào)試中注意事項

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

1、正確使用測試儀器的接地端。使用地端接機殼的電子儀器進行測試，一起的接地端應(yīng)和放大器的接地端接在一起，否則儀器機殼引入的干擾不僅會使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生變化，而且將使測試結(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，若需要測試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)分別對地測出Vc和Ve，然后二者相減。若使用干電池供電的萬用表測試，由于電表的兩個輸入端是浮動的，所以允許直接跨接到測試點之間。

2、測量電壓所用儀器的輸入阻抗必須遠大于被測處的等效阻抗。若測試儀器輸入阻抗小，則在測量時會引起分流，給測試結(jié)果帶來很大誤差。

3、測試儀器的帶寬必須大于被測電路的帶寬。

4、正確選擇測試點。同一臺測試儀器進行測量時，測量點不同，儀器內(nèi)阻引起的誤差將大不同。

5、測量方法要方便可行。需要測量某電路的電流時，一般盡可能測電壓而不測電流，因為測電壓不必改動電路。若需知道某一支路的電流值，可以通過測取該支路上電阻兩端的電壓，經(jīng)過換算而得到。

6、調(diào)試過程中，不但要認真觀察和測量，還要善于記錄。記錄的內(nèi)容包括實驗條件，觀察的現(xiàn)象，測量的數(shù)據(jù)、波形和相位關(guān)系等。只有大量的可靠的實驗記錄與理論結(jié)果相比較，才能發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計的問題，完善設(shè)計方案。

調(diào)試中排查故障

要認真查找故障原因，切不可一遇故障解決不了就拆掉線路重新安裝。因為如果是原理上的問題，即使重新安裝也解決不了問題。

1、故障檢查的一般方法

對于一個復(fù)雜的系統(tǒng)來說，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。一般故障診斷過程，是從故障現(xiàn)象出發(fā)，通過反復(fù)測試，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）常見的故障現(xiàn)象：放大電路沒有輸入信號，而有輸出波形。放大電路有輸入信號，但沒有輸出波形，或者波形異常。串聯(lián)穩(wěn)壓電源無電壓輸出，或輸出電壓過高而不能調(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，電源電壓的等級和極性是否符合要求；極性元件引腳是否連接正確，有無接錯、漏接和互碰等情況。布線是否合理；印刷板是否短線斷線，電阻電容有無燒焦和炸裂等。通電觀察元器件有無發(fā)燙、冒煙，變壓器有無焦味，電子管、示波管燈絲是否亮，有無高壓打火等。

2）用萬用表檢查靜態(tài)工作點：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用表測定。當(dāng)測得值與正常值相差較大時，經(jīng)過分析可找到故障。

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

3）信號尋跡法：對于各種較復(fù)雜的電路，可在輸入端接入一個一定幅值、適當(dāng)頻率的信號(例如，對于多級放大器，可在其輸入端接入f=1000Hz的正弦信號)，用示波器由前級到后級(或者相反)，逐級觀察波形及幅值的變化情況，如哪一級異常，則故障就在該級。

4）對比法：懷疑某一電路存在問題時，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)進行一一對比，從中找出電路中的不正常情況，進而分析并判斷故障點。

5）部件替換法：有時故障比較隱蔽，不能一眼看出，如這時你手頭有與故障儀器同型號的儀器時，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，將電容臨時跨接在檢查點與參考接地點之間，如果振蕩消失，就表明振蕩是產(chǎn)生在此附近或前級電路中。否則就在后面，再移動檢查點尋找。旁路電容要適當(dāng)，不宜過大，只要能較好地消除有害信號即可。

7）短路法：就是采取臨時性短接一部分電路來尋找故障的方法。短路法對檢查斷路性故障最有效。但要注意對電源(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，使輸出電流過大，我們采取依次斷開電路的某一支路的辦法來檢查故障。如果斷開該支路后，電流恢復(fù)正常，則故障就發(fā)生在此支路。

實際調(diào)試時，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。這些方法的使用對于簡單的故障用一種方法即可查找出故障點，但對于較復(fù)雜的故障則需采取多種方法互相補充、互相配合，才能找出故障點。

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）再用萬用表(或示波器)檢查靜態(tài)工作點。

3）信號尋跡法是對各種電路普遍適用而且簡單直觀的方法，在動態(tài)調(diào)試中廣為應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅