God eftermiddag, kära radioamatörer!
Välkommen till hemsidan ""

Mikrokretsar

Chip (IC – Integrated Circuit, IC – Integrerad krets, chip eller mikrochip från engelska Chip, Microchip)är en hel enhet som innehåller transistorer, dioder, resistorer och andra aktiva och passiva element, vars totala antal kan nå flera tiotals, hundratals, tusentals, tiotusentals eller mer. Det finns ganska många typer av mikrokretsar. De mest använda bland dem är hjärngymnastik, operationsförstärkare, specialiserade.

De flesta av chipsen är inrymda i en rektangulär plastlåda med flexibla plåtledningar (se fig. 1) placerade längs båda sidor av höljet. Ovanpå fodralet finns en konventionell nyckel - ett runt eller annat format märke från vilket stiften är numrerade. Om du tittar på mikrokretsen ovanifrån, måste du räkna stiften moturs, och om underifrån, då i riktning moturs. Mikrokretsar kan ha valfritt antal stift.

I inhemsk elektronik (såväl som i utländsk) är mikrokretsar särskilt populära hjärngymnastik, byggt på basen bipolära transistorer och motstånd. De kallas också TTL-chips (TTL – Transistor-Transistor Logic). Namnet transistor-transistor kommer från det faktum att transistorer används både för att utföra logiska funktioner och för att förstärka utsignalen. Hela deras funktionsprincip är uppbyggd på två villkorsnivåer: låg eller hög, eller, ekvivalent, tillståndet logisk 0 eller logisk 1. För mikrokretsar i K155-serien tas således spänningar från 0 till 0,4 som den låga nivån motsvarande logisk 0 . V, det vill säga inte mer än 0,4 V, och för en hög, motsvarande logisk 1, inte mindre än 2,4 V och inte mer än strömförsörjningsspänningen - 5 V, och för mikrokretsar i K176-serien, designade för strömförsörjning från en källa, en spänning på 9 B, respektive 0,02. ..0.05 och 8.6. ..8,8 V.

Märkning av främmande TTL-mikrokretsar börjar med siffrorna 74, till exempel 7400. Grafiska symboler för huvudelementen i logikchips visas i fig. 2. Sanningstabeller ges också där, vilket ger en uppfattning om logiken i dessa elements verkan.

Symbol logiskt element Och "&"-tecknet fungerar(konjunktionen "och" i engelska språket) står inuti rektangeln (se fig. 2). Till vänster finns två (eller flera) ingångsstift, till höger finns ett utgångsstift. Logiken för driften av detta element är som följer: en högnivåspänning vid utgången kommer endast att visas när signaler på samma nivå finns vid alla dess ingångar. Samma slutsats kan dras genom att titta på sanningstabellen som karakteriserar det elektriska tillståndet för OCH-elementet och den logiska kopplingen mellan dess ut- och ingångssignaler. Så, till exempel, för att elementets utgång (Out.) ska ha en högnivåspänning, vilket motsvarar ett enda (1) tillstånd för elementet, måste båda ingångarna (In. 1 och In. 2) ha spänningar på samma nivå. I alla andra fall kommer elementet att vara i nollläge (0), det vill säga en lågnivåspänning kommer att fungera vid dess utgång.
Villkorlig symbol för ett logiskt element ELLER- siffra 1 i en rektangel. Det, liksom AND-elementet, kan ha två eller flera ingångar. En utsignal som motsvarar en hög nivå (logisk 1) visas när en signal med samma nivå tillförs ingång 1 eller ingång 2 eller samtidigt till alla ingångar. Kontrollera dessa logiska relationer mellan ut- och ingångssignalerna för detta element mot dess sanningstabell.
Element symbol INTE- även ett nummer 1 inuti en rektangel. Men den har en ingång och en utgång. Den lilla cirkeln som börjar kommunikationslinjen för utsignalen symboliserar den logiska negationen av "NOT" vid elementets utgång. På digitalteknikens språk betyder "NOT" att elementet INTE är en växelriktare, det vill säga en elektronisk "kloss" vars utsignal är motsatt i nivå med ingången. Med andra ord: så länge det finns en lågnivåsignal vid dess ingång, kommer det att finnas en högnivåsignal vid utgången, och vice versa. Detta bevisas också av de logiska nivåerna i sanningstabellen för detta elements funktion.
Logiskt element OCH INTEär en kombination av element OCH Och INTE, därför finns det på dess konventionella grafiska beteckning en skylt " & ” och en liten cirkel på utsignallinjen, som symboliserar logisk negation. Det finns en utgång, men två eller flera ingångar. Logiken för elementets funktion är som följer: en högnivåsignal vid utgången visas endast när det finns lågnivåsignaler vid alla ingångar. Om åtminstone en av ingångarna har en lågnivåsignal, kommer utgången från AND-NOT-elementet att ha en högnivåsignal, det vill säga den kommer att vara i singeltillståndet, och om det finns en högnivåsignal vid alla ingångar kommer den att vara i nollläge. AND-NOT-elementet kan utföra funktionen som ett NOT-element, det vill säga bli en inverterare. För att göra detta behöver du bara ansluta alla dess ingångar tillsammans. Då, när en lågnivåsignal appliceras på en sådan kombinerad ingång, kommer elementets utgång att vara en högnivåsignal och vice versa. Denna egenskap hos NAND-elementet används mycket i digital teknik.

Beteckningen för logiska elementsymboler (tecken "&" eller "1") används endast i hemkretsar.

TTL-mikrokretsar möjliggör konstruktion av en mängd olika digitala enheter som arbetar vid frekvenser upp till 80 MHz, men deras betydande nackdel är deras höga strömförbrukning.
I ett antal fall, när hög prestanda inte behövs, men minsta strömförbrukning krävs, CMOS-chips används, som använder fälteffekttransistorer snarare än bipolära. Minskning CMOS (CMOS komplementär metalloxid-halvledare) står för Complementary Metal Oxide Semiconductor. Huvudfunktionen hos CMOS-mikrokretsar är deras försumbara strömförbrukning i statiskt läge - 0,1...100 µA. När man arbetar med maximal driftfrekvens ökar strömförbrukningen och närmar sig strömförbrukningen för de minst kraftfulla TTL-chipsen. CMOS-mikrokretsar inkluderar sådana välkända serier som K176, K561, KR1561 och 564.

På lektionen analoga mikrokretsar allokera mikrokretsar med linjära egenskaper– linjära mikrokretsar, vilket innefattar OU – Operationsförstärkare. Namn " operationsförstärkare ” beror på det faktum att, först och främst, sådana förstärkare används för att utföra operationer för att summera signaler, differentiera dem, integrera, invertera, etc. Som regel produceras analoga mikrokretsar funktionellt oavslutade, vilket öppnar ett stort utrymme för amatörradiokreativitet.

Operationsförstärkare har två ingångar - inverterande och icke-inverterande. I diagrammet indikeras de med minus respektive plus (se fig. 3). Genom att applicera en signal till plusingången är utgången oförändrad, men förstärkt signal. Genom att applicera den på minusingången är utgången en inverterad, men också förstärkt signal.

Vid produktion av radioelektroniska produkter användning av multifunktionella specialiserade chips som kräver ett minsta antal externa komponenter, gör att du avsevärt kan minska utvecklingstiden för den slutliga enheten och produktionskostnaderna. Denna kategori av marker inkluderar marker som är designade för att göra något specifikt. Det finns till exempel mikrokretsar för effektförstärkare, stereomottagare och olika avkodare. De kan alla se helt olika ut. Om en av dessa marker har en metalldel med ett hål, betyder det att den måste skruvas fast
radiator

Att hantera specialiserade mikrokretsar är mycket trevligare än med en massa transistorer och motstånd. Om det tidigare behövdes många delar för att montera en radiomottagare så klarar du dig nu med en mikrokrets.

Det finns två testmetoder för att diagnostisera ett fel elektroniskt system, enhet eller kretskort: funktionsstyrning och kretsstyrning. Funktionsstyrning kontrollerar funktionen hos modulen som testas, och kretsstyrning består av att kontrollera individuella element i denna modul för att bestämma deras klassificeringar, byte av polaritet, etc. Vanligtvis används båda dessa metoder sekventiellt. Med utvecklingen av automatisk testutrustning blev det möjligt att utföra mycket snabba in-circuit tester med individuell testning av varje element på kretskortet, inklusive transistorer, logiska element och räknare. Funktionell kontroll har också flyttat till en ny kvalitativ nivå tack vare användningen av datordatabehandling och datorstyrningsmetoder. När det gäller principerna för själva felsökningen är de exakt desamma, oavsett om kontrollen utförs manuellt eller automatiskt.

Felsökning måste utföras i en viss logisk sekvens, vars syfte är att ta reda på orsaken till felet och sedan eliminera den. Antalet utförda operationer bör hållas till ett minimum, undvika onödiga eller meningslösa kontroller. Innan du kontrollerar en felaktig krets måste du noggrant inspektera den för möjlig upptäckt av uppenbara defekter: utbrända element, trasiga ledare på tryckt kretskort etc. Detta bör inte ta mer än två till tre minuter, med erfarenhet kommer sådan visuell kontroll att utföras intuitivt. Om inspektionen inte ger något kan du gå vidare till felsökningsproceduren.

Först och främst genomförs det funktionellt test: Styrelsens funktion kontrolleras och ett försök görs att fastställa den felaktiga enheten och det misstänkta felaktiga elementet. Innan du byter ut ett felaktigt element måste du utföra mätning i kretsen parametrar för detta element för att verifiera dess felfunktion.

Funktionstester

Funktionstester kan delas in i två klasser eller serier. Tester avsnitt 1, ringde dynamiska tester, appliceras på en komplett elektronisk enhet för att isolera ett felaktigt steg eller block. När ett specifikt block hittas till vilket felet är associerat, tillämpas tester serie 2, eller statiska tester, för att fastställa ett eller två eventuellt felaktiga element (motstånd, kondensatorer, etc.).

Dynamiska tester

Detta är den första uppsättningen tester som utförs vid felsökning av en elektronisk enhet. Felsökning bör utföras i riktning från enhetens utgång till dess ingång halveringsmetod. Kärnan i denna metod är som följer. Först är hela enhetens krets uppdelad i två sektioner: ingång och utgång. En signal som liknar den signal som under normala förhållanden verkar vid delningspunkten tillförs ingången till utgångssektionen. Om en normal signal erhålls vid utgången måste felet finnas i ingångssektionen. Denna inmatningssektion är uppdelad i två undersektioner och föregående procedur upprepas. Och så vidare tills felet är lokaliserat i det minsta funktionellt urskiljbara steget, till exempel i slutsteget, video- eller IF-förstärkare, frekvensdelare, dekoder eller separat logikelement.

Exempel 1. Radiomottagare (Fig. 38.1)

Den mest lämpliga första uppdelningen av radiomottagarkretsen är uppdelningen i AF-sektionen och IF/RF-sektionen. Först kontrolleras AF-sektionen: en signal med en frekvens på 1 kHz matas till dess ingång (volymkontroll) genom en isoleringskondensator (10-50 μF). En svag eller förvrängd signal, liksom dess fullständiga frånvaro, indikerar ett fel i AF-sektionen. Vi delar nu upp denna sektion i två undersektioner: slutsteget och förförstärkaren. Varje undersektion kontrolleras med början från utgången. Om AF-sektionen fungerar korrekt, bör en ren tonsignal (1 kHz) höras från högtalaren. I detta fall måste felet letas inuti IF/RF-sektionen.

Ris. 38,1.

Du kan mycket snabbt verifiera servicebarheten eller felfunktionen hos AF-sektionen med hjälp av den sk "skruvmejsel" test. Peka på änden av en skruvmejsel mot ingångarna på AF-sektionen (efter att ha ställt in volymkontrollen på maximal volym). Om det här avsnittet fungerar korrekt kommer högtalarens brum att höras tydligt.

Om felet bedöms ligga inom IF/RF-sektionen bör det delas upp i två undersektioner: IF-sektionen och RF-sektionen. Först kontrolleras IF-sektionen: en amplitudmodulerad (AM) signal med en frekvens på 470 kHz 1 matas till dess ingång, dvs. till basen av transistorn på den första förstärkaren 1 genom en isoleringskondensator med en kapacitet på 0,01-0,1 μF. FM-mottagare kräver en frekvensmodulerad (FM) testsignal på 10,7 MHz. Om IF-sektionen fungerar som den ska, kommer en ren tonsignal (400-600 Hz) att höras i högtalaren. Annars bör du fortsätta med att dela upp IF-sektionen tills en felaktig kaskad hittas, till exempel en förstärkare eller detektor.

Om felet ligger inom RF-sektionen delas denna sektion om möjligt i två undersektioner och kontrolleras enligt följande. En AM-signal med en frekvens på 1000 kHz matas till kaskadens ingång genom en isoleringskondensator med en kapacitet på 0,01-0,1 μF. Mottagaren är konfigurerad att ta emot en radiosignal med en frekvens på 1000 kHz, eller en våglängd på 300 m i mellanvågsområdet. För en FM-mottagare krävs naturligtvis en testsignal med en annan frekvens.

Du kan också använda en alternativ verifieringsmetod - metod för steg-för-steg signalöverföringstestning. Radion slås på och ställer in en station. Sedan, med början från enhetens utgång, används ett oscilloskop för att kontrollera närvaron eller frånvaron av en signal vid kontrollpunkterna, såväl som överensstämmelsen med dess form och amplitud med de nödvändiga kriterierna för ett fungerande system. Vid felsökning av någon annan elektronisk enhet, appliceras en nominell signal på ingången på den enheten.

De diskuterade principerna för dynamiska tester kan tillämpas på alla elektroniska enheter, förutsatt att systemet är korrekt uppdelat och parametrarna för testsignalerna är valda.

Exempel 2: Digital frekvensdelare och display (bild 38.2)

Som framgår av figuren utförs det första testet vid den punkt där kretsen är uppdelad i ungefär två lika delar. För att ändra det logiska tillståndet för signalen vid ingången till block 4, används en pulsgenerator. Den ljusemitterande dioden (LED) vid utgången bör ändra tillstånd om klämman, förstärkaren och lysdioden fungerar korrekt. Därefter bör felsökningen fortsätta i delarna före block 4. Samma procedur upprepas med en pulsgenerator tills den felaktiga delaren identifieras. Om lysdioden inte ändrar sitt tillstånd i det första testet, så är felet i block 4, 5 eller 6. Då ska pulsgeneratorsignalen appliceras på förstärkarens ingång, etc.

Ris. 38,2.

Principer för statiska tester

Denna serie av tester används för att bestämma det defekta elementet i kaskaden, vars funktionsfel fastställdes i det föregående teststeget.

1. Börja med att kontrollera statiska lägen. Använd en voltmeter med en känslighet på minst 20 kOhm/V.

2. Mät endast spänning. Om du behöver bestämma strömvärdet, beräkna det genom att mäta spänningsfallet över ett motstånd med ett känt värde.

3. Om likströmsmätningar inte avslöjar orsaken till felet, fortsätt först då till dynamisk testning av den felaktiga kaskaden.

Testa en enstegsförstärkare (bild 38.3)

Typiskt nominella värden konstanta spänningar vid kaskadens kontrollpunkter är kända. Om inte kan de alltid uppskattas med rimlig noggrannhet. Genom att jämföra de faktiska uppmätta spänningarna med deras nominella värden kan det defekta elementet hittas. Först och främst bestäms transistorns statiska läge. Det finns tre möjliga alternativ här.

1. Transistorn är i ett cutoff-tillstånd, som inte producerar någon utsignal, eller i ett tillstånd nära cutoff ("går" in i cutoff-området i dynamiskt läge).

2. Transistorn är i ett tillstånd av mättnad, producerar en svag, förvrängd utsignal, eller i ett tillstånd nära mättnad ("går" in i mättnadsområdet i dynamiskt läge).

$11.Transistor i normalt statiskt läge.

Ris. 38,3. Märkspänningar:

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

Ris. 38.4. Motståndsbrott R 3, transistor

är i avstängt tillstånd: V e = 0,3 V,

V b = 0,94 V, V c = 0,3V.

Efter att transistorns verkliga driftläge har fastställts, bestäms orsaken till cutoff eller mättnad. Om transistorn arbetar i normalt statiskt läge beror felet på passagen av en alternerande signal (ett sådant fel kommer att diskuteras senare).

Cutoff

Transistorns avstängningsläge, d.v.s. upphörande av strömflödet, inträffar när a) transistorns bas-emitterövergång har noll förspänning eller b) strömflödesvägen är bruten, nämligen: när motståndet bryter (bränns ut) ) R 3 eller motstånd R 4 eller när själva transistorn är defekt. Vanligtvis, när transistorn är i avstängt tillstånd, är kollektorspänningen lika med strömförsörjningsspänningen V CC . Men om motståndet går sönder R 3, "flyter" kollektorn och bör teoretiskt ha baspotential. Om du ansluter en voltmeter för att mäta spänningen vid kollektorn, hamnar bas-kollektorövergången i framåtförspänningsförhållanden, som kan ses i fig. 38,4. Längs "motstånd"-kretsen R 1 - base-collector junction - voltmeter” ström kommer att flyta, och voltmetern kommer att visa ett litet spänningsvärde. Denna indikation är helt relaterad till internt motstånd voltmeter.

På samma sätt, när cutoff orsakas av ett öppet motstånd R 4, transistorns emitter "flyter", som teoretiskt borde ha baspotentialen. Om du ansluter en voltmeter för att mäta spänningen vid sändaren, bildas en strömflödesväg med en förspänning framåt av bas-emitterövergången. Som ett resultat kommer voltmetern att visa en spänning som är något högre än märkspänningen vid sändaren (Fig. 38.5).

I tabell 38.1 sammanfattar de fel som diskuterats ovan.

Ris. 38,5.MotståndsbrottR 4, transistor

är i avstängt tillstånd:

V e = 1,25 V, V b = 1,74 V, V c = 10 V.

Ris. 38,6.Övergångskortslutning

bas-emitter, transistorn är i

gränsläge:V e = 0,48 V, V b = 0,48 V, V c = 10 V.

Observera att termen "hög V BE" betyder att den normala framåtförspänningen för emitterövergången överskrids med 0,1 - 0,2 V.

Transistorfel skapar också avgränsningsförhållanden. Spänningarna vid kontrollpunkterna beror i detta fall på felets natur och kretselementens märkvärden. Till exempel, kortslutning emitterövergång (Fig. 38.6) leder till avstängning av transistorström och parallellkoppling av motstånd R 2 och R 4 . Som ett resultat reduceras bas- och emitterpotentialen till det värde som bestäms av spänningsdelaren R 1 – R 2 || R 4 .

Tabell 38.1. Avskärningsvillkor

Felfunktion		Orsak
1. V e V b V c V VARA	Vac	Motståndsbrott R 1
V e V b V c V VARA	Hög Normal V CC Låg	Motståndsbrott R 4
V e V b V c V VARA	Låg Låg Låg Vanligt	Motståndsbrott R 3

Samlarpotentialen i detta fall är uppenbarligen lika medV CC . I fig. 38.7 behandlar fallet med en kortslutning mellan kollektorn och emittern.

Andra fall av transistorfel anges i tabellen. 38,2.

Ris. 38,7.Kortslutning mellan kollektor och emitter, transistorn är i avstängt tillstånd:V e = 2,29 V, V b = 1,77 V, V c = 2,29 V.

Tabell 38.2

Felfunktion		Orsak
V e V b V c V VARA	0 Normal V CC Mycket hög, kan inte hållas fungerande pn-övergång	Base-emitter junction break
V e V b V c V VARA	Lågt lågt V CC Vanligt	Diskontinuitet i bas-kollektorövergången

Mättnad

Som förklarats i kap. 21 bestäms transistorströmmen av förspänningen för bas-emitterövergången. En liten ökning av denna spänning leder till en kraftig ökning av transistorströmmen. När strömmen genom transistorn når sitt maximala värde, sägs transistorn vara mättad (i ett tillstånd av mättnad). Potential

Tabell 38.3

Felfunktion		Orsak
1. V e V b V c	Hög ( V c) Hög Låg	Motståndsbrott R 2 eller lågt motståndR 1
V e V b V c	Låg Väldigt låg	Kondensator kortslutningC 3

Kollektorspänningen minskar med ökande ström och är, när mättnad uppnås, praktiskt taget lika med emitterpotentialen (0,1 - 0,5 V). Generellt sett är potentialerna för emittern, basen och kollektorn vid mättnad ungefär på samma nivå (se tabell 38.3).

Normalt statiskt läge

Sammanfallen av de uppmätta och nominella DC-spänningarna och frånvaron eller låg nivå av signalen vid förstärkarutgången indikerar ett fel som är associerat med passagen av en alternerande signal, till exempel ett internt brott i kopplingskondensatorn. Innan du byter ut en kondensator som misstänks för brott, se till att den är felaktig genom att parallellkoppla en fungerande kondensator med liknande klassificering. Avbrott i frånkopplingskondensatorn i emitterkretsen ( C 3 i diagrammet i fig. 38.3) leder till en minskning av signalnivån vid förstärkarutgången, men signalen återges utan distorsion. En stor läcka eller kortslutning i denna kondensator kommer vanligtvis att ändra DC-beteendet hos transistorn. Dessa förändringar beror på de statiska lägena för tidigare och efterföljande kaskader.

Vid felsökning måste du komma ihåg följande.

1. Dra inte förhastade slutsatser baserade på en jämförelse av uppmätta och nominella spänningar vid endast en punkt. Det är nödvändigt att registrera hela uppsättningen av uppmätta spänningsvärden (till exempel vid transistorns emitter, bas och kollektor i fallet med en transistorkaskad) och jämföra den med uppsättningen av motsvarande nominella spänningar.

2. Med noggranna mätningar (för en voltmeter med en känslighet på 20 kOhm/V kan en noggrannhet på 0,01 V uppnås) indikerar två identiska avläsningar vid olika testpunkter i de allra flesta fall en kortslutning mellan dessa punkter. Det finns dock undantag, så alla ytterligare kontroller måste utföras för att nå en slutlig slutsats.

Funktioner för diagnostik av digitala kretsar

I digitala enheter är det vanligaste felet den så kallade "stickningen", när en logisk 0 ("konstant noll") eller en logisk 1 ("konstant ett") nivå är konstant närvarande vid en IC-stift eller kretsnod. Andra fel är också möjliga, inklusive trasiga IC-stift eller kortslutningar mellan PCB-ledare.

Ris. 38,8.

Diagnos av fel i digitala kretsar utförs genom att applicera logiska signaler pulsgenerator till ingångarna på det element som testas och observera effekterna av dessa signaler på utgångarnas tillstånd med hjälp av en logisk sond. För att fullständigt kontrollera ett logiskt element, "passeras hela sanningstabellen". Betrakta till exempel den digitala kretsen i fig. 38,8. Först registreras de logiska tillstånden för ingångarna och utgångarna för varje logisk grind och jämförs med tillstånden i sanningstabellen. Det misstänkta logiska elementet testas med hjälp av en pulsgenerator och en logisk sond. Tänk till exempel en logisk grind G 1 . Vid dess ingång 2 är en logisk nivå på 0 konstant aktiv. För att testa elementet installeras generatorsonden vid stift 3 (en av elementets två ingångar), och sonden installeras vid stift 1 (utgången av elementet). Med hänvisning till sanningstabellen för NOR-elementet ser vi att om en av ingångarna (stift 2) på detta element har en logisk nivå på 0, så ändras signalnivån vid dess utgång när det logiska tillståndet för den andra ingången (stift). 3) förändringar.

Element sanningstabellG 1

Slutsats 2	Slutsats 3	Slutsats 1

Till exempel, om det i initialtillståndet finns en logisk nolla vid stift 3, så finns det vid utgången av elementet (stift 1) en logisk 1. Om du nu använder en generator för att ändra det logiska tillståndet för stift 3 till logisk 1, då kommer utsignalnivån att ändras från 1 till 0, vilket och registrerar sonden. Det motsatta resultatet observeras när, i initialtillståndet, logisk nivå 1 arbetar vid stift 3. Liknande tester kan tillämpas på andra logiska element. Under dessa tester är det absolut nödvändigt att använda sanningstabellen för det logiska elementet som testas, för endast i det här fallet kan du vara säker på att testningen är korrekt.

Funktioner för diagnostik av mikroprocessorsystem

Att diagnostisera fel i ett busstrukturerat mikroprocessorsystem tar formen av att sampla sekvensen av adresser och data som förekommer på adress- och databussarna och sedan jämföra dem med en välkänd sekvens för det körande systemet. Till exempel kommer ett fel såsom en konstant 0 på linje 3 (D3) på databussen att indikeras av en konstant logisk nolla på linje D3. Motsvarande lista, kallas skicklista, erhålls med hjälp av en logisk analysator. En typisk statuslista som visas på skärmen visas i Fig. 38,9. Alternativt kan en signaturanalysator användas för att samla in en ström av bitar, kallad en signatur, vid någon kretsnod och jämföra den med en referenssignatur. Skillnaden mellan dessa signaturer indikerar ett fel.

Ris. 38,9.

Den här videon talar om en datortestare för att diagnostisera fel personliga datorer IBM PC-typ:

Mikrokretsar är det närmaste att kallas en "svart låda" - de är verkligen svarta, och deras inre förblir ett mysterium för många.

Idag kommer vi att lyfta denna hemlighetsslöja, och svavelsyra och salpetersyra kommer att hjälpa oss i detta.

Uppmärksamhet! Alla operationer med koncentrerade (och särskilt kokande) syror är extremt farliga, och du kan bara arbeta med dem med lämplig skyddsutrustning (handskar, skyddsglasögon, förkläde, huva). Kom ihåg att vi bara har 2 ögon, och en droppe räcker för varje: därför är allt som skrivs här inte värt att upprepa.

Öppning

Vi tar de mikrokretsar vi är intresserade av och tillsätter koncentrerad svavelsyra. Koka upp (~300 grader), rör inte om :-) Bakpulver hälls i botten för att neutralisera den utspillda syran och dess ångor.

Efter 30-40 minuter finns kol kvar från plasten:

Vi tar ut den och väljer vad som ska gå till ännu ett livgivande syrabad, och vad som redan är klart:

Om kolbitar sitter fast ordentligt på kristallen kan de avlägsnas med kokande koncentrerad salpetersyra (men temperaturen här är mycket lägre, ~110-120C). Utspädd syra kommer att äta upp metalliseringen, så koncentrerad syra behövs:

Vi kollar

Bilder är klickbara (5-25MB JPEG). Några av er kanske redan har sett några av mina bilder.
Färger är traditionellt "förbättrade" till det maximala - i verkligheten är upploppet av färger mycket mindre.

PL2303HX- USB-omvandlare<>RS232, dessa används i alla typer av Arduino och andra liknande dem:

LM1117- linjär effektregulator:

74HC595- 8-bitars skiftregister:

NXP 74AHC00
74AHC00 - 4 NAND (2AND-NOT) element. Om man tittar på den gigantiska kristallstorleken (944x854 µm) blir det uppenbart att de "gamla" mikronteknologierna fortfarande används. Det är intressant att se överflöd av "reserv" vias för att öka avkastningen.

Micron MT4C1024- dynamiskt minneschip, 1 Mebibit (2 20 bitar). Används under tiderna 286 och 386. Kristallstorlek - 8662x3969µm.

AMD Palce16V8h
GAL-chips (Generic array logic) är föregångarna till FPGA och CPLD.
AMD Palce16V8h är en 32x64-array av AND-element.
Kristallstorlek - 2434x2079µm, 1µm teknologi.

ATtiny13A- en av de minsta Atmel-mikrokontrollerna: 1kb flashminne och 32 byte SRAM. Kristallstorlek - 1620x1640 µm. Tekniska standarder - 500nm.

ATmega8- en av de mest populära 8-bitars mikrokontroller.
Kristallstorlek - 2855x2795µm, tekniska standarder 500nm.

KR580IK80A(senare omdöpt till KR580VM80A) är en av de mest populära sovjetiska processorerna.

Det visade sig att det, i motsats till vad många tror, ​​inte är en lager-för-lager-kopia av Intel 8080/8080A (vissa block är lika, men layouten och placeringen av kontaktdynorna är väsentligt olika).

De tunnaste linjerna är 6µm.

STM32F100C4T6B- den minsta mikrokontrollern baserad på ARM Cortex-M3-kärnan producerad av STMicroelectronics. Kristallstorlek - 2854x3123µm.

Altera EPM7032– CPLD har sett mycket, och är en av få som fungerade på 5V-ström. Kristallstorlek - 3446x2252µm, tekniska standarder 1µm.

Den svarta lådan är nu öppen :-)
PS. Om du har mikrokretsar av historisk betydelse (till exempel T34VM1, Soviet 286, utländska chips som är gamla och unika för sin tid), skicka dem så ser vi vad som finns inuti.

Foton distribueras under licens

Elektronik följer med modern manöverallt: på jobbet, hemma, i bilen. När du arbetar i produktionen, oavsett vilket specifikt område, måste du ofta reparera något elektroniskt. Låt oss komma överens om att kalla detta "något" en "enhet". Det här är en så abstrakt kollektiv bild. Idag kommer vi att prata om alla möjliga reparationsknep, som, efter att ha behärskat, gör att du kan reparera nästan vilken elektronisk "enhet som helst", oavsett dess design, funktionsprincip och tillämpningsområde.

Var ska man starta

Det finns lite klokhet i att löda om en del, men att hitta det defekta elementet är huvuduppgiften vid reparation. Du bör börja med att bestämma typen av fel, eftersom detta avgör var reparationen ska påbörjas.

Det finns tre typer:
1. enheten fungerar inte alls - indikatorerna lyser inte, ingenting rör sig, ingenting surrar, det finns inget svar på kontroll;
2. någon del av enheten fungerar inte, det vill säga en del av dess funktioner utförs inte, men även om glimtar av liv fortfarande är synliga i den;
3. Enheten fungerar för det mesta korrekt, men ibland gör den så kallade felfunktioner. En sådan enhet kan ännu inte kallas trasig, men något hindrar den från att fungera normalt. Reparation i detta fall består just i att söka efter denna störning. Detta anses vara den svåraste reparationen.
Låt oss titta på exempel på reparationer för var och en av de tre typerna av fel.

Första kategori reparation
Låt oss börja med den enklaste - den första typen av fel är när enheten är helt död. Vem som helst kan gissa att du måste börja med näring. Alla enheter som lever i sin egen värld av maskiner förbrukar nödvändigtvis energi i en eller annan form. Och om vår enhet inte rör sig alls, är sannolikheten för frånvaron av just denna energi mycket hög. En liten utvikning. Vid felsökning i vår enhet kommer vi ofta att prata om "sannolikhet". Reparation börjar alltid med processen att identifiera möjliga punkter som kan påverka enhetens felfunktion och bedöma sannolikheten för att varje sådan punkt är involverad i en given specifik defekt, följt av att omvandla denna sannolikhet till ett faktum. Samtidigt, för att göra en korrekt, det vill säga med den högsta graden av sannolikhet, kommer bedömningen av påverkan av något block eller nod på enhetens problem att hjälpa den mest kompletta kunskapen om enhetens design, algoritmen av dess funktion, de fysiska lagar som driften av enheten bygger på, förmågan att tänka logiskt och, naturligtvis, Hans Majestäts erfarenhet. En av de mest effektiva metoder att utföra reparationer är den så kallade metoden för eliminering. Från hela listan över alla block och sammansättningar som misstänks vara inblandade i en enhetsdefekt, med varierande grad av sannolikhet, är det nödvändigt att konsekvent utesluta de oskyldiga.

Det är nödvändigt att börja sökningen i enlighet därmed med de block vars sannolikhet att vara de skyldiga till detta fel är störst. Därav följer att ju mer exakt denna sannolikhetsgrad bestäms, desto mindre tid kommer att läggas på reparationer. I moderna "enheter" är de interna noderna mycket integrerade med varandra, och det finns många anslutningar. Därför är antalet påverkanspunkter ofta extremt stort. Men din erfarenhet växer också, och med tiden kommer du att identifiera "skadegöraren" på högst två eller tre försök.

Till exempel finns det ett antagande om att blocket "X" mest sannolikt kan skylla på enhetens felfunktion. Sedan måste du utföra en serie kontroller, mätningar, experiment som skulle bekräfta eller motbevisa detta antagande. Om det efter sådana experiment kvarstår ens det minsta tvivel om blockets icke-inblandning i det "kriminella" inflytandet på enheten, kan detta block inte helt uteslutas från listan över misstänkta. Du måste leta efter ett sätt att kontrollera den misstänktes alibi för att vara 100% säker på hans oskuld. Detta är mycket viktigt i elimineringsmetoden. Och det mest pålitliga sättet att kontrollera en misstänkt på detta sätt är att ersätta enheten med en känd bra.

Låt oss återvända till vår "patient", i vilken vi antog ett strömavbrott. Var ska man börja i det här fallet? Och som i alla andra fall - med en fullständig extern och intern undersökning av "patienten". Försumma aldrig denna procedur, även när du är säker på att du vet exakt plats haverier. Inspektera alltid enheten fullständigt och mycket noggrant, utan att skynda på. Ofta kan man vid en besiktning hitta defekter som inte direkt påverkar det sökta felet men som kan orsaka haverier i framtiden. Leta efter brända elektriska komponenter, svullna kondensatorer och andra föremål som ser misstänkt ut.

Om den externa och interna undersökningen inte ger några resultat, plocka upp en multimeter och sätt igång. Jag hoppas att du inte behöver påminna dig om att kontrollera närvaron av nätspänning och säkringar. Låt oss prata lite om strömförsörjning. Kontrollera först och främst högenergielementen i strömförsörjningsenheten (PSU): utgångstransistorer, tyristorer, dioder, kraftmikrokretsar. Sedan kan du börja synda på de återstående halvledarna, elektrolytkondensatorerna och sist av allt på de återstående passiva elektriska elementen. I allmänhet beror sannolikheten för fel på ett element på dess energimättnad. Ju mer energi ett elektriskt element använder för att fungera, desto större är sannolikheten för att det går sönder.

Om mekaniska komponenter slits ut av friktion, slits elektriska komponenter ut av ström. Ju högre ström, desto större uppvärmning av elementet, och uppvärmning/kyla sliter ut material som inte är värre än friktion. Temperaturfluktuationer leder till deformation av materialet i elektriska element på mikronivå på grund av termisk expansion. Sådana variabla temperaturbelastningar är huvudorsaken till den så kallade materialutmattningseffekten under driften av elektriska element. Detta måste beaktas när man bestämmer ordningen på kontrollelementen.

Glöm inte att kontrollera strömförsörjningen för utspänningsrippel eller andra störningar på strömbussarna. Även om det inte är ofta, kan sådana defekter göra att enheten inte fungerar. Kontrollera om strömmen verkligen når alla konsumenter. Kanske på grund av problem i kontakten/kabeln/tråden når inte denna "mat" dem? Strömförsörjningen kommer att vara i gott skick, men det kommer fortfarande inte att finnas någon energi i enhetsblocken.

Det händer också att felet ligger i själva lasten - en kortslutning (kortslutning) är inte ovanlig där. Samtidigt har vissa "ekonomiska" strömförsörjningar inte strömskydd och följaktligen finns det ingen sådan indikation. Därför bör även versionen av kortslutningen i lasten kontrolleras.

Nu den andra typen av misslyckande. Även här bör allt också börja med samma extern-interna granskning, men det finns en mycket större variation av aspekter som bör uppmärksammas. – Det viktigaste är att hinna komma ihåg (skriva ner) hela bilden av ljudets tillstånd, ljus, digital indikering av enheten, felkoder på monitorn, display, placering av larm, flaggor, blinkers kl. tidpunkten för olyckan. Dessutom måste det göras innan det återställs, bekräftas eller stängs av! Det är väldigt viktigt! Att sakna viktig information kommer säkerligen att öka tiden som läggs på reparationer. Inspektera alla tillgängliga indikationer - både nödsituationer och operativa, och kom ihåg alla avläsningar. Öppna styrskåpen och kom ihåg (skriv ner) tillståndet för den interna indikeringen, om sådan finns. Skaka korten installerade på moderkortet, kablar och block i enhetens kropp. Kanske kommer problemet att försvinna. Och se till att rengöra kylradiatorerna.

Ibland är det vettigt att kontrollera spänningen på någon misstänkt indikator, speciellt om det är en glödlampa. Läs noggrant avläsningarna på monitorn (displayen), om tillgänglig. Dechiffrera felkoderna. Titta på tabellerna över in- och utsignaler vid tidpunkten för olyckan, skriv ner deras status. Om enheten har funktionen att registrera processer som inträffar med den, glöm inte att läsa och analysera en sådan händelselogg.

Var inte blyg - lukta på enheten. Finns det en karakteristisk lukt av bränd isolering? Var särskilt uppmärksam på produkter gjorda av karbolit och andra reaktiva plaster. Det händer inte ofta, men det händer att de bryter igenom, och detta sammanbrott är ibland väldigt svårt att se, speciellt om isolatorn är svart. På grund av deras reaktiva egenskaper, deformeras inte dessa plaster när de utsätts för hög värme, vilket också gör det svårt att upptäcka trasig isolering.

Leta efter mörk isolering på lindningarna på reläer, startmotorer och elmotorer. Finns det några mörklagda motstånd eller andra elektriska och radioelement som har ändrat sin normala färg och form?

Finns det några svullna eller spruckna kondensatorer?

Kontrollera om det finns vatten, smuts eller främmande föremål i enheten.

Se efter om kontakten är sned eller om blocket/kortet inte är helt insatt på sin plats. Försök att ta ut dem och sätta in dem igen.

Kanske är någon strömbrytare på enheten i fel läge. Knappen har fastnat eller omkopplarens rörliga kontakter är i ett mellanläge, inte fast. Kanske har kontakten försvunnit i någon vippströmbrytare, strömbrytare, potentiometer. Rör vid dem alla (med enheten avstängd), flytta dem, slå på dem. Det blir inte överflödigt.

Kontrollera att de mekaniska delarna av de verkställande organen inte fastnar - vrid rotorerna på elmotorer och stegmotorer. Flytta andra mekanismer efter behov. Jämför kraften som appliceras med andra liknande arbetsanordningar, om det naturligtvis finns en sådan möjlighet.

Inspektera insidan av enheten i drifttillstånd - du kan se starka gnistor i kontakterna på reläer, starter, strömbrytare, vilket kommer att indikera en alltför hög ström i denna krets. Och det här är redan en bra ledtråd för felsökning. Ofta är orsaken till ett sådant haveri en defekt i en sensor. Dessa mellanhänder mellan omvärlden och enheten de betjänar är vanligtvis placerade långt bortom gränserna för själva enhetens kropp. Och samtidigt fungerar de vanligtvis i en mer aggressiv miljö än de inre delarna av enheten, som på något sätt är skyddade från yttre påverkan. Därför kräver alla sensorer ökad uppmärksamhet. Kontrollera deras prestanda och ta dig tid att rengöra dem från smuts. Gränslägesbrytare, olika förreglingskontakter och andra sensorer med galvaniska kontakter är högprioriterade misstänkta. Och i allmänhet all "torr kontakt" dvs. inte lödda, bör bli ett inslag av noggrann uppmärksamhet.

Och en sak till - om enheten har tjänat länge, bör du vara uppmärksam på de element som är mest mottagliga för slitage eller förändringar i deras parametrar över tiden. Till exempel: mekaniska komponenter och delar; element som utsätts för ökad värme eller annan aggressiv påverkan under drift; elektrolytiska kondensatorer, av vilka vissa typer tenderar att förlora kapacitet med tiden på grund av torkning av elektrolyten; alla kontaktanslutningar; enhetskontroller.

Nästan alla typer av "torra" kontakter förlorar sin tillförlitlighet med tiden. Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt silverpläterade kontakter. Om enheten har fungerat länge utan underhåll rekommenderar jag att du innan du påbörjar en fördjupad felsökning gör förebyggande underhåll på kontakterna - lätta upp dem med ett vanligt suddgummi och torka av med alkohol. Uppmärksamhet! Använd aldrig slippapper för att rengöra silverpläterade eller guldpläterade kontakter. Detta är en säker död för kontakten. Plätering med silver eller guld görs alltid i ett mycket tunt lager, och det är mycket lätt att sudda ner det till koppar med ett slipmedel. Det är användbart att utföra proceduren för självrengöring av kontakterna på kontaktdelens uttag, i den professionella slangen för "mamma": anslut och koppla bort kontakten flera gånger, fjäderkontakterna rengörs något från friktion. Jag rekommenderar också att när du arbetar med kontaktanslutningar, rör dem inte med händerna - oljefläckar från fingrarna påverkar tillförlitligheten hos den elektriska kontakten negativt. Renlighet är nyckeln till pålitlig kontaktfunktion.

Det första är att kontrollera funktionen av eventuell blockering eller skydd i början av reparationen. (I all normal teknisk dokumentation för enheten finns ett kapitel med detaljerad beskrivning lås som används i den.)

Efter att ha inspekterat och kontrollerat strömförsörjningen, ta reda på vad som troligen är trasigt i enheten och kontrollera dessa versioner. Du bör inte gå rakt in i enhetens djungel. Kontrollera först hela periferin, särskilt funktionsdugligheten hos de verkställande organen - kanske är det inte själva enheten som har gått sönder, utan någon mekanism som styrs av den. I allmänhet rekommenderas det att studera, om än inte till subtiliteterna, hela produktionsprocessen där enheten i fråga deltar. När de uppenbara versionerna har uttömts, sätt dig ner vid ditt skrivbord, brygg lite te, lägg ut diagram och annan dokumentation för enheten och "föds" nya idéer. Tänk på vad mer som kunde ha orsakat denna enhetssjukdom.

Efter en tid bör du ha ett visst antal nya versioner. Här rekommenderar jag att inte rusa för att springa och kolla dem. Sitt lugnt någonstans och tänk på dessa versioner angående storleken på sannolikheten för var och en av dem. Träna dig själv i att bedöma sådana sannolikheter, och när du får erfarenhet av ett sådant urval kommer du att börja göra reparationer mycket snabbare.

Det mest effektiva och pålitliga sättet att kontrollera funktionaliteten hos en misstänkt enhet eller enhet, som redan nämnts, är att ersätta den med en känd bra. Glöm inte att noggrant kontrollera blocken för deras fullständiga identitet. Om du ansluter enheten som testas till en enhet som fungerar korrekt, var om möjligt på den säkra sidan - kontrollera enheten för för höga utspänningar, kortslutning i strömförsörjningen och i strömsektionen, och annat möjliga funktionsfel, vilket kan skada den fungerande enheten. Det motsatta händer också: du ansluter en donator-arbetsbräda till en trasig enhet, kontrollerar vad du ville ha, och när du lämnar tillbaka den visar det sig att den inte fungerar. Detta händer inte ofta, men tänk på detta.

Om det på detta sätt var möjligt att hitta en felaktig enhet, kommer den så kallade "signaturanalysen" att hjälpa till att ytterligare lokalisera sökningen efter ett fel till ett specifikt elektriskt element. Detta är namnet på metoden där reparatören utför en intelligent analys av alla signaler som den testade noden "lever". Anslut enheten, noden eller kortet som studeras till enheten med hjälp av speciella förlängningssladdar-adaptrar (dessa medföljer vanligtvis enheten) så att det finns fri tillgång till alla elektriska element. Lägg ut kretsen och mätinstrumenten i närheten och slå på strömmen. Jämför nu signalerna vid styrpunkterna på kortet med spänningarna och oscillogrammen på diagrammet (i dokumentationen). Om diagrammet och dokumentationen inte lyser med sådana detaljer, så skaffa dina hjärnor. Goda kunskaper om kretsdesign kommer väl till pass här.

Om du har några tvivel kan du "hänga" ett fungerande provkort från arbetsenheten på adaptern och jämföra signalerna. Kontrollera med diagrammet (med dokumentation) alla möjliga signaler, spänningar, oscillogram. Om en avvikelse från någon signal från normen hittas, skynda dig inte att dra slutsatsen att just detta elektriska element är felaktigt. Det kanske inte är orsaken, utan helt enkelt en konsekvens av en annan onormal signal som tvingade detta element att producera en falsk signal. Under reparationer, försök att begränsa din sökning och lokalisera felet så mycket som möjligt. När du arbetar med en misstänkt nod/enhet, kom med tester och mätningar för den som definitivt skulle utesluta (eller bekräfta) denna nods/enhets inblandning i detta fel! Tänk sju gånger när du utesluter ett block från att vara opålitligt. Alla tvivel i detta fall måste skingras med tydliga bevis.

Gör alltid experiment intelligent, den "vetenskapliga peta"-metoden är inte vår metod. De säger, låt mig sticka den här tråden här och se vad som händer. Bli aldrig som sådana "reparatörer". Konsekvenserna av ett experiment måste vara genomtänkta och bära användbar information. Meningslösa experiment är slöseri med tid, och dessutom kan du bryta något. Utveckla din förmåga att tänka logiskt, sträva efter att se tydliga orsak-och-verkan samband i driften av enheten. Även driften av en trasig enhet har sin egen logik, det finns en förklaring till allt. Om du kan förstå och förklara enhetens icke-standardiserade beteende, kommer du att finna dess defekt. I reparationsbranschen är det mycket viktigt att tydligt förstå enhetens driftsalgoritm. Om du har luckor på detta område, läs dokumentationen, fråga alla som vet något om den fråga du är intresserad av. Och var inte rädd för att fråga, i motsats till vad många tror, ​​detta minskar inte din auktoritet i dina kollegors ögon, utan tvärtom, smarta människor kommer alltid att uppskatta det positivt. Det är absolut onödigt att memorera enhetens kretsschema; papper uppfanns för detta ändamål. Men du måste kunna algoritmen för dess funktion utantill. Och nu har du "skakat" enheten i flera dagar nu. Vi har studerat det så mycket att det verkar som om det inte finns någon annanstans att ta vägen. Och de har upprepade gånger torterat alla misstänkta block/noder. Även de till synes mest fantastiska alternativen har prövats, men felet har inte hittats. Du börjar redan bli lite nervös, kanske till och med panik. Grattis! Du har nått höjdpunkten av denna renovering. Och det enda som kan hjälpa här är... vila! Du är bara trött och behöver ta en paus från jobbet. Som erfarna människor säger, dina ögon är suddiga. Så sluta arbeta och koppla helt bort din uppmärksamhet från enheten i din vård. Du kan göra ett annat jobb, eller göra ingenting alls. Men du måste glömma enheten. Men när du vilar kommer du själv att känna lusten att fortsätta striden. Och som ofta händer, efter en sådan paus kommer du plötsligt att se en så enkel lösning på problemet att du kommer att bli otroligt förvånad!

Men med en tredje typ av funktionsfel är allt mycket mer komplicerat. Eftersom fel i driften av enheten vanligtvis är slumpmässiga tar det ofta lång tid att fånga det ögonblick då felet uppstår. Egenheter extern examen i detta fall handlar det om att kombinera sökandet efter den möjliga orsaken till felet med att utföra förebyggande underhåll. Som referens, här är en lista över några möjliga orsaker till fel.

Dålig kontakt (först och främst!). Rengör kontakterna på en gång i hela enheten och inspektera kontakterna noggrant.

Överhettning (liksom överkylning) av hela enheten, orsakad av ökad (låg) omgivningstemperatur, eller orsakad av långvarig drift med hög belastning.

Damm på brädor, komponenter, block.

Kylare är smutsiga. Överhettning av halvledarelementen som de kyler kan också orsaka fel.

Störningar i strömförsörjningen. Om strömfiltret saknas eller har misslyckats, eller dess filtreringsegenskaper är otillräckliga för enhetens givna driftsförhållanden, kommer fel i dess drift att vara frekventa gäster. Försök att associera felen med införandet av någon belastning i samma elektriska nätverk som enheten drivs från, och därigenom hitta den skyldige till störningen. Kanske är det nätverksfiltret i den intilliggande enheten som är defekt, eller något annat fel i det, och inte i enheten som repareras. Om möjligt, strömförsörj enheten ett tag från en avbrottsfri strömkälla med en bra inbyggd överspänningsskydd. Felen kommer att försvinna - leta efter problemet på nätverket.

Och här, som i föregående fall, mest effektivt sätt reparation är en metod för att ersätta block med kända bra. När du byter block och sammansättningar mellan identiska enheter, se noga till att de är helt identiska. Var uppmärksam på förekomsten av personliga inställningar i dem - olika potentiometrar, anpassade induktanskretsar, switchar, byglar, byglar, mjukvaruinsatser, ROM med olika versioner firmware Om det finns några, fatta beslutet att byta ut det efter att ha övervägt alla möjliga problem som kan uppstå på grund av risken för avbrott i driften av enheten/enheten och enheten som helhet på grund av skillnader i sådana inställningar. Om det fortfarande finns ett akut behov av en sådan ersättning, konfigurera sedan om blocken med en obligatorisk inspelning av det tidigare tillståndet - detta kommer att vara användbart när du återvänder.

Det händer att alla brädor, block och komponenter som utgör enheten har bytts ut, men defekten kvarstår. Det betyder att det är logiskt att anta att felet sitter i den återstående periferin i ledningsnätet, kablarna inuti någon kontakt har lossnat, det kan vara en defekt i bakplanet. Ibland är boven ett fastklämt kontaktstift, till exempel i en kortlåda. När man arbetar med mikroprocessorsystem hjälper det ibland att köra testprogram flera gånger. De kan loopas eller konfigureras för ett stort antal cykler. Dessutom är det bättre om de är specialiserade tester och inte fungerande. Dessa program kan registrera ett fel och all information som åtföljer det. Om du vet hur, skriv ett sådant testprogram själv, med fokus på ett specifikt misslyckande.

Det händer att frekvensen av ett fel har ett visst mönster. Om felet kan tidsstyras till utförandet av en specifik process i enheten, så har du tur. Detta är en mycket bra ledning för analys. Övervaka därför alltid enhetsfel, lägg märke till alla omständigheter under vilka de inträffar och försök att associera dem med prestanda för någon funktion hos enheten. Långtidsobservation av en felaktig enhet i detta fall kan ge en ledtråd till att lösa mysteriet med felet. Om du upptäcker att uppkomsten av ett fel är beroende av till exempel överhettning, en ökning/minskning av matningsspänningen eller vibrationer, kommer detta att ge en uppfattning om felets karaktär. Och sedan - "låt sökaren hitta."

Kontrollersättningsmetoden ger nästan alltid positiva resultat. Men blocket som hittas på detta sätt kan innehålla många mikrokretsar och andra element. Detta innebär att det är möjligt att återställa enhetens funktion genom att endast byta ut en, billig del. Hur lokaliseras sökningen ytterligare i detta fall? Allt är inte förlorat här heller, det finns flera intressanta tekniker. Det är nästan omöjligt att fånga ett fel med hjälp av signaturanalys. Därför kommer vi att försöka använda några icke-standardiserade metoder. Det är nödvändigt att provocera ett block att misslyckas under ett visst lokalt inflytande på det, och samtidigt är det nödvändigt att ögonblicket för manifestationen av misslyckandet kan knytas till en specifik del av blocket. Häng upp blocket på adaptern/förlängningssladden och börja tortera den. Om du misstänker en mikrospricka i brädan kan du försöka fixa brädan på någon styv bas och deformera endast små delar av dess område (hörn, kanter) och böja dem i olika plan. Och observera samtidigt enhetens funktion - fånga ett fel. Du kan prova att knacka med handtaget på en skruvmejsel på delar av brädan. När du har bestämt dig för området på brädan, ta linsen och leta försiktigt efter sprickan. Inte ofta, men ibland är det fortfarande möjligt att upptäcka en defekt, och förresten, en mikrospricka är inte alltid boven. Lödfel är mycket vanligare. Därför rekommenderas det att inte bara böja själva brädet, utan också att flytta alla dess elektriska element och noggrant observera deras lödda anslutning. Om det finns få misstänkta element kan du helt enkelt löda allt på en gång så att det inte blir fler problem med detta block i framtiden.

Men om något halvledarelement i kortet misstänks vara orsaken till felet kommer det inte att vara lätt att hitta det. Men även här kan du säga att det finns ett något radikalt sätt att provocera fram ett misslyckande: i fungerande skick, värm varje elektriskt element i sin tur med en lödkolv och övervaka enhetens beteende. Lödkolven måste appliceras på metalldelarna i elektriska element genom en tunn glimmerplatta. Värm upp till ca 100-120 grader, även om det ibland krävs mer. I det här fallet finns det naturligtvis en viss sannolikhet att ytterligare skada något "oskyldigt" element på brädet, men om det är värt risken i det här fallet är upp till dig att avgöra. Du kan prova motsatsen, kyla med is. Inte ofta, men du kan fortfarande prova på det här sättet, som vi säger, "plocka ut en bugg." Om det är riktigt varmt, och om möjligt, naturligtvis, byt då alla halvledare på kortet. Ersättningsordningen är i fallande ordning av energi och mättnad. Byt ut flera block åt gången, kontrollera regelbundet blockets funktion för fel. Försök att noggrant löda alla elektriska element på kortet, ibland återför bara denna procedur enheten till ett hälsosamt liv. I allmänhet, med ett fel av denna typ, kan en fullständig återställning av enheten aldrig garanteras. Det händer ofta att du vid felsökning av misstag flyttade något element som hade en svag kontakt. I det här fallet har felet försvunnit, men troligen kommer denna kontakt att visa sig igen med tiden. Att reparera ett fel som sällan inträffar är en otacksam uppgift, det kräver mycket tid och ansträngning, och det finns ingen garanti för att enheten kommer att repareras. Därför vägrar många hantverkare ofta att reparera sådana nyckfulla enheter, och ärligt talat, jag skyller inte på dem för detta.

I den här artikeln kommer vi att prata om mikrokretsar, vilka typer som finns, hur de är utformade och var de används. I allmänhet är det i modern elektronisk teknik svårt att hitta en enhet som inte använder mikrokretsar. Även de billigaste kinesiska leksakerna använder olika plana, sammansatta chips som tilldelas kontrollfunktioner. Dessutom blir de för varje år mer och mer komplexa på insidan, men lättare att använda och mindre i storlek på utsidan. Vi kan säga att det sker en konstant utveckling av mikrokretsar.

En mikrokrets är en elektronisk enhet eller del av den som kan utföra en viss uppgift. Om det var nödvändigt att lösa ett sådant problem, som löses av många mikrokretsar, med hjälp av diskreta element, med hjälp av transistorer, skulle enheten, istället för en liten rektangel som mäter 1 centimeter gånger 5 centimeter, uppta ett helt skåp och skulle vara mycket mindre pålitlig. Men så här såg de ut datormaskiner ett halvt hundra år sedan!

Elektroniskt styrskåp - foto

Naturligtvis, för att en mikrokrets ska fungera räcker det inte att bara förse den med ström, du behöver också en så kallad " kroppssats”, det vill säga de hjälpdelarna på kortet, tillsammans med vilka mikrokretsen kan utföra sin funktion.

Chip body kit - ritning

I figuren ovan är själva mikrokretsen markerad i rött; alla andra delar är dess " kroppssats" Mycket ofta värms mikrokretsar upp under driften; dessa kan vara mikrokretsar för stabilisatorer, mikroprocessorer och andra enheter. I det här fallet, för att förhindra att mikrokretsen brinner ut, måste den fästas på en radiator. Mikrokretsar som måste värmas upp under drift utformas omedelbart med en speciell kylflänsplatta - en yta som vanligtvis är placerad på baksidan av mikrokretsen, som måste passa tätt mot radiatorn.

Men i anslutningen, även med en noggrant polerad radiator och platta, kommer det fortfarande att finnas mikroskopiska luckor, vilket resulterar i att värme från mikrokretsen kommer att överföras mindre effektivt till radiatorn. För att fylla dessa luckor används värmeledande pasta. Samma som vi applicerar på datorprocessorn innan vi fixerar kylaren ovanpå den. En av de mest använda pastorna är KPT–8.

Förstärkare på mikrokretsar kan lödas på bokstavligen 1-2 kvällar, och de börjar fungera omedelbart, utan behov av komplex installation och högkvalificerade tuners. Separat skulle jag vilja säga om bilförstärkares mikrokretsar; ibland finns det bokstavligen 4-5 delar från ett bodykit. För att montera en sådan förstärkare, med viss försiktighet, behöver du inte ens ett kretskort (även om det är önskvärt) och du kan montera allt med en ytmonterad installation, direkt på mikrokretsens stift.

Det är sant att efter montering är det bättre att omedelbart placera en sådan förstärkare i ett hus, eftersom en sådan design är opålitlig, och i händelse av en oavsiktlig kortslutning av ledningarna kan mikrokretsen lätt brännas. Därför rekommenderar jag att alla nybörjare lägger lite mer tid på att göra ett kretskort.

Reglerade nätaggregat baserade på stabilisatorchips är ännu lättare att tillverka än liknande baserade på transistorer. Se hur många delar en enkel LM317 mikrokrets ersätter:

Mikrokretsar på kretskort i elektroniska enheter kan lödas antingen direkt för att skriva ut spår eller placeras i speciella uttag.

Uttag för djupt chip - foto

Skillnaden är att i det första fallet, för att byta ut mikrokretsen, måste vi avlöda den först. Och i det andra fallet, när vi sätter mikrokretsen i uttaget, behöver vi bara ta bort mikrokretsen från uttaget, och den kan enkelt ersättas med en annan. Ett typiskt exempel på att byta ut en mikroprocessor i en dator.

Om du till exempel monterar en enhet på en mikrokontroller på ett kretskort och inte har sörjt för programmering i kretsar, kan du, om du löder in i kortet, inte själva chippet, utan uttaget i vilket det sätts in, då kan chippet tas bort och anslutas till ett speciellt programmerarkort .

Sådana kort har redan uttag lödda i olika mikrokontrollerhus för programmering.

Analoga och digitala mikrokretsar

Mikrokretsar produceras olika typer, de kan vara antingen analoga eller digitala. Den förra, som namnet antyder, fungerar med en analog signalform, medan den senare fungerar med en digital signalform. En analog signal kan ta olika former.

En digital signal är en sekvens av ettor och nollor, hög- och lågnivåsignaler. En hög nivå säkerställs genom att applicera 5 volt eller en spänning nära den till stiftet, en låg nivå är frånvaron av spänning eller 0 volt.

Det finns också mikrokretsar ADC (analog till digital omvandlare) Och DAC (digital - analog omvandlare) som omvandlar signalen från analog till digital och vice versa. Ett typiskt exempel på en ADC används i en multimeter för att konvertera uppmätta elektriska storheter och visa dem på multimeterns skärm. I figuren nedan är ADC en svart droppe med spår som närmar sig från alla håll.

Mikrokontroller

Relativt nyligen, i jämförelse med produktionen av transistorer och mikrokretsar, lanserades produktionen av mikrokontroller. Vad är en mikrokontroller?

Detta är ett speciellt chip, kan tillverkas i båda Dopp så in SMD exekvering, i vilket minne ett program kan skrivas, den s.k Hex fil. Detta är en kompilerad firmware-fil som är skriven i en speciell editor programkod. Men det räcker inte att skriva fast programvaran, du måste överföra den, flasha den i mikrokontrollerns minne.

Programmerare - foto

Fungerar för detta ändamål programmerare. Som många vet finns det många olika typer mikrokontroller - AVR, BILD och andra, för olika typer behöver vi olika programmerare. Det finns också, och alla kommer att kunna hitta och göra en som passar deras kunskapsnivå och förmåga. Om du inte vill göra en programmerare själv kan du köpa en färdig i en onlinebutik eller beställa den från Kina.

Bilden ovan visar en mikrokontroller i ett SMD-paket. Vilka är fördelarna med att använda mikrokontroller? Tidigare, när vi designade och monterade en enhet med diskreta element eller mikrokretsar, specificerade vi enhetens funktion genom en specifik, ofta komplex anslutning på ett kretskort med många delar. Nu behöver vi bara skriva ett program för en mikrokontroller som kommer att göra samma sak programmatiskt, ofta snabbare och mer tillförlitligt än en krets utan användning av mikrokontroller. Mikrokontrollern är hela datorn, med I/O-portar, möjlighet att ansluta en skärm och sensorer, samt styra andra enheter.

Naturligtvis kommer förbättringen av mikrokretsar inte att sluta där, och vi kan anta att det om 10 år faktiskt kommer att finnas mikrokretsar från ordet " mikro" - osynlig för ögat, som kommer att innehålla miljarder transistorer och andra element, flera atomer i storlek - då kommer skapandet av de mest komplexa elektroniska enheterna verkligen att bli tillgänglig även för inte särskilt erfarna radioamatörer! Vår korta recension har kommit till en slut, vi var med dig AKV.

Diskutera artikeln MICROCIRCUITS