Dobré odpoledne, milí radioamatéři!
Vítejte na stránkách „“

Mikroobvody

Čip (IC – Integrated Circuit, IC – Integrovaný obvod, čip nebo mikročip od English Chip, Microchip) je celé zařízení obsahující tranzistory, diody, rezistory a další aktivní a pasivní prvky, jejichž celkový počet může dosahovat několika desítek, stovek, tisíců, desetitisíců i více. Existuje poměrně mnoho typů mikroobvodů. Mezi nejpoužívanější patří hlavolam, operační zesilovače, specializované.

Většina čipů je umístěna v obdélníkovém plastovém pouzdře s pružnými deskovými vývody (viz obr. 1) umístěnými po obou stranách pouzdra. Na horní straně pouzdra je konvenční klíč - kulatá nebo jinak tvarovaná značka, ze které jsou očíslovány kolíky. Pokud se podíváte na mikroobvod shora, musíte spočítat kolíky proti směru hodinových ručiček, a pokud zespodu, pak ve směru pohybu ve směru hodinových ručiček. Mikroobvody mohou mít libovolný počet kolíků.

V domácí elektronice (stejně jako v zahraniční) jsou mikroobvody obzvláště oblíbené hlavolam, postavený na základě bipolární tranzistory a odpory. Jsou také tzv TTL čipy (TTL – Tranzistor-Transistor Logic). Název tranzistor-tranzistor pochází ze skutečnosti, že tranzistory se používají jak k provádění logických funkcí, tak k zesílení výstupního signálu. Celý jejich princip činnosti je postaven na dvou podmíněných úrovních: nízká nebo vysoká, nebo ekvivalentně stav logické 0 nebo logické 1. Pro mikroobvody řady K155 jsou tedy napětí od 0 do 0,4 brána jako nízká úroveň odpovídající logické 0. . V, to znamená ne více než 0,4 V, a pro vysoké, odpovídající logické 1, ne méně než 2,4 V a ne více než napájecí napětí - 5 V, a pro mikroobvody řady K176, určené pro napájení z zdroj, napětí 9 B, respektive 0,02. ..0.05 a 8.6. ..8,8 V.

Označení cizích TTL mikroobvodů začíná čísly 74, například 7400. Grafické symboly hlavních prvků logických čipů jsou na Obr. 2. Jsou tam uvedeny i tabulky pravdy, které dávají představu o logice působení těchto prvků.

Symbol logický prvek A slouží znak „&“.(spojka „a“ v anglický jazyk) stojící uvnitř obdélníku (viz obr. 2). Vlevo jsou dva (nebo více) vstupních pinů, vpravo je jeden výstupní pin. Logika činnosti tohoto prvku je následující: vysokoúrovňové napětí na výstupu se objeví pouze tehdy, když jsou na všech jeho vstupech signály stejné úrovně. Stejný závěr lze učinit při pohledu na pravdivostní tabulku charakterizující elektrický stav prvku AND a logické spojení mezi jeho výstupními a vstupními signály. Aby tedy např. výstup (Out.) prvku měl vysokou úroveň napětí, které odpovídá jedinému (1) stavu prvku, musí mít oba vstupy (In. 1 a In. 2) napětí na stejné úrovni. Ve všech ostatních případech bude prvek v nulovém (0) stavu, to znamená, že na jeho výstupu bude pracovat nízké napětí.
Podmíněný symbol logického prvku NEBO- číslo 1 v obdélníku. Stejně jako prvek AND může mít dva nebo více vstupů. Výstupní signál odpovídající vysoké úrovni (logická 1) se objeví, když je signál stejné úrovně přiveden na vstup 1 nebo vstup 2 nebo současně na všechny vstupy. Zkontrolujte tyto logické vztahy mezi výstupními a vstupními signály tohoto prvku podle jeho pravdivostní tabulky.
Symbol prvku NE- také číslo 1 uvnitř obdélníku. Má ale jeden vchod a jeden východ. Malý kroužek, který začíná komunikační linku výstupního signálu, symbolizuje logickou negaci „NOT“ na výstupu prvku. V jazyce digitální technologie „NE“ znamená, že prvek NENÍ invertor, tedy elektronická „cihla“, jejíž výstupní signál má opačnou úroveň než vstupní. Jinými slovy: dokud je na jeho vstupu signál nízké úrovně, bude na výstupu signál vysoké úrovně a naopak. Svědčí o tom i logické úrovně v pravdivostní tabulce fungování tohoto prvku.
Logický prvek A-NE je kombinací prvků A A NE, proto je na jeho konvenčním grafickém označení znak „ & ” a malý kroužek na vedení výstupního signálu, symbolizující logickou negaci. K dispozici je jeden výstup, ale dva nebo více vstupů. Logika činnosti prvku je následující: signál vysoké úrovně na výstupu se objeví pouze tehdy, když jsou na všech vstupech signály nízké úrovně. Pokud má alespoň jeden ze vstupů nízkoúrovňový signál, výstup prvku AND-NOT bude mít vysokoúrovňový signál, to znamená, že bude v jednom stavu, a pokud existuje signál vysoké úrovně na všech vstupech bude v nulovém stavu. Prvek AND-NOT může plnit funkci prvku NOT, tedy stát se invertorem. K tomu stačí propojit všechny jeho vstupy dohromady. Když je pak na takový kombinovaný vstup přiveden nízkoúrovňový signál, výstupem prvku bude signál vysoké úrovně a naopak. Tato vlastnost prvku NAND je velmi široce využívána v digitální technice.

Označení symbolů logických prvků (znaky „&“ nebo „1“) se používá pouze v domácích obvodech.

Mikroobvody TTL umožňují konstrukci široké škály digitálních zařízení pracujících na frekvencích až 80 MHz, ale jejich významnou nevýhodou je vysoká spotřeba energie.
V řadě případů, kdy není potřeba vysoký výkon, ale je vyžadována minimální spotřeba, jsou použity CMOS čipy, které používají tranzistory s efektem pole spíše než bipolární. Redukce CMOS (CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor) je zkratka pro Complementary Metal Oxide Semiconductor. Hlavním rysem mikroobvodů CMOS je jejich zanedbatelná proudová spotřeba ve statickém režimu - 0,1...100 µA. Při provozu na maximální pracovní frekvenci se spotřeba zvyšuje a blíží se spotřebě nejméně výkonných TTL čipů. Mikroobvody CMOS zahrnují takové známé řady jako K176, K561, KR1561 a 564.

Ve třídě analogové mikroobvody přidělit mikroobvody s lineární charakteristiky– lineární mikroobvody, který zahrnuje OU – Operační zesilovače. Název " operační zesilovač “ je způsobeno skutečností, že tyto zesilovače se v první řadě používají k provádění operací sčítání signálů, jejich diferencování, integrace, invertování atd. Analogové mikroobvody jsou zpravidla vyráběny funkčně nedokončené, což otevírá široký prostor pro radioamatérskou kreativitu.

Operační zesilovače mají dva vstupy - invertující a neinvertující. V diagramu jsou označeny mínus a plus (viz obr. 3). Přivedením signálu na vstup plus se výstup nezmění, ale zesílený signál. Přivedením na minusový vstup je výstupem invertovaný, ale také zesílený signál.

Při výrobě radioelektronických produktů použití multifunkčních specializovaných čipů vyžadujících minimální počet externí komponenty, umožňuje výrazně zkrátit dobu vývoje finálního zařízení a výrobní náklady. Tato kategorie čipů zahrnuje čipy, které jsou navrženy tak, aby dělaly něco konkrétního. Například existují mikroobvody pro výkonové zesilovače, stereo přijímače a různé dekodéry. Všechny mohou vypadat úplně jinak. Pokud má jeden z těchto čipů kovovou část s otvorem, znamená to, že je třeba jej přišroubovat
chladič

Práce se specializovanými mikroobvody je mnohem příjemnější než s množstvím tranzistorů a rezistorů. Pokud bylo dříve k sestavení rádiového přijímače zapotřebí mnoho dílů, nyní si vystačíte s jedním mikroobvodem.

Pro diagnostiku závady existují dvě testovací metody elektronický systém, zařízení nebo deska s plošnými spoji: funkční řízení a řízení v okruhu. Funkční kontrola kontroluje činnost testovaného modulu a obvodová kontrola spočívá v kontrole jednotlivých prvků tohoto modulu za účelem zjištění jejich jmenovitých hodnot, polarity spínání atd. Obvykle se obě tyto metody používají postupně. S vývojem automatického testovacího zařízení bylo možné provádět velmi rychlé obvodové testování s individuálním testováním každého prvku desky plošných spojů, včetně tranzistorů, logických prvků a čítačů. Funkční řízení se také posunulo na novou kvalitativní úroveň díky využití počítačového zpracování dat a metod počítačového řízení. Pokud jde o samotné principy odstraňování závad, jsou naprosto stejné, bez ohledu na to, zda je kontrola prováděna ručně nebo automaticky.

Odstraňování problémů musí být provedeno v určité logické posloupnosti, jejímž účelem je zjistit příčinu poruchy a následně ji odstranit. Počet prováděných operací by měl být omezen na minimum, aby se zabránilo zbytečným nebo zbytečným kontrolám. Před kontrolou vadného obvodu je třeba jej pečlivě zkontrolovat, zda není možné zjistit zjevné vady: spálené prvky, zlomené vodiče na tištěný spoj atd. Nemělo by to trvat déle než dvě až tři minuty, se zkušenostmi bude taková vizuální kontrola prováděna intuitivně. Pokud kontrola nic nepřinese, můžete přistoupit k postupu odstraňování problémů.

Nejprve se provádí funkční test: Zkontroluje se činnost desky a provede se pokus o určení vadné jednotky a podezřelého vadného prvku. Před výměnou vadného prvku je třeba provést měření v obvodu parametry tohoto prvku za účelem ověření jeho nefunkčnosti.

Funkční testy

Funkční testy lze rozdělit do dvou tříd nebo sérií. Testy epizoda 1, volal dynamické testy, aplikované na kompletní elektronické zařízení k izolaci vadného stupně nebo bloku. Když je nalezen specifický blok, ke kterému je chyba přiřazena, jsou aplikovány testy série 2, nebo statické testy, k určení jednoho nebo dvou případně vadných prvků (odpory, kondenzátory atd.).

Dynamické testy

Toto je první sada testů prováděných při odstraňování problémů s elektronickým zařízením. Odstraňování problémů by mělo být prováděno ve směru od výstupu zařízení k jeho vstupu metoda půlení. Podstata této metody je následující. Nejprve je celý obvod zařízení rozdělen na dvě části: vstupní a výstupní. Na vstup výstupní sekce je přiveden signál podobný signálu, který za normálních podmínek funguje v místě rozdělení. Pokud je na výstupu získán normální signál, pak chyba musí být ve vstupní části. Tato vstupní část je rozdělena do dvou podsekcí a opakuje se předchozí postup. A tak dále, dokud není porucha lokalizována v nejmenším funkčně rozlišitelném stupni, například v koncovém stupni, video nebo mezifrekvenčním zesilovači, frekvenčním děliči, dekodéru nebo samostatném logickém prvku.

Příklad 1. Rádiový přijímač (obr. 38.1)

Nejvhodnější první rozdělení obvodu rádiového přijímače je rozdělení na AF sekci a IF/RF sekci. Nejprve se kontroluje sekce AF: na její vstup (regulace hlasitosti) je přiváděn signál o frekvenci 1 kHz přes oddělovací kondenzátor (10-50 μF). Slabý nebo zkreslený signál, stejně jako jeho úplná absence, značí poruchu AF sekce. Nyní tuto sekci rozdělíme na dvě podsekce: koncový stupeň a předzesilovač. Každá podsekce je kontrolována počínaje výstupem. Pokud sekce AF funguje správně, měl by být z reproduktoru slyšet čistý tónový signál (1 kHz). V tomto případě je třeba hledat závadu uvnitř IF/RF sekce.

Rýže. 38.1.

Provozovatelnost či nefunkčnost AF sekce si velmi rychle ověříte pomocí tzv "šroubovákový" test. Dotkněte se koncem šroubováku vstupních svorek sekce AF (po nastavení ovladače hlasitosti na maximální hlasitost). Pokud tato sekce funguje správně, hučení reproduktoru bude jasně slyšitelné.

Pokud je zjištěno, že chyba je v mezifrekvenční/RF sekci, měla by být rozdělena do dvou podsekcí: mezifrekvenční sekce a RF sekce. Nejprve se zkontroluje mezifrekvenční úsek: na jeho vstup, tedy do báze tranzistoru prvního zesilovače 1, je přes oddělovací kondenzátor o kapacitě 1 přiveden amplitudově modulovaný (AM) signál o frekvenci 470 kHz 1 . 0,01-0,1 μF. FM přijímače vyžadují frekvenčně modulovaný (FM) testovací signál na 10,7 MHz. Pokud sekce IF funguje správně, bude v reproduktoru slyšet čistý tónový signál (400-600 Hz). V opačném případě byste měli pokračovat v postupu rozdělování mezifrekvenční sekce, dokud se nenajde vadná kaskáda, například zesilovač nebo detektor.

Pokud je chyba v sekci RF, pak se tato sekce, pokud je to možné, rozdělí na dvě podsekce a zkontroluje se následovně. Na vstup kaskády je přiváděn AM signál o frekvenci 1000 kHz přes oddělovací kondenzátor o kapacitě 0,01-0,1 μF. Přijímač je nakonfigurován pro příjem rádiového signálu o frekvenci 1000 kHz nebo o vlnové délce 300 m v rozsahu středních vln. V případě FM přijímače je přirozeně vyžadován testovací signál jiné frekvence.

Můžete také použít alternativní metodu ověření - metoda postupného testování přenosu signálu. Rádio se zapne a naladí stanici. Poté, počínaje výstupem zařízení, se použije osciloskop ke kontrole přítomnosti nebo nepřítomnosti signálu v řídicích bodech, jakož i souladu jeho tvaru a amplitudy s požadovanými kritérii pro pracovní systém. Při odstraňování problémů s jiným elektronickým zařízením je na vstup tohoto zařízení přiveden jmenovitý signál.

Diskutované principy dynamických testů lze aplikovat na jakékoli elektronické zařízení za předpokladu správného rozdělení systému a zvolení parametrů testovacích signálů.

Příklad 2: Digitální dělič kmitočtu a displej (obr. 38.2)

Jak je patrné z obrázku, první test se provádí v místě, kde je obvod rozdělen na přibližně dvě stejné části. Pro změnu logického stavu signálu na vstupu bloku 4 se používá generátor impulzů. Světelná dioda (LED) na výstupu by měla změnit stav, pokud svorka, zesilovač a LED fungují správně. Dále by mělo odstraňování závad pokračovat v děličích předcházejících bloku 4. Stejný postup se opakuje s použitím generátoru pulsů, dokud není identifikován vadný dělič. Pokud LED nezmění svůj stav při prvním testu, pak je chyba v blocích 4, 5 nebo 6. Poté by měl být signál generátoru impulsů přiveden na vstup zesilovače atd.

Rýže. 38.2.

Principy statických zkoušek

Tato série testů se používá k určení vadného prvku v kaskádě, jehož nefunkčnost byla zjištěna v předchozí fázi testování.

1. Začněte kontrolou statických režimů. Použijte voltmetr s citlivostí alespoň 20 kOhm/V.

2. Změřte pouze napětí. Pokud potřebujete určit aktuální hodnotu, vypočítejte ji měřením úbytku napětí na rezistoru známé hodnoty.

3. Pokud měření stejnosměrného proudu neodhalí příčinu poruchy, pak a teprve poté přistoupit k dynamickému testování vadné kaskády.

Testování jednostupňového zesilovače (obr. 38.3)

Typicky nominální hodnoty konstantní napětí v kontrolních bodech kaskády jsou známy. Pokud ne, lze je vždy odhadnout s přiměřenou přesností. Porovnáním skutečně naměřených napětí s jejich jmenovitými hodnotami lze nalézt vadný prvek. Nejprve se určí statický režim tranzistoru. Zde jsou tři možné možnosti.

1. Tranzistor je ve stavu cutoff, neprodukuje žádný výstupní signál, nebo ve stavu blízkém cutoff („přejde“ do oblasti cutoff v dynamickém režimu).

2. Tranzistor je ve stavu saturace, produkuje slabý, zkreslený výstupní signál, nebo ve stavu blízkém saturaci („přechází“ do oblasti saturace v dynamickém režimu).

11 $. Tranzistor v normálním statickém režimu.

Rýže. 38.3. Jmenovitá napětí:

PROTI e = 1,1 V, PROTI b = 1,72 V, PROTI c = 6,37 V.

Rýže. 38.4. Přerušení odporu R 3, tranzistor

je ve vypnutém stavu: PROTI E = 0,3 V,

PROTI b = 0,94 V, PROTI C = 0,3 V.

Po stanovení skutečného provozního režimu tranzistoru se určí příčina přerušení nebo saturace. Pokud tranzistor pracuje v normálním statickém režimu, je chyba způsobena průchodem střídavého signálu (takové chybě bude řeč později).

Odříznout

Režim cutoff tranzistoru, tj. zastavení toku proudu, nastává, když a) přechod báze-emitor tranzistoru má nulové předpětí nebo b) je přerušena dráha toku proudu, a to: když se rezistor rozbije (vyhoří). ) R 3 nebo odpor R 4 nebo když je vadný samotný tranzistor. Typicky, když je tranzistor v odpojeném stavu, napětí kolektoru se rovná napětí napájecího zdroje PROTI CC . Pokud se však rezistor rozbije R 3, kolektor „plave“ a teoreticky by měl mít základní potenciál. Pokud připojíte voltmetr pro měření napětí na kolektoru, přechod báze-kolektor spadne do podmínek předpětí, jak je vidět na obr. 38.4. Po obvodu "odpor". R 1 - přechod báze-kolektor – voltmetr“ poteče proud a voltmetr bude ukazovat malou hodnotu napětí. Tato indikace zcela souvisí s vnitřní odpor voltmetr.

Podobně, když je přerušení způsobeno otevřeným rezistorem R 4, emitor tranzistoru „plave“, který by teoreticky měl mít potenciál báze. Pokud připojíte voltmetr k měření napětí na emitoru, vytvoří se dráha toku proudu s dopředným předpětím přechodu báze-emitor. V důsledku toho bude voltmetr ukazovat napětí mírně vyšší než jmenovité napětí na emitoru (obr. 38.5).

V tabulce 38.1 shrnuje výše uvedené poruchy.

Rýže. 38,5.Přerušení odporuR 4, tranzistor

je ve vypnutém stavu:

PROTI E = 1,25 V, PROTI b = 1,74 V, PROTI C = 10 V.

Rýže. 38.6.Přechodový zkrat

báze-emitor, tranzistor je in

odříznutý stav:PROTI e = 0,48 V, PROTI b = 0,48 V, PROTI C = 10 V.

Všimněte si, že výraz „vysoký PROTI BE" znamená překročení normálního předpětí emitorového přechodu o 0,1 - 0,2 V.

Porucha tranzistoru také vytváří mezní podmínky. Napětí v řídicích bodech závisí v tomto případě na povaze poruchy a jmenovitých hodnotách prvků obvodu. Například, zkrat přechod emitoru (obr. 38.6) vede k přerušení proudu tranzistoru a paralelnímu zapojení rezistorů R 2 a R 4 . V důsledku toho se potenciál báze a emitoru sníží na hodnotu určenou děličem napětí R 1 – R 2 || R 4 .

Tabulka 38.1. Mezní podmínky

Porucha		Způsobit
1. PROTI E PROTI b PROTI C PROTI BÝT	Vac	Přerušení odporu R 1
PROTI E PROTI b PROTI C PROTI BÝT	Vysoká Normální PROTI CC Nízký	Přerušení odporu R 4
PROTI E PROTI b PROTI C PROTI BÝT	Nízký Nízký Nízký Normální	Přerušení odporu R 3

Potenciál kolektoru je v tomto případě evidentně rovenPROTI CC . Na Obr. 38.7 uvažuje případ zkratu mezi kolektorem a emitorem.

Další případy poruchy tranzistoru jsou uvedeny v tabulce. 38.2.

Rýže. 38.7.Zkrat mezi kolektorem a emitorem, tranzistor je ve vypnutém stavu:PROTI E = 2,29 V, PROTI b = 1,77 V, PROTI C = 2,29 V.

Tabulka 38.2

Porucha		Způsobit
PROTI E PROTI b PROTI C PROTI BÝT	0 Normální PROTI CC Velmi vysoká, nelze udržet funkční pn-přechod	Přerušení spojení báze-emitor
PROTI E PROTI b PROTI C PROTI BÝT	Nízká Nízká PROTI CC Normální	Nespojitost přechodu báze-kolektor

Nasycení

Jak je vysvětleno v kap. 21 je proud tranzistoru určen dopředným předpětím přechodu báze-emitor. Malé zvýšení tohoto napětí vede k silnému nárůstu proudu tranzistoru. Když proud tranzistorem dosáhne své maximální hodnoty, tranzistor je považován za nasycený (ve stavu nasycení). Potenciál

Tabulka 38.3

Porucha		Způsobit
1. PROTI E PROTI b PROTI C	vysoká ( PROTI C) Vysoký Nízký	Přerušení odporu R 2 nebo nízký odpor rezistoruR 1
PROTI E PROTI b PROTI C	Nízký Velmi nízký	Zkrat kondenzátoruC 3

Napětí kolektoru s rostoucím proudem klesá a při dosažení saturace se prakticky rovná potenciálu emitoru (0,1 - 0,5 V). Obecně platí, že při saturaci jsou potenciály emitoru, báze a kolektoru přibližně na stejné úrovni (viz tabulka 38.3).

Normální statický režim

Koincidence naměřeného a jmenovitého stejnosměrného napětí a absence nebo nízká úroveň signálu na výstupu zesilovače indikují poruchu související s průchodem střídavého signálu, například vnitřní přerušení vazebního kondenzátoru. Před výměnou kondenzátoru podezřelého z prasknutí se ujistěte, že je vadný, a to paralelním připojením pracovního kondenzátoru podobného výkonu. Přerušení oddělovacího kondenzátoru v obvodu emitoru ( C 3 ve schématu na Obr. 38.3) vede ke snížení úrovně signálu na výstupu zesilovače, ale signál je reprodukován bez zkreslení. Velký únik nebo zkrat v tomto kondenzátoru obvykle změní stejnosměrné chování tranzistoru. Tyto změny závisí na statických režimech předchozích a následujících kaskád.

Při odstraňování problémů si musíte pamatovat následující.

1. Nedělejte unáhlené závěry na základě srovnání naměřeného a jmenovitého napětí pouze v jednom bodě. Je nutné zaznamenat celou sadu naměřených hodnot napětí (například na emitoru, bázi a kolektoru tranzistoru v případě tranzistorové kaskády) a porovnat ji se sadou odpovídajících jmenovitých napětí.

2. Při přesných měřeních (pro voltmetr s citlivostí 20 kOhm/V je dosažitelná přesnost 0,01 V) dva shodné odečty na různých testovacích bodech v naprosté většině případů indikují zkrat mezi těmito body. Existují však výjimky, takže je nutné provést všechny další kontroly, aby se dospělo ke konečnému závěru.

Vlastnosti diagnostiky číslicových obvodů

U digitálních zařízení je nejběžnější závadou takzvané „zaseknutí“, kdy je na kolíku IC nebo uzlu obvodu trvale přítomna úroveň logické 0 („konstantní nula“) nebo logická 1 („konstantní jednička“). Možné jsou i další poruchy, včetně zlomených kolíků IC nebo zkratů mezi vodiči PCB.

Rýže. 38.8.

Diagnostika poruch v digitálních obvodech se provádí aplikací logických signálů pulzní generátor na vstupy testovaného prvku a sledování vlivu těchto signálů na stav výstupů pomocí logické sondy. Pro úplnou kontrolu logického prvku se „projde“ celá jeho pravdivostní tabulka. Uvažujme například číslicový obvod na Obr. 38.8. Nejprve jsou zaznamenány logické stavy vstupů a výstupů každého logického hradla a porovnány se stavy v pravdivostní tabulce. Podezřelý logický prvek je testován pomocí pulzního generátoru a logické sondy. Vezměme si například logické hradlo G 1 . Na jeho vstupu 2 je neustále aktivní logická úroveň 0. Pro testování prvku je sonda generátoru instalována na pin 3 (jeden ze dvou vstupů prvku) a sonda je instalována na pin 1 (výstup prvku). S odkazem na pravdivostní tabulku prvku NOR vidíme, že pokud má jeden ze vstupů (pin 2) tohoto prvku logickou úroveň 0, pak se úroveň signálu na jeho výstupu změní, když logický stav druhého vstupu (pin 3) změny.

Pravdivostní tabulka prvkůG 1

Závěr 2	Závěr 3	Závěr 1

Pokud je například v počátečním stavu na pinu 3 logická 0, pak na výstupu prvku (pin 1) je logická 1. Pokud nyní pomocí generátoru změníte logický stav pinu 3 na logický 1, pak se úroveň výstupního signálu změní z 1 na 0, což a registruje sondu. Opačný výsledek je pozorován, když v počátečním stavu logická úroveň 1 pracuje na kolíku 3. Podobné testy lze aplikovat na další logické prvky. Při těchto testech je bezpodmínečně nutné používat pravdivostní tabulku testovaného logického prvku, protože pouze v tomto případě si můžete být jisti správností testování.

Vlastnosti diagnostiky mikroprocesorových systémů

Diagnostika chyb v mikroprocesorovém systému se strukturou sběrnice má formu vzorkování sekvence adres a dat, které se objevují na adresové a datové sběrnici, a jejich následného porovnání se známou sekvencí pro běžící systém. Například porucha, jako je konstanta 0 na řádku 3 (D 3) datové sběrnice, bude indikována konstantní logickou nulou na řádku D 3. Odpovídající výpis, tzv výpis stavu, získané pomocí logického analyzátoru. Typický výpis stavu zobrazený na obrazovce monitoru je znázorněn na Obr. 38.9. Alternativně lze analyzátor podpisu použít ke shromažďování proudu bitů, nazývaných podpis, v některém uzlu obvodu a jeho porovnání s referenčním podpisem. Rozdíl mezi těmito signaturami ukazuje na poruchu.

Rýže. 38.9.

Toto video hovoří o počítačovém testeru pro diagnostiku závad osobní počítače Typ IBM PC:

Mikroobvody jsou nejblíže označení „černá skříňka“ – jsou skutečně černé a jejich vnitřek zůstává pro mnohé záhadou.

Dnes tento závoj tajemství odhrneme a v tom nám pomůže kyselina sírová a dusičná.

Pozornost! Jakékoli operace s koncentrovanými (a zejména vroucími) kyselinami jsou extrémně nebezpečné a lze s nimi pracovat pouze s použitím vhodných ochranných prostředků (rukavice, brýle, zástěra, kukla). Pamatujte, že máme jen 2 oči a pro každé stačí jedna kapka: proto vše, co je zde napsáno, nemá cenu opakovat.

Otevírací

Vezmeme mikroobvody, které nás zajímají, a přidáme koncentrovanou kyselinu sírovou. Přiveďte k varu (~300 stupňů), nemíchejte :-) Na dno se nasype jedlá soda, aby se neutralizovala rozlitá kyselina a její výpary.

Po 30-40 minutách z plastu zůstane uhlík:

Vyjmeme a vybereme, co půjde na další životodárnou kyselou koupel a co už je připravené:

Pokud jsou kousky uhlíku pevně přilepeny ke krystalu, lze je odstranit vroucí koncentrovanou kyselinou dusičnou (teplota je zde ale mnohem nižší, ~110-120C). Zředěná kyselina pohltí metalizaci, takže je potřeba koncentrovaná kyselina:

Podívejme se

Obrázky jsou klikatelné (5-25 MB JPEG). Někteří z vás už možná viděli nějaké moje fotky.
Barvy jsou tradičně „vylepšeny“ na maximum - ve skutečnosti je bouře barev mnohem menší.

PL2303HX- USB převodník<>RS232, tyto se používají ve všech druzích Arduina a dalších podobných:

LM1117- lineární regulátor výkonu:

74HC595- 8bitový posuvný registr:

NXP 74AHC00
74AHC00 - 4 prvky NAND (2AND-NOT). Při pohledu na gigantickou velikost krystalů (944x854 µm) je zřejmé, že „staré“ mikronové technologie se stále používají. Je zajímavé vidět množství „rezervních“ průchodů pro zvýšení výnosu.

Micron MT4C1024- dynamický paměťový čip, 1 Mebibit (2 20 bitů). Používá se v dobách 286 a 386. Velikost krystalu - 8662x3969µm.

AMD Palce16V8h
Čipy GAL (Generic array logic) jsou předchůdci FPGA a CPLD.
AMD Palce16V8h je pole 32x64 prvků AND.
Velikost krystalu - 2434x2079µm, technologie 1µm.

ATtiny13A- jeden z nejmenších mikrokontrolérů Atmel: 1kb flash paměti a 32 bajtů SRAM. Velikost krystalu - 1620x1640 µm. Technologické standardy - 500nm.

ATmega8- jeden z nejpopulárnějších 8bitových mikrokontrolérů.
Velikost krystalu - 2855x2795µm, technologické standardy 500nm.

KR580IK80A(později přejmenovaný na KR580VM80A) je jedním z nejpopulárnějších sovětských procesorů.

Ukázalo se, že na rozdíl od všeobecného přesvědčení nejde o vrstvu po vrstvě kopie Intel 8080/8080A (některé bloky jsou podobné, ale rozložení a umístění kontaktních plošek se výrazně liší).

Nejtenčí čáry jsou 6 µm.

STM32F100C4T6B- nejmenší mikrokontrolér založený na jádře ARM Cortex-M3 od STMicroelectronics. Velikost krystalu - 2854x3123µm.

Altera EPM7032- CPLD viděl hodně a je jedním z mála, který fungoval na 5V napájení. Velikost krystalu - 3446x2252µm, technologické normy 1µm.

Černá skříňka je otevřená :-)
PS. Pokud máte mikroobvody historického významu (například T34VM1, sovětský 286, zahraniční čipy, které jsou staré a jedinečné na svou dobu), pošlete je a uvidíme, co je uvnitř.

Fotografie jsou distribuovány na základě licence

Elektronika doprovází moderní muž všude: v práci, doma, v autě. Při práci ve výrobě, bez ohledu na to, v jakém konkrétním oboru, musíte často opravit něco elektronického. Dohodněme se, že tomu „něco“ budeme říkat „zařízení“. To je takový abstraktní kolektivní obraz. Dnes budeme hovořit o všech druzích opravárenských triků, které vám po zvládnutí umožní opravit téměř jakékoli elektronické „zařízení“, bez ohledu na jeho konstrukci, princip fungování a rozsah použití.

Kde začít

Při opětovném pájení součásti je málo moudrosti, ale nalezení vadného prvku je hlavním úkolem opravy. Měli byste začít určením typu poruchy, protože to určuje, kde začít s opravou.

Existují tři typy:
1. zařízení vůbec nefunguje - kontrolky nesvítí, nic se nehýbe, nic nebzučí, nereaguje na ovládání;
2. jakákoliv část zařízení nefunguje, to znamená, že část jeho funkcí není vykonávána, ale ačkoli jsou v něm stále viditelné záblesky života;
3. Zařízení většinou funguje správně, ale někdy dělá takzvané poruchy. Takové zařízení ještě nelze nazvat rozbitým, ale přesto mu něco brání v normálním fungování. Oprava v tomto případě spočívá právě v hledání tohoto rušení. Tato oprava je považována za nejnáročnější.
Podívejme se na příklady oprav pro každý ze tří typů poruch.

Oprava první kategorie
Začněme tím nejjednodušším – prvním typem poruchy je, když je zařízení zcela mrtvé. Každý může odhadnout, že je třeba začít s výživou. Všechna zařízení žijící ve svém vlastním světě strojů nutně spotřebovávají energii v té či oné formě. A pokud se naše zařízení vůbec nehýbe, pak je pravděpodobnost nepřítomnosti právě této energie velmi vysoká. Malá odbočka. Při odstraňování problémů v našem zařízení budeme často mluvit o „pravděpodobnosti“. Oprava vždy začíná procesem identifikace možných bodů vlivu na nefunkčnost zařízení a posouzení pravděpodobnosti, že se každý takový bod podílí na dané konkrétní závadě, s následným převedením této pravděpodobnosti na skutečnost. Současně, aby bylo provedeno správné, to znamená s nejvyšší mírou pravděpodobnosti, posouzení vlivu jakéhokoli bloku nebo uzlu na problémy zařízení pomůže nejúplnějším znalostem návrhu zařízení, algoritmu jeho fungování, fyzikální zákony, na kterých je provoz zařízení založen, schopnost logického myšlení a samozřejmě zkušenosti Jeho Veličenstva. Jeden z nejvíce efektivní metody provádění oprav je tzv. metoda eliminace. Z celého výčtu všech bloků a sestav podezřelých z podílu na závadě zařízení je s různou mírou pravděpodobnosti nutné důsledně vyloučit ty nevinné.

Podle toho je nutné zahájit vyhledávání u těch bloků, u kterých je pravděpodobnost, že budou viníky této poruchy, nejvyšší. Z toho vyplývá, že čím přesněji je tento stupeň pravděpodobnosti určen, tím méně času bude vynaloženo na opravy. V moderních „zařízeních“ jsou interní uzly vzájemně vysoce integrované a existuje mnoho spojení. Proto je počet bodů vlivu často extrémně velký. Rostou ale i vaše zkušenosti a časem „škůdce“ identifikujete maximálně na dva až tři pokusy.

Existuje například předpoklad, že blok „X“ je s největší pravděpodobností odpovědný za poruchu zařízení. Pak je potřeba provést řadu kontrol, měření, experimentů, které by tento předpoklad potvrdily nebo vyvrátily. Pokud po takových experimentech zůstane i sebemenší pochybnost o neúčasti bloku na „zločinném“ ovlivnění zařízení, nelze tento blok zcela vyloučit ze seznamu podezřelých. Musíte hledat způsob, jak zkontrolovat alibi podezřelého, abyste si byli 100% jisti jeho nevinou. To je při eliminační metodě velmi důležité. A nejspolehlivějším způsobem, jak zkontrolovat podezřelou osobu tímto způsobem, je vyměnit jednotku za známou dobrou.

Vraťme se k našemu „pacientovi“, u kterého jsme předpokládali výpadek proudu. Kde v tomto případě začít? A jako ve všech ostatních případech - s kompletním externím a interním vyšetřením „pacienta“. Nikdy tento postup nezanedbávejte, i když jste si jisti, že to víte přesná poloha poruchy. Zařízení vždy důkladně a velmi pečlivě prohlédněte, aniž byste spěchali. Často lze při prohlídce najít závady, které nemají přímý vliv na hledanou závadu, ale které mohou v budoucnu způsobit poruchu. Hledejte spálené elektrické součástky, oteklé kondenzátory a další podezřele vypadající předměty.

Pokud vnější a vnitřní vyšetření nepřinese žádné výsledky, pak seberte multimetr a pusťte se do práce. Doufám, že není třeba připomínat kontrolu přítomnosti síťového napětí a pojistek. Pojďme si říci něco málo o napájecích zdrojích. Nejprve zkontrolujte vysokoenergetické prvky napájecí jednotky (PSU): výstupní tranzistory, tyristory, diody, výkonové mikroobvody. Pak můžete začít hřešit na zbývajících polovodičích, elektrolytických kondenzátorech a v neposlední řadě na zbývajících pasivních elektrických prvcích. Obecně platí, že pravděpodobnost selhání prvku závisí na jeho energetické saturaci. Čím více energie elektrický prvek spotřebuje k provozu, tím větší je pravděpodobnost jeho selhání.

Pokud se mechanické součásti opotřebovávají třením, elektrické součásti se opotřebovávají proudem. Čím vyšší je proud, tím větší je ohřev prvku a ohřev/chlazení opotřebovává materiály o nic horší než tření. Kolísání teplot vede k deformaci materiálu elektrických prvků na mikroúrovni v důsledku tepelné roztažnosti. Taková proměnná teplotní zatížení jsou hlavním důvodem tzv. efektu únavy materiálu při provozu elektrických prvků. To je třeba vzít v úvahu při určování pořadí kontrolních prvků.

Nezapomeňte zkontrolovat zdroj zvlnění výstupního napětí nebo jiné rušení na napájecích sběrnicích. I když to není často, takové závady mohou způsobit, že zařízení nebude fungovat. Zkontrolujte, zda se energie skutečně dostane ke všem spotřebitelům. Možná kvůli problémům s konektorem/kabelem/drátem se k nim toto „jídlo“ nedostane? Napájecí zdroj bude v dobrém provozním stavu, ale v blocích zařízení stále nebude žádná energie.

Stává se také, že chyba je v samotné zátěži - tam není zkrat (zkrat) neobvyklý. Současně některé „ekonomické“ napájecí zdroje nemají proudovou ochranu, a proto neexistuje žádná taková indikace. Proto je třeba zkontrolovat i verzi zkratu v zátěži.

Nyní druhý typ selhání. I když by zde vše mělo také začínat stejným externím a interním vyšetřením, existuje mnohem větší rozmanitost aspektů, kterým je třeba věnovat pozornost. - Nejdůležitější je mít čas si zapamatovat (zapsat) celý obrázek o stavu zvuku, světla, digitální indikace zařízení, chybové kódy na monitoru, displeji, pozici alarmů, vlajek, blinkrů při čas nehody. Navíc to musí být provedeno před resetováním, potvrzením nebo vypnutím! Je to velmi důležité! Chybějící některé důležité informace jistě prodlouží čas strávený opravou. Zkontrolujte všechny dostupné indikace – nouzové i provozní a zapamatujte si všechny naměřené hodnoty. Otevřete ovládací skříně a zapamatujte si (zapište si) stav vnitřní indikace, pokud existuje. Protřepejte desky nainstalované na základní desce, kabely a bloky v těle zařízení. Možná problém zmizí. A nezapomeňte vyčistit chladiče chladiče.

Někdy má smysl zkontrolovat napětí na nějakém podezřelém indikátoru, zvláště pokud se jedná o žárovku. Pečlivě si přečtěte údaje na monitoru (displeji), pokud jsou k dispozici. Dešifrujte chybové kódy. Podívejte se na tabulky vstupních a výstupních signálů v době nehody, zapište si jejich stav. Pokud má zařízení funkci záznamu procesů, které s ním probíhají, nezapomeňte si takový protokol událostí přečíst a analyzovat.

Nestyďte se – přivoňte si k zařízení. Je cítit charakteristický zápach spálené izolace? Zvláštní pozornost věnujte výrobkům z karbolitu a dalších reaktivních plastů. Nestává se to často, ale stane se, že prorazí, a toto zhroucení je někdy velmi špatně vidět, zvláště pokud je izolátor černý. Díky svým reaktivním vlastnostem se tyto plasty nedeformují, když jsou vystaveny vysokému teplu, což také ztěžuje detekci porušení izolace.

Hledejte ztmavenou izolaci na vinutích relé, startérů a elektromotorů. Existují nějaké zatmavené odpory nebo jiné elektrické a rádiové prvky, které změnily svou normální barvu a tvar?

Jsou nějaké oteklé nebo prasklé kondenzátory?

Zkontrolujte, zda v zařízení není voda, nečistoty nebo cizí předměty.

Podívejte se, zda není konektor zkosený nebo zda blok/deska není zcela zasunuta na své místo. Zkuste je vyjmout a znovu vložit.

Možná je některý spínač na zařízení ve špatné poloze. Tlačítko je zaseknuté nebo pohyblivé kontakty spínače jsou v mezilehlé, nikoli pevné poloze. Možná zmizel kontakt v nějakém páčkovém spínači, spínači, potenciometru. Dotkněte se jich všech (se zařízením bez napětí), přesuňte je, zapněte je. Nebude to zbytečné.

Zkontrolujte mechanické části výkonných orgánů, zda se nezasekávají - otáčejte rotory elektromotorů a krokových motorů. Podle potřeby přesuňte další mechanismy. Porovnejte použitou sílu s jinými podobnými pracovními zařízeními, pokud samozřejmě existuje taková možnost.

Zkontrolujte vnitřky zařízení v provozním stavu - můžete vidět silné jiskření v kontaktech relé, startérů, spínačů, což bude indikovat příliš vysoký proud v tomto obvodu. A to už je dobré vodítko pro odstraňování problémů. Příčinou takové poruchy je často vada snímače. Tito prostředníci mezi vnějším světem a zařízením, které obsluhují, se obvykle nacházejí daleko za hranicemi samotného těla zařízení. A přitom většinou pracují v agresivnějším prostředí než vnitřní části zařízení, které jsou nějak chráněny před vnějšími vlivy. Všechny senzory proto vyžadují zvýšenou pozornost. Zkontrolujte jejich výkon a věnujte čas jejich očištění od nečistot. Koncové spínače, různé blokovací kontakty a další senzory s galvanickými kontakty jsou podezřelé s vysokou prioritou. A obecně jakýkoli „suchý kontakt“, tzn. nepájené, by se měl stát prvkem, kterému je třeba věnovat zvýšenou pozornost.

A ještě něco - pokud zařízení sloužilo dlouhou dobu, pak byste si měli dát pozor na prvky, které jsou nejvíce náchylné na jakékoli opotřebení nebo změnu svých parametrů v průběhu času. Například: mechanické součásti a díly; prvky vystavené během provozu zvýšenému teplu nebo jiným agresivním vlivům; elektrolytické kondenzátory, jejichž některé typy mají tendenci časem ztrácet kapacitu v důsledku vysychání elektrolytu; všechna kontaktní spojení; ovládání zařízení.

Téměř všechny typy „suchých“ kontaktů časem ztrácejí svou spolehlivost. Zvláštní pozornost je třeba věnovat postříbřeným kontaktům. Pokud zařízení fungovalo delší dobu bez údržby, doporučuji před zahájením hloubkového odstraňování problémů provést preventivní údržbu kontaktů - zesvětlit je běžnou gumou a otřít alkoholem. Pozornost! K čištění postříbřených nebo pozlacených kontaktů nikdy nepoužívejte abrazivní brusný papír. Pro konektor je to jistá smrt. Pokovování stříbrem nebo zlatem se vždy provádí ve velmi tenké vrstvě a je velmi snadné ji smazat brusivem až na měď. Je užitečné provést postup pro samočištění kontaktů zásuvkové části konektoru, v profesionálním slangu „matka“: několikrát připojte a odpojte konektor, pružinové kontakty jsou mírně očištěny od tření. Také doporučuji, abyste se při práci s jakýmkoliv kontaktem nedotýkali rukama - olejové skvrny z vašich prstů negativně ovlivňují spolehlivost elektrického kontaktu. Čistota je klíčem ke spolehlivému provozu kontaktů.

První věcí je zkontrolovat fungování jakéhokoli blokování nebo ochrany na začátku opravy. (V každé běžné technické dokumentaci k zařízení je kapitola s Detailní popis v něm použité zámky.)

Po prohlídce a kontrole napájecího zdroje zjistěte, co je v zařízení s největší pravděpodobností rozbité, a zkontrolujte tyto verze. Neměli byste jít přímo do džungle zařízení. Nejprve zkontrolujte všechny periferie, zejména provozuschopnost výkonných orgánů - možná se neporouchalo samotné zařízení, ale nějaký jím ovládaný mechanismus. Obecně se doporučuje prostudovat, i když ne do jemností, celý výrobní proces, kterého se dané zařízení účastní. Po vyčerpání zřejmých verzí si sedněte ke svému stolu, uvařte si čaj, nakreslete schémata a další dokumentaci k zařízení a „porodte“ nové nápady. Přemýšlejte o tom, co jiného mohlo způsobit onemocnění tohoto zařízení.

Po nějaké době byste měli mít určitý počet nových verzí. Zde doporučuji s během nespěchat a zkontrolovat je. Posaďte se někde v klidu a přemýšlejte o těchto verzích ohledně velikosti pravděpodobnosti každé z nich. Trénujte se v posuzování takových pravděpodobností, a když získáte zkušenosti s takovým výběrem, začnete s opravami mnohem rychleji.

Nejúčinnějším a nejspolehlivějším způsobem, jak zkontrolovat funkčnost podezřelé sestavy jednotky nebo zařízení, jak již bylo zmíněno, je její výměna za známou dobrou. Nezapomeňte pečlivě zkontrolovat bloky z hlediska jejich úplné identity. Pokud testovanou jednotku připojíte k zařízení, které správně funguje, pak pokud možno na bezpečné straně – zkontrolujte jednotku, zda nemá nadměrné výstupní napětí, zkrat v napájecím zdroji a ve výkonové části a další možné poruchy, které mohou poškodit pracovní zařízení. Stává se to i opačně: připojíte dárcovskou pracovní desku k rozbitému zařízení, zkontrolujete, co jste chtěli, a když to vrátíte zpět, ukáže se, že je nefunkční. To se nestává často, ale mějte na paměti tento bod.

Pokud se tímto způsobem podařilo najít vadnou jednotku, pak tzv. „analýza podpisu“ pomůže dále lokalizovat hledání závady na konkrétním elektrickém prvku. To je název metody, při které opravář provádí inteligentní analýzu všech signálů, kterými testovaný uzel „žije“. Propojte zkoumanou jednotku, uzel nebo desku se zařízením pomocí speciálních prodlužovacích kabelů-adaptérů (ty jsou obvykle dodávány se zařízením) tak, aby byl volný přístup ke všem elektrickým prvkům. Položte obvod a měřicí přístroje poblíž a zapněte napájení. Nyní porovnejte signály v řídicích bodech na desce s napětími a oscilogramy na schématu (v dokumentaci). Pokud schéma a dokumentace takovými detaily nesvítí, dejte si hlavu. Zde se vám bude hodit dobrá znalost návrhu obvodů.

Pokud máte nějaké pochybnosti, můžete „zavěsit“ funkční vzorkovou desku z fungujícího zařízení na adaptér a porovnat signály. Zkontrolujte pomocí schématu (s dokumentací) všechny možné signály, napětí, oscilogramy. Pokud je zjištěna odchylka jakéhokoli signálu od normy, nespěchejte se závěrem, že tento konkrétní elektrický prvek je vadný. Nemusí to být příčina, ale prostě důsledek jiného abnormálního signálu, který přinutil tento prvek vytvořit falešný signál. Při opravách se snažte co nejvíce zúžit hledání a lokalizovat závadu. Při práci s podezřelým uzlem/jednotkou pro něj vymyslete testy a měření, které by s jistotou vyloučily (nebo potvrdily) účast tohoto uzlu/jednotky na této poruše! Přemýšlejte sedmkrát, když vyloučíte blok z nespolehlivosti. Všechny pochybnosti v tomto případě musí být rozptýleny jasnými důkazy.

Vždy provádějte experimenty inteligentně, metoda „vědeckého popichování“ není naší metodou. Říkají, nech mě strčit sem ten drát a uvidíme, co se stane. Nikdy nebuďte jako takoví „opraváři“. Důsledky každého experimentu je třeba promyslet a nést užitečné informace. Nesmyslné experimenty jsou ztrátou času a navíc můžete něco rozbít. Rozvíjejte svou schopnost logického myšlení, snažte se vidět jasné vztahy příčiny a následku v provozu zařízení. I provoz rozbitého zařízení má svou logiku, na vše existuje vysvětlení. Pokud dokážete pochopit a vysvětlit nestandardní chování zařízení, najdete jeho závadu. V opravárenském podniku je velmi důležité jasně porozumět provoznímu algoritmu zařízení. Pokud máte v této oblasti mezery, přečtěte si dokumentaci, zeptejte se všech, kteří o problematice, která vás zajímá, něco vědí. A nebojte se zeptat, na rozdíl od všeobecného přesvědčení to vaši autoritu v očích vašich kolegů nesnižuje, ale naopak chytří lidé to vždy pozitivně ocení. Je naprosto zbytečné učit se zpaměti schéma zapojení zařízení, pro tento účel byl vynalezen papír. Ale musíte znát algoritmus jeho fungování nazpaměť. A nyní již několik dní „třepete“ zařízením. Nastudovali jsme toho tolik, že se zdá, že už není kam jít. A opakovaně mučili všechny podezřelé bloky/uzly. Byly vyzkoušeny i zdánlivě nejfantastičtější možnosti, ale chyba nebyla nalezena. Už začínáte být trochu nervózní, možná až panikařit. Gratulujeme! Dosáhli jste vrcholu této renovace. A jediné, co zde může pomoci, je... odpočinek! Jste jen unavení a potřebujete si odpočinout od práce. Jak říkají zkušení lidé, vaše oči jsou rozmazané. Ukončete tedy práci a zcela odpojte svou pozornost od zařízení ve vaší péči. Můžete dělat jinou práci, nebo nedělat vůbec nic. Na zařízení je ale potřeba zapomenout. Ale když si odpočinete, vy sami pocítíte touhu pokračovat v bitvě. A jak se často stává, po takové pauze najednou uvidíte tak jednoduché řešení problému, že budete neuvěřitelně překvapeni!

Ale u třetího typu poruchy je vše mnohem složitější. Vzhledem k tomu, že poruchy v provozu zařízení jsou obvykle náhodné, často trvá hodně času zachytit okamžik poruchy. Zvláštnosti externí vyšetření v tomto případě jde o spojení hledání možné příčiny poruchy s prováděním preventivní údržby. Zde je seznam některých možných příčin selhání.

Špatný kontakt (za prvé!). Vyčistěte konektory najednou v celém zařízení a pečlivě zkontrolujte kontakty.

Přehřátí (a také podchlazení) celého zařízení, způsobené zvýšenou (nízkou) teplotou okolí, nebo způsobené delším provozem s vysokou zátěží.

Prach na deskách, součástkách, blocích.

Chladiče jsou znečištěné. Přehřátí polovodičových prvků, které ochlazují, může také způsobit poruchy.

Rušení v napájení. Pokud výkonový filtr chybí nebo selhal, nebo jeho filtrační vlastnosti jsou nedostatečné pro dané provozní podmínky zařízení, budou častými hosty poruchy v jeho provozu. Pokuste se spojit poruchy se zapojením nějaké zátěže do stejné elektrické sítě, ze které je zařízení napájeno, a tím najít viníka rušení. Možná je vadný síťový filtr v sousedním zařízení nebo jiná chyba v něm, nikoli v opravovaném zařízení. Pokud je to možné, napájejte zařízení na chvíli z nepřerušitelného zdroje napájení s dobrým vestavěným přepěťová ochrana. Selhání zmizí - hledejte problém v síti.

A zde, stejně jako v předchozím případě, nejvíce efektivní způsob oprava je metoda nahrazení bloků známými dobrými. Při výměně bloků a sestav mezi identickými zařízeními pečlivě zajistěte, aby byly zcela totožné. Dávejte pozor na přítomnost osobních nastavení v nich - různé potenciometry, přizpůsobené indukční obvody, přepínače, propojky, propojky, softwarové vložky, ROM s různé verze firmware Pokud nějaké existují, udělejte rozhodnutí o jeho výměně po zvážení všech možných problémů, které mohou nastat kvůli riziku narušení provozu jednotky/sestavy a zařízení jako celku v důsledku rozdílů v takovém nastavení. Pokud stále existuje naléhavá potřeba takové výměny, překonfigurujte bloky s povinným záznamem předchozího stavu - to bude užitečné při návratu.

Stává se, že všechny desky, bloky a komponenty, které tvoří zařízení, byly vyměněny, ale závada zůstává. To znamená, že je logické předpokládat, že chyba je uložena ve zbývající periferii v kabelových svazcích, kabeláž uvnitř některého konektoru se utrhla, může být závada v propojovací desce. Někdy je na vině zaseknutý kolík konektoru, například v krabici s kartami. Při práci s mikroprocesorovými systémy někdy pomůže spuštění testovacích programů několikrát. Mohou být zacykleny nebo konfigurovány pro velký počet cyklů. Navíc je lepší, když jsou to specializované testovací, a ne pracovní. Tyto programy jsou schopny zaznamenat poruchu a všechny informace, které ji doprovázejí. Pokud víte jak, napište si takový testovací program sami se zaměřením na konkrétní selhání.

Stává se, že frekvence selhání má určitý vzorec. Pokud lze selhání načasovat do provedení konkrétního procesu v zařízení, pak máte štěstí. To je velmi dobrý vodítko pro analýzu. Poruchy zařízení proto vždy pečlivě sledujte, všímejte si všech okolností, za kterých k nim dochází, a snažte se je spojit s výkonem některé funkce zařízení. Dlouhodobé pozorování vadného zařízení v tomto případě může poskytnout vodítko k vyřešení záhady poruchy. Pokud zjistíte závislost výskytu poruchy například na přehřátí, zvýšení/snížení napájecího napětí nebo vibracích, poskytne vám to určitou představu o povaze poruchy. A pak - "nechte hledajícího najít."

Metoda náhrady kontroly téměř vždy přináší pozitivní výsledky. Ale takto nalezený blok může obsahovat mnoho mikroobvodů a dalších prvků. To znamená, že je možné obnovit provoz jednotky výměnou pouze jednoho, levného dílu. Jak v tomto případě dále lokalizovat vyhledávání? Ani zde není vše ztraceno, existuje několik zajímavých technik. Zachytit poruchu pomocí analýzy podpisů je téměř nemožné. Proto se pokusíme použít některé nestandardní metody. Blok je nutné pod určitým lokálním vlivem na něj vyprovokovat k poruše a zároveň je nutné, aby okamžik projevu poruchy mohl být vázán na konkrétní část bloku. Zavěste blok na adaptér/prodlužovací kabel a začněte jej mučit. Pokud máte podezření na mikrotrhlinku v desce, můžete zkusit desku upevnit na nějakou tuhou základnu a deformovat pouze malé části její plochy (rohy, hrany) a ohýbat je v různých rovinách. A zároveň pozorovat provoz zařízení - zachytit poruchu. Můžete zkusit poklepat rukojetí šroubováku na části desky. Jakmile se rozhodnete pro oblast desky, vezměte čočku a pečlivě hledejte trhlinu. Ne často, ale někdy je stále možné odhalit závadu a mimochodem, mikrotrhlina není vždy na vině. Závady při pájení jsou mnohem častější. Proto se doporučuje nejen ohýbat samotnou desku, ale také pohybovat všemi jejími elektrickými prvky a pečlivě sledovat jejich pájené spojení. Pokud je podezřelých prvků málo, můžete jednoduše připájet vše najednou, aby v budoucnu již s tímto blokem nebyly žádné problémy.

Pokud je ale jako příčina poruchy podezřelý jakýkoli polovodičový prvek desky, nebude snadné jej najít. Ale i zde můžete říci, že existuje poněkud radikální způsob, jak vyvolat poruchu: v provozním stavu zahřívejte každý elektrický prvek postupně páječkou a sledujte chování zařízení. Páječku je nutné nanášet na kovové části elektrických prvků přes tenkou slídovou desku. Zahřejte na asi 100-120 stupňů, i když někdy je potřeba více. V tomto případě samozřejmě existuje určitá pravděpodobnost dodatečného poškození nějakého „nevinného“ prvku na desce, ale zda se vám v tomto případě vyplatí riskovat, je na vás. Můžete zkusit opak, chlazení ledem. Také ne často, ale stále to můžete zkusit tímto způsobem, jak říkáme, „vybrat chybu“. Pokud je to opravdu horké, a pokud je to možné, samozřejmě, vyměňte všechny polovodiče na desce. Pořadí nahrazení je v sestupném pořadí podle energie a nasycení. Vyměňte několik bloků najednou a pravidelně kontrolujte fungování bloku na chyby. Pokuste se důkladně zapájet všechny elektrické prvky na desce, někdy jen tento postup vrátí zařízení do zdravého života. Obecně platí, že při poruše tohoto typu nelze nikdy zaručit úplné obnovení zařízení. Často se stává, že jste při odstraňování problémů omylem posunuli nějaký prvek, který měl slabý kontakt. V tomto případě porucha zmizela, ale s největší pravděpodobností se tento kontakt časem znovu projeví. Oprava poruchy, která se vyskytuje jen zřídka, je nevděčný úkol, vyžaduje spoustu času a úsilí a neexistuje žádná záruka, že zařízení bude opraveno. Mnoho řemeslníků proto často odmítá provádět opravy takových rozmarných zařízení a upřímně je za to neobviňuji.

V tomto článku budeme hovořit o mikroobvodech, jaké existují typy, jak jsou navrženy a kde se používají. Obecně platí, že v moderní elektronické technologii je obtížné najít zařízení, které nepoužívá mikroobvody. I ty nejlevnější čínské hračky používají různé plošné, sloučeninou plněné čipy, kterým jsou přiřazeny ovládací funkce. Navíc jsou každým rokem uvnitř stále složitější, ale zvenčí snadněji ovladatelné a menší. Můžeme říci, že dochází k neustálému vývoji mikroobvodů.

Mikroobvod je elektronické zařízení nebo jeho část, které je schopné vykonávat určitý úkol. Pokud by bylo nutné vyřešit takový problém, který je řešen mnoha mikroobvody, pomocí diskrétních prvků, pomocí tranzistorů, pak by zařízení místo malého obdélníku o rozměrech 1 centimetr na 5 centimetrů zabíralo celou skříň a bylo by mnohem méně spolehlivý. Ale takhle vypadali počítacích strojů před půl sty lety!

Elektronická ovládací skříň - foto

Samozřejmě, aby mikroobvod fungoval, nestačí jej pouze napájet, potřebujete také tzv. body kit“, tedy ty pomocné části na desce, se kterými může mikroobvod plnit svou funkci.

Chip body kit - výkres

Na obrázku výše je samotný mikroobvod zvýrazněn červeně; všechny ostatní části jsou jeho " body kit" Velmi často se mikroobvody během provozu zahřívají, mohou to být mikroobvody pro stabilizátory, mikroprocesory a další zařízení. V tomto případě, aby se zabránilo vyhoření mikroobvodu, musí být připojen k radiátoru. Mikroobvody, které se musí během provozu zahřívat, jsou okamžitě navrženy se speciální deskou chladiče - povrchem obvykle umístěným na zadní straně mikroobvodu, který musí těsně přiléhat k radiátoru.

Ale ve spojení, dokonce i s pečlivě leštěným radiátorem a deskou, budou stále mikroskopické mezery, v důsledku čehož bude teplo z mikroobvodu méně efektivně přenášeno do radiátoru. K vyplnění těchto mezer se používá teplovodivá pasta. Stejný, který aplikujeme na počítačový procesor před upevněním chladiče na něj. Jednou z nejpoužívanějších past je KPT–8.

Zesilovače na mikroobvodech lze pájet doslova za 1-2 večery a začnou pracovat okamžitě, bez nutnosti složitého nastavení a vysoce kvalifikovaných tunerů. Samostatně bych chtěl říci o mikroobvodech zesilovače pro automobily, někdy jsou doslova 4-5 dílů z karoserie. K sestavení takového zesilovače s určitou opatrností nepotřebujete ani desku s plošnými spoji (i když je to žádoucí) a vše můžete sestavit pomocí povrchové instalace přímo na kolíky mikroobvodu.

Je pravda, že po montáži je lepší okamžitě umístit takový zesilovač do pouzdra, protože taková konstrukce je nespolehlivá a v případě náhodného zkratu vodičů může být mikroobvod snadno spálen. Proto všem začátečníkům doporučuji věnovat výrobě plošného spoje trochu více času.

Regulované zdroje na bázi stabilizačních čipů se vyrábějí ještě snadněji než podobné zdroje na bázi tranzistorů. Podívejte se, kolik dílů nahradí jednoduchý mikroobvod LM317:

Mikroobvody na deskách plošných spojů v elektronických zařízeních lze připájet buď přímo na tiskové stopy, nebo je umístit do speciálních patic.

Zásuvka pro hluboký čip - foto

Rozdíl je v tom, že v prvním případě, abychom mohli vyměnit mikroobvod, jej budeme muset nejprve odpájet. A ve druhém případě, když vložíme mikroobvod do zásuvky, stačí vyjmout mikroobvod ze zásuvky a lze jej snadno vyměnit za jiný. Typický příklad výměny mikroprocesoru v počítači.

Také například, pokud sestavujete zařízení na mikrokontroléru na desce s plošnými spoji a nemáte zajištěno programování v obvodu, můžete, pokud jste do desky připájeli nikoli samotný čip, ale patici, do které je vložen, poté lze čip vyjmout a připojit ke speciální desce programátoru.

Takové desky již mají patice zapájené do různých krytů mikrokontrolérů pro programování.

Analogové a digitální mikroobvody

Vyrábějí se mikroobvody různé typy mohou být buď analogové nebo digitální. První, jak název napovídá, pracuje s analogovou formou signálu, zatímco druhý pracuje s digitální formou signálu. Analogový signál může mít různé podoby.

Digitální signál je posloupnost jedniček a nul, signály vysoké a nízké úrovně. Vysoká úroveň je zajištěna přivedením 5 voltů nebo napětí v jeho blízkosti na kolík, nízká úroveň je nepřítomnost napětí nebo 0 voltů.

Existují také mikroobvody ADC (analogově-digitální převodník) A DAC (digitálně-analogový převodník), který převádí signál z analogového na digitální a naopak. Typický příklad ADC se používá v multimetru pro převod naměřených elektrických veličin a jejich zobrazení na obrazovce multimetru. Na obrázku níže je ADC černá kapka se stopami přibližujícími se ze všech stran.

Mikrokontroléry

Relativně nedávno byla ve srovnání s výrobou tranzistorů a mikroobvodů zahájena výroba mikrokontrolérů. Co je mikrokontrolér?

Jedná se o speciální čip, lze jej vyrobit v obou Dip tak dovnitř SMD provádění, do jehož paměti lze zapsat program, tzv Hex soubor. Toto je kompilovaný soubor firmwaru, který je napsán ve speciálním editoru programový kód. Firmware ale nestačí zapsat, musíte jej přenést, flashnout do paměti mikrokontroléru.

Programátor - foto

K tomuto účelu slouží programátor. Jak mnoho lidí ví, je jich mnoho odlišné typy mikrokontroléry - AVR, PIC a další, pro různé typy potřebujeme různé programátory. Existuje také a každý si bude moci najít a vyrobit takový, který je vhodný pro jeho úroveň znalostí a schopností. Pokud si nechcete programátor vyrábět sami, můžete si koupit hotový v internetovém obchodě nebo si jej objednat z Číny.

Obrázek výše ukazuje mikrokontrolér v pouzdře SMD. Jaké jsou výhody použití mikrokontrolérů? Dříve jsme při návrhu a montáži zařízení pomocí diskrétních prvků nebo mikroobvodů specifikovali provoz zařízení přes konkrétní, často složité zapojení na desce plošných spojů pomocí mnoha dílů. Nyní nám stačí napsat program pro mikrokontrolér, který bude dělat totéž programově, často rychleji a spolehlivěji než obvod bez použití mikrokontrolérů. Mikrokontrolér je celý počítač, s I/O porty, možností připojení displeje a senzorů a také ovládání dalších zařízení.

Zlepšení mikroobvodů se tím samozřejmě nezastaví a můžeme předpokládat, že za 10 let budou skutečně existovat mikroobvody ze slova " mikro" - oku neviditelný, který bude obsahovat miliardy tranzistorů a dalších prvků, o velikosti několika atomů - pak bude tvorba nejsložitějších elektronických zařízení skutečně dostupná i pro nepříliš zkušené radioamatéry! Naše stručná recenze dospěla k konec, byli jsme s tebou AKV.

Diskutujte o článku MIKROOBRUHY