Выходы счетчиков U3 и U4 помечены для того чтобы можно было проследить их связи с другими участками схемы, которые не показаны на этом чертеже. Входы Start, Stop, Reset подключены к переключателям, которые расположены вне этой платы, и здесь показан номер вывода разъема. Работа этой цифровой схемы рассмотрена в следующей главе.
Полное техническое руководство очень полезно и часто необходимо для отыскания неисправности в сложной цифровой схеме. Такие справочные материалы содержат описание рабочих процедур, блок-схемы, теории работы схемы, диаграммы диагностики и поиска неисправностей, а также описанную ранее документацию. Для выяснения первопричин проблемы специалист должен знать, как работает прибор и каковы способы управления им.
Если у вас есть диаграмма поиска неисправностей, вы можете по ней протестировать систему шаг за шагом. Эго обычно предполагает подачу некоторых входных сигналов или каких-либо известных тестовых сигналов и наблюдение реакции схемы. После чего можно сделать некоторые выводы относительно области, в которой возникла неисправность. Изготовитель оптимизирует диаграмму для минимизации числа необходимых тестов, указывая только те действия, которые приводят к однозначным результатам.
Если диаграммы поиска неисправностей нет в наличии, вы должны решить, какие тесты необходимо провести и какие выходы наблюдать для локализации проблемы. При этом лучше всего начать с блок-схемы системы.
Можно подумать, что сервисное обслуживание — это процесс поиска одного или более неисправных компонентов системы.
В действительности его можно более точно определить, как процесс пошагового исключения. Каждый этап поиска неисправностей должен быть спланирован для подтверждения того, что одна из основных секций, схем или деталей работает правильно. Чем большее число секций системы оказались исправным, тем меньше область, в которой приходится искать. Следовательно, надо планировать тесты, которые позволяют исключить максимально большую часть системы. Если вы начнете с проверки отдельных компонентов, вы вряд ли быстро найдете причину проблемы.
Не так давно несколько студентов-инженеров предприняли первую попытку поиска неисправностей электронного оборудования. Объектом служил ультразвуковой терапевтический зонд, который имел очень слабый выходной сигнал. Подход студента, зарегистрированный в журнале ежедневного учета, выглядел следующим образом. «Физиотерапевтическое отделение больницы сообщило о том, что ультразвуковая установка имеет недопустимо низкий выходной сигнал. При проверке печатной платы были обнаружены два больших резистора 470 Ом. На каждом из этих компонентов было проведено измерение сопротивлении и обнаружено, что оно составляет менее 100 Ом. Были заказаны новые резисторы».
Конечно, это пример неправильного использования метода исключения. Первый тест, который был выполнен, предназначен для того, чтобы исключить единственный компонент, никаких признаков неисправности которого не было. Даже если бы этот тест показал, что резисторы исправны, подход случайного выбора и проверки компонентов был бы длинным и скучным. Более того, тест был неправильно проведен. Измерение сопротивления внутри схемы почти всегда показывает значение меньше реального вследствие множества соединений с окружающим цепями.
Правильная процедура заключается в том, чтобы сначала проверить, действительно ли выходной сигнал слабый. Ошибка оператора является причиной многих проблем (но будьте тактичны, когда вы объясняете это оператору). После того как вы определили, что выходной ультразвуковой сигнал действительно имеет недостаточную мощность, следует обратиться к техническому руководству. Низкий выходной сигнал может просто означать, что необходима калибровка или настройка, как в приведенном примере. Только после выполнения калибровки специалист может искать неисправности в схеме.
Необходимо провести измерения в тестовых точках, расположенных в стратегически важных пунктах схемы, чтобы проверить, соответствуют ли сигналы приведенным в руководстве параметрам. Идеальным местом для начала измерений в подобной ситуации является точка в середине блок-схемы, как показано на рис. 7.27.
Рис. 7.27. Метод половинного деления
Если форма сигнала достаточно близка к приведенной в руководстве, то можно исключить всю первую часть схемы. Этот процесс следует повторять, исключая на каждом этапе половину оставшейся схемы. Такая техника называется «разделяй и властвуй» или «деление пополам». Результатом такой процедуры должна стать локализация неисправности в каком-то конкретном блоке или модуле системы с соответствующим входным сигналом и плохим выходным.
Можно заменить весь модуль, если система построена по модульному принципу. Это наиболее экономичный способ решения проблемы. Ремонтируя печатную плату, приходится проводить поиск неисправностей на уровне компонентов.
Нужно понимать, что поиск неисправности редко представляет собой прямолинейный процесс. Очень часто тесты, которые вы придумываете в надежде найти решение проблемы, в реальности приводят к двусмысленным результатам и сомнительным выводам. Медицинское ультразвуковое оборудование дает классический пример этого. В действительности очень часто после сбора значительной тестовой информации делается неправильный вывод о том, что данный блок имеет неправильные входные сигналы, но правильные выходные сигналы. Промежуточные решения часто основаны на предположениях, которые неверны. Когда факты не сочетаются друг с другом, оцените средства, которыми была получена ваша информация.
Как было указано в главе 1, другим аспектом локализации неисправностей является использование ваших чувств. Поищите явные физические повреждения на платах схемы. Может быть, есть клубы дыма, в таком случае найдите источник.
Используйте обоняние для идентификации горячих или сгоревших компонентов. После непродолжительной практики вы сможете отличать сгоревшие углеродные резисторы от полупроводниковых элементов, от горелого лака (обмоток трансформатора). Прислушайтесь к высоким звукам, гудению дуги высокого напряжения, треску сгорающей ИМС.
Попробуйте идентифицировать неисправные компоненты, особенно закороченные, и ИМС на ощупь. Однако будьте осторожны, чтобы не обжечь палец или не получить удар током. Металлический корпус транзистора является частью схемы и часто может служить высоковольтным выходом. Не занимайтесь поиском неисправностей, случайным образом, касаясь деталей в схеме с включенным питанием. Касание может помочь вам локализовать и компоненты с обрывом. Многие части — мощные транзисторы, ИМС и резисторы — должны быть теплыми. Холодный или прохладный компонент такого типа может иметь обрыв.
Если с помощью таких очевидных методов была обнаружена неисправность, обязательно ищите причину ее возникновения. В противном случае замененные компоненты обречены на печальную судьбу.
Для поиска неисправностей цифровых схем пригоден тот же арсенал технических средств, что и для других типов оборудования. Однако многие инструменты и методы подходят только для диагностики цифровых устройств.
Логические пробники
Как указывалось в главе 2, логический пробник представляет собой прибор, который подключается к тому же источнику питания, что и проверяемая схема, имеет заостренный щуп, используемый для тестирования различных точек схемы. Очень популярна модель, показанная на рис. 7.28.
Рис. 7.28. Логический пробник и его провода
Переключатель используется для установки логических параметров в соответствии с требованиями ТТЛ и КМОП, в зависимости от типа схемы, с которой вы собираетесь работать.
Другой переключатель, связанный со светодиодным индикатором импульса PULSE LED, осуществляет выбор между функциями импульсной и запоминания. В импульсном режима желтый светодиод будет мигать в течение около 300 мс при каждом логическом сигнале, а, если имеет место последовательность импульсов, индикатор будет мигать с частотой 3 Гц.
В режиме запоминания индикатор будет загораться и оставаться включенным при подаче любого сигнала на щуп пробника. Индикатор сбрасывается при переключении в импульсный режим. Это очень удобная функция в том случае, если вы хотите зарегистрировать импульс, который появляется не очень часто или случайно, или нельзя непосредственно наблюдать пробник в момент возникновения события, приводящего к появлению импульса.
Два других индикатора на логическом пробнике используются для индикации правильного логического уровня ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ на щупе пробника. Наблюдая эти индикаторы и импульсный индикатор, можно получить очень много информации о схеме, как показано на рис. 7.29.
Рис. 7.29.Показания индикаторов логического пробника
Логический импульсный генератор
Логический импульсный генератор внешне очень похож на логический пробник (см. рис. 7.28).
Назначение этого прибора заключается в подаче импульса на вход схемы, в то время как логический пробник отслеживает логическое состояние выхода. Обычно логический импульсный генератор используется совместно с логическим пробником и питается от тестируемой схемы, подключаясь с помощью красного и черного проводов с зажимами к шинам питания логических ИМС. Когда щуп пробника подключен к схеме, его внутренняя схема воспринимает логическое состояние схемы в данной точке и устанавливает на своем выходе такой же логический уровень. При нажатии кнопки на импульсном генераторе на его щупе формируется очень короткий импульс противоположного уровня. Импульсный генератор имеет достаточный ток, чтобы преодолеть действие выходов схем, подключенных к той же точке. Ширина импульса (длительность) достаточно мала, чтобы выходные цепи устройств не были повреждены при кратковременной принудительной подаче на них высокого или низкого уровня.