电气维修方法论第十四篇（认知陌生电路）

元件级维修主要对象是电路板。电路板是由电气元件、接插件和PCB板组成实现特定电气功能的部件，也是电气设备有别于其它设备的重要标志。电路板分为单功能板类和复合功能板类，如果从属于复合功能类型，就继承了多种本质特征和规律。元件级维修建立在部件级维修基础上，就是故障电路板维修。电路板种类繁多、用途广泛和功能各异，通过故障电路板品牌标识、规格型号查阅或咨询获得其技术手册、端口接线图、电路原理图等技术资料判断电路板从属的电路类型，进而快速掌握继承的本质特征和规律，再根据运用场景和维护历史了解其具体特征和规律，最后形成综合特征和规律，为元件级维修建立认知基础。

一、认知故障电路板的经验

电路板上分布固定的元件种类和数量较多，相互间电气连接线路异常复杂。为方便理解和维护，通常用电气原理图、元件分布图和端口接线图描述电路板工作原理、功能用途和规格样式，快速认知其本质特征和规律。通常电路板面积和人体尺寸相近，检测或携带比较方便。电气元件是元件级维修认知的最小零件，如果损坏只更换不修理。

在维修实践中，因为受技术保密或资料检索能力限制，很难获得故障电路板电气原理图，只能从功能用途和规格样式层面推测工作原理，再判断其从属的电路类型，进而掌握其继承的本质特征和规律。如果故障电路板上单元电路间没有明确分界标志、元件实际位置和元件布局图不同和电气元件无法检索，都增加了认知难度，那么如何提高认知故障电路板工作原理和功能用途的效率，也是元件级维修的难点。

电气元件数量多的电路板一般按照从整体到细节的顺序认知综合特征和规律。按照从电路板到单元电路，再到电气元件和接插件的认知顺序，先通过观察掌握电路板功能用途、整体外观特征和接口电气连接推测其包含的功能，再找出每种功能对应的单元电路，逐步掌握单元电路中各电气元件种类、布局、相互间电气连接和输入输出接口，逐步演绎出电气板的工作原理。适用于分立元件多、集成度较低的电路板。

电气元件数量少的电路板一般按照从细节到整体的顺序认知其综合特征和规律。按照从核心电气元件到单元电路，再到电路板的认知顺序，先从电路板的核心电气元件开始观察掌握其对应的电气元件、电气连接和输入输出端口，逐步归纳出电气板的工作原理和功能用途。适用于集成度较高的电路板。

复合功能的故障电路板先找出不同功能的电路在PCB板上分布范围，先认知与故障功能相关的电路，再认知影响整体功能的电路。有些电路板受体积和成本限制将多种功能混合在一起，之间没有明显分界，增加了认知故障电路板的难度。

二、认知故障电路板的流程

（一）从规格样式认知电路板

通过规格样式能简单直接掌握故障电路板本质特征和规律。首先通过生产商或品牌缩小故障电路板特性检索范围，再通过其规格型号、外观形状、颜色样式、外接连线等获得其功能用途、端口接线图、性能参数等技术资料，找出不同子功能电路在PCB板上分布范围以及内部连接线路。

（二）从功能用途认知电路板

如果按规格样式无法获得故障电路板技术资料，可根据故障电路板实际作用和实现功能以及与其它部件间相互关联等推测其从属的工作原理类型。

如将交流市电转换为直流电压的工作电源，根据降压和整流方式推测其从属工作原理类型；如人机交互电路根据输入和显示方式推测其从属工作原理类型；如保护电路根据保护位置和方式推测其从属工作原理类型；如采样电路根据传感器类型推测其从属工作原理类型；如信号处理电路根据信息处理核心元件推测其从属工作原理类型；如驱动电路根据驱动对象推测其从属工作原理类型；如通讯电路根据端口封装形式推测其从属工作原理类型。

（三）从工作原理认知电路板

电路图

标准电路板可从标准图集获得电路板功能框图和电气原理图。

工作原理相同的电路在不同厂家不同设备中，电路板规格样式（颜色、外观、元件布局和线路连接）各有差异。常用电气原理图描述电路工作原理，原理图中为方便描述和理解电路工作原理，电源和电信号传输方向为左进右出和上进下出，主电路和辅助电路分开绘制，用编号、专用符号和主要参数共同描述电气元件，用较粗直线画导线、较细直线画功能框和虚线画分割区，用文字描述电路工作原理、功能用途和规格样式。必需熟记标准电气元件符号和基础单元电路，对常用电路了然于心，掌握读图技巧，才能快速准确理解电气原理图，掌握电路板本质特征和规律。

从电路功能框图推测电气原理图是由整体到局部的正向认知过程，先通过功能框图掌握电路技术方案，将功能框细化为子功能电路，从子功能电路的电气元件和连接线路认知其工作原理，最后掌握电路板详细电气原理。从电路板推测电气原理图是由局部到整体的逆向认知过程，通过电路板单元电路、核心元件、信号走向、特殊功能状态等方面认知子功能电路电气原理，所有子功能电路整合为功能框图，最后掌握电路板整体电气原理。逆向认知难度远大于正向认知难度。

单元电路

电路板由多个能实现各种特定功能的单元电路组成，单元电路都有输入输出端、工作电源端和公共端，实现电信号取样、放大、处理、驱动等功能。按电信号的获取、处理和转换的传输顺序和分配线路，用示波器追踪测量电信号的幅值、波形、频率和相位变化情况，分析判断出各级单元电路的功能用途（如改变信号幅值、波形、频率和相位，实现数字或模拟数值的算术、逻辑、比较等运算），最后归纳总结掌握电路板电气原理，这是由局部到整体的逆向认知过程。单元电路中各电气元件间总是按串形、并形、树状、网状或独立连接，追踪测量时串形任何点都能作为分界点，并形选择总线作为分界线，树状选择树根作为分界点，网状或独立关系只能逐个排除。

电路板在启动、运行、待机和关机等不同状态下，相同电气参数的数值各不相同，通过测量判断电路板当前状态。根据电路板具有工作状态可推测其从属工作原理类型，这是由静态到动态全周期的逆向认知过程。

根据电路板输入和输出接口的输入信号来源推测电路板用途，输出信号去向推测电路板功能，用示波器测量信号类型推测电路板属于模拟或数字电路，根据接口封装样式推测通讯电路从属的类型，综合后判断电路板从属功能用途类型，这是采用黑匣子思维的逆向认知过程。

为缩小体积或降低成本，电路板中可能包含多种子功能电路。现代电路设计采用EDA（计算机辅助设计），如果没有提前合理规划各子功能电路布局，那么EDA会按照最短距离和最小面积原则自动布局，电气元件会随机零乱分布在电路板上，增加了查找子功能电路分布区域的难度，可以对电路板排照并打印，在打印图纸上手工划分子功能区域。

核心元件

电路板中大量使用电阻、电容、电感、二极管、三极管等通用电气元件，很难判断其功能用途。如果存在少量专用元件，就以专用元件为核心，参考范例电路推测周围电路从属的功能用途类型，这是由特殊到普偏的逆向认知过程。

通过核心元件专用符号、型号标识（文字、符号、色环等）和封装样式检索其工作原理和功能用途，掌握性能参数、引脚功能、封装样式、适用条件、安装尺寸和范例电路等信息，快速认知其从属类型的本质特征和规律。根据电路板上主要集成电路型号推测从属的模拟电路、数字电路或复合电路类型。根据电路板的核心传感器、接口等特征推测信号处理电路、电源电路、采样电路的分布区域。

少数专用电气元件有专用封装形式。观察电路板上特殊封装元件（如天线、屏蔽罩、散热片、线圈、按键、指示灯、显示屏、光耦隔离、变压器或异形插座等），推测是否包含无线通讯、驱动、控制、电源、高频、高低压等类型子电路及分布范围（如根据天线和屏蔽罩找出高频电路，根据散热片和线圈找出驱动电路，根据按键、指示灯、显示屏找出控制电路，根据光耦隔离和变压器找出高低压电路，根据异形插座找出核心元件），这是由感知到验证的逆向认知过程。

PCB板

PCB板的主要用途是固定电气元件，按照路径最短、面积最小原则把各个电气元件引脚按功能要求连接起来。掌握PCB板设计要求，有助于元件级维修时高效准确梳理电气元件引脚之间的连接线路。

PCB板分为单层板、双层板和多层板，层数越多，电路越复杂，梳理电气连线难度越大。单层板上电源线、公共线和信号线都分布在底层，元件分布密度低，连接线路难，经常需要较多过孔才能完成布线。双层板顶层同时分布电源线和信号线，底层分布公共线和信号线，元件分布密度较高，连接线路复杂，容易完成布线。多层板把电源线和公共线放置在中间层上，信号线放置在顶层和底层，元件分布密度高，连接线路简单。

根据PCB板上高低压隔离、公共线路和屏蔽网格等标识可以划分子电路分布区域。如高低压隔离区域通常就是工作电源电路分布区域，公共线路和屏蔽网格通常是高频电路分布区域。

（作者：罗清；地址：四川省攀枝花市东区；电话：[phone]；微信：pzhLQ564200811；QQ：564200811）

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