Ден Томел - Поиск неисправностей в электронике

Идеальным примером служит выходной двухтранзисторный каскад обычных схем ТТЛ. На рис. 7.38 показано воздействие заземления на выходные цепи запускающего логического элемента с целью поиска неисправностей.

Рис. 7.38. Эффект от замыкания входов на V ccили на землю

Предположим, что на выходе логический уровень ВЫСОКИЙ и мы принудительно заземляем выход ИМС. При этом начинает течь ток, превышающий нормальный уровень. Вопрос заключается в том, насколько этот ток больше стандартного. В верхней половине двухтранзисторного каскада предусмотрен резистор, который ограничивает ток через транзистор и диод. Следовательно, для большинства выходных цепей ТТЛ указанная операция окажется безвредной если выход будет заземлен в течение не более доли секунды.

Рассмотрим результат соединения входа тестируемого элемента к источнику +5 В для подачи на него высокого логического уровня. Если запускающая схема пытается подать на выход сигнал с низким уровнем, это соединит +5 В с коллектором насыщенного транзистора в нижней части двухтранзисторного выходного каскада. Через транзистор будет протекать чрезвычайно большой ток. Малогабаритный транзистор почти мгновенно погибнет, пытаясь накоротко соединить источник 5 В с шиной «земля». Следовательно, нельзя предпринимать такой тест, иначе вы разрушите одну микросхему при проверке исправности другой.

Во всех логических приборах есть какой-либо тип полупроводникового переключателя, который используется для соединения выхода с напряжением положительной логики (высоким) или отрицательной логики (низким). Такой тип тестирования нельзя применять, если нет точной информации о том, что схема переключателя может выдержать ток короткого замыкания. В случае КМОП-приборов работающие в качестве буферов детали обычно содержат выходные транзисторы, способные пропускать относительно большие токи. Но, как правило, обычные логические элементы предназначены для запуска входов других КМОП-элементов и содержат очень маломощные транзисторы, которые не могут выдержать такую грубую процедуру тестирования.

Занятие поиском неисправностей на уровне плат или модулей — процедура обычно довольно прямолинейная. Все специфические моменты, как правило, оговариваются в техническом руководстве. Однако, в любом случае, необходимо соблюдать некоторые общие меры предосторожности. Прежде чем извлечь или установить печатную плату, всегда выключайте питание. Обязательно коснитесь шасси оборудования, чтобы снять с себя статический заряд, особенно если вам предстоит работать с элементами МОП. Обращайтесь с платами с такими же предосторожностями, которые рекомендованы для отдельных МОП микросхем.

Когда вы снимаете больше одной платы или отключаете провода от нее, наклеивайте ярлыки на плату и кабели, чтобы гарантировать правильность последующей установки их на место. Большинство изготовителей оборудования преду сматривают ключи на разъемах для предотвращения неправильного подключения. К несчастью, некоторые из них этого не делают, и последствия могут быть катастрофическими.

Извлечение ИМС

После того как был найден неисправный компонент, его следует заменить. В более старых цифровых системах схемы строились на основе почти исключительно интегральных схем в корпусах с двухрядным расположением выводов (DIP).

То, что один компонент имеет 40 или более припаянных к плате выводов, превращает извлечение микросхемы в серьезную задачу. Более того, многие из деталей требуют специальных процедур и инструментов для выравнивания выводов с целью повторной вставки.

Если неисправный компонент установлен в DIP-панельку, благодарите судьбу! Поскольку панельки часто стоят до роже, чем ИМС, кроме того, могут вызывать проблемы с контактами, в большинстве случаев изготовители их не используют. Во многих областях они непрактичны из-за того, что могут вызывать ослабление аналоговых сигналов, также имеют место вибрация или загрязнения.

Извлекая ИМС из гнезда, лучше всего использовать специально предназначенный для этого съемник, пригодный для большинства моделей устройства (рис. 7.39), который может захватить ИМС с обоих концов.

Рис. 7.39. Инструмент для извлечения ИМС

Пользуясь отверткой для извлечения, нужно понемногу и поочередно поддевать ИМС с каждой стороны. В противном случае все выводы согнутся при извлечении. ИМС большего размера сложнее извлечь из-за большего числа выводов. На рис. 7.40 показано устройство извлечения ИМС 0,75 см.

Рис. 7.40. Устройство извлечения ИМС в корпусе DIP

Не пытайтесь вынуть микросхему из панельки пальцами или ногтями. Одна из сторон обязательно выйдет раньше, при этом освободившиеся контакты воткнутся в палец и согнутся. Это еще более существенно, когда вы используете ИМС с малым расстоянием между выводами, например в микросхемах для поверхностного монтажа. На рис. 7.41 показан специальный ручной инструмент, предназначенный для съема ИМС из панельки.

Рис. 7.41. Устройство извлечения ИМС в корпусе PLCC

Любой вариант попытки поднять микросхему с одного конца спровоцирует сгибание каких-либо выводов, что приведет к их замыканию с другими выводами или отсутствию контакта с гнездом.

Если ИМС в корпусе с двурядным расположением выводов припаяна к плате, при ее извлечении нужна особенная аккуратность, чтобы не повредить саму плату. Большинство плат в настоящее время — двусторонние с проводниками из фольги, расположенными на обеих сторонах. Используются также компоненты, у которых дорожки размещены в слоях платы. Отверстия в этих платах представляют собой проводящие трубки, которые соединяют контакты на каждой стороне.

При производстве плат припой проходит по выводу, контактной площадке, в отверстие и часто попадает на контактную площадку на стороне платы, где расположены составляющие. Перед извлечением компонента необходимо удалить весь этот припой с каждого вывода или все паяные соединения должны быть нагреты одновременно.

Основная причина повреждения печатных плат — это перегрев в течение продолжительного времени. Не пользуйтесь паяльником мощностью более 25 Вт при работе с печатными платами. Лучшим в этом случае является карандашный паяльник 12 Вт с острым жалом. Он может казаться маломощным, но работает хорошо. Ключевой момент — надо держать жало паяльника чистым и хорошо залуженным. Замечая образующиеся на кончике жала черные чешуйчатые отложения, соскоблите их отверткой или аналогичным инструментом. Протрите паяльник влажной губкой. Затем нанесите тонкий слой нового припоя на кончик жала. Это единственный способ обеспечить передачу максимального нагрева соединению при пайке.