Ден Томел - Поиск неисправностей в электронике

Не вставляйте и не вынимайте печатные платы при включенном оборудовании. Если трудно подключиться к тестовой точке при активированной системе и платам на месте, сначала выключите оборудование и генератор сигналов и выньте плату. Затем подключите генератор и вставьте плату, и включите питание до активации генератора сигналов

Для эффективного обслуживания цифровых схем необходимо обладать технической информацией. Как минимум, вам нужна принципиальная схема. Если типы компонентов не указаны на поверхности печатной платы, вам также нужна схема расположения деталей. Некоторые технические руководства дают диаграммы поиска неисправностей, которые помогут вам провести диагностику устройства. Другие пособия описывают тестовые функции и сигналы, которые должны быть в соответствующих контрольных точках.

Схемная документация отличается в зависимости от изготовителя и возраста оборудования. Б большинстве схем по-прежнему используются стандартные логические символы для отдельных схем и обозначения блоков для более сложных цифровых приборов. Для устранения неоднозначности в обозначениях был разработан новый стандарт. Он называется IEEE/ANSI Standard 91-1984. Хотя он и не получил широкого признания необходимо знать о его существовании.

Пример типичной схемы показан на рис. 7.26.

Рис. 7.26. Типичная цифровая схема

Большинство логических микросхем содержат несколько логических элементов. Проектировщик мог использовать отдельные части различных микросхем в цепях, которые не связаны друг с другом. Например, в этой схеме используется ИМС 74LS00. Два элемента используются как реле пуска/остановки, третий подает тактовые импульсы в счетчик, четвертый нужен для перезагрузки счетчика 2. Все эти элементы физически расположены в одной микросхеме, но электрически распределены по схеме. Некоторые элементы имеют одинаковый номер ИМС с су ффиксами, показывающими, что это за элемент. Цифры на входах и выходах показывают номера выводов ИМС. Обратите внимание, что у микросхем 74LS90 выводы имеют и номера, и названия. Это позволяет пользователю понять их функцию, не обращаясь к справочнику но микросхемам.

Обычной практикой для схем является представление логических элементов таким образом, чтобы показать, является ли их вход активным при высоком или низком уровне сигнала. Кружок используется как логический символ, показывающий активные при низком уровне сигнала входы и выходы. Черта над названием сигнала показывает, что он активен при низком уровне. Может быть, это и не очевидно с первого взгляда, но логический элемент ИЛИ с инвертированным входом выполняет ту же логическую функцию, что и элемент И с инвертированным выходом (это явление известно как теорема Де Моргана). Даже хотя U1A и U1B изображены как схемы ИЛИ с входами, возбуждаемыми НИЗКИМ логическим уровнем сигнала, они реализованы на элементах И-НЕ той же ИМС. что и U1C. То же самое касается инвертора U2A. Поскольку входной сигнал активируется при низком уровне (то есть при сбросе уровень на выводе 1 будет низким), он показан как инвертор с кружком на входе. Вывод 2 при сбросе будет иметь уровень высокий, на его выходе показан активно высокий уровень сигнала.

Выходы счетчиков U3 и U4 помечены для того чтобы можно было проследить их связи с другими участками схемы, которые не показаны на этом чертеже. Входы Start, Stop, Reset подключены к переключателям, которые расположены вне этой платы, и здесь показан номер вывода разъема. Работа этой цифровой схемы рассмотрена в следующей главе.

Полное техническое руководство очень полезно и часто необходимо для отыскания неисправности в сложной цифровой схеме. Такие справочные материалы содержат описание рабочих процедур, блок-схемы, теории работы схемы, диаграммы диагностики и поиска неисправностей, а также описанную ранее документацию. Для выяснения первопричин проблемы специалист должен знать, как работает прибор и каковы способы управления им.

Если у вас есть диаграмма поиска неисправностей, вы можете по ней протестировать систему шаг за шагом. Эго обычно предполагает подачу некоторых входных сигналов или каких-либо известных тестовых сигналов и наблюдение реакции схемы. После чего можно сделать некоторые выводы относительно области, в которой возникла неисправность. Изготовитель оптимизирует диаграмму для минимизации числа необходимых тестов, указывая только те действия, которые приводят к однозначным результатам.

Если диаграммы поиска неисправностей нет в наличии, вы должны решить, какие тесты необходимо провести и какие выходы наблюдать для локализации проблемы. При этом лучше всего начать с блок-схемы системы.

Можно подумать, что сервисное обслуживание — это процесс поиска одного или более неисправных компонентов системы.

В действительности его можно более точно определить, как процесс пошагового исключения. Каждый этап поиска неисправностей должен быть спланирован для подтверждения того, что одна из основных секций, схем или деталей работает правильно. Чем большее число секций системы оказались исправным, тем меньше область, в которой приходится искать. Следовательно, надо планировать тесты, которые позволяют исключить максимально большую часть системы. Если вы начнете с проверки отдельных компонентов, вы вряд ли быстро найдете причину проблемы.

Не так давно несколько студентов-инженеров предприняли первую попытку поиска неисправностей электронного оборудования. Объектом служил ультразвуковой терапевтический зонд, который имел очень слабый выходной сигнал. Подход студента, зарегистрированный в журнале ежедневного учета, выглядел следующим образом. «Физиотерапевтическое отделение больницы сообщило о том, что ультразвуковая установка имеет недопустимо низкий выходной сигнал. При проверке печатной платы были обнаружены два больших резистора 470 Ом. На каждом из этих компонентов было проведено измерение сопротивлении и обнаружено, что оно составляет менее 100 Ом. Были заказаны новые резисторы».

Конечно, это пример неправильного использования метода исключения. Первый тест, который был выполнен, предназначен для того, чтобы исключить единственный компонент, никаких признаков неисправности которого не было. Даже если бы этот тест показал, что резисторы исправны, подход случайного выбора и проверки компонентов был бы длинным и скучным. Более того, тест был неправильно проведен. Измерение сопротивления внутри схемы почти всегда показывает значение меньше реального вследствие множества соединений с окружающим цепями.