Пуск и низкий, когда она отпущена. Если реакция именно такая, то U1 работает правильно. Если выход U1А всегда низкий, нужно использовать пробник для проверки правильности логических сигналов, поступающих на входы этой логической ячейки. Установите пробник на вывод 13 U1A и включайте и выключайте таймер. Логический уровень в указанной точке должен изменяться соответствующим образом.
Повторите процедуру с выводом 2, открывая и закрывая дверцу печи. Затем проверьте вывод 1 U1A, нажимая и отпуская кнопку Пуск. Если все эти входы работают правильно, то неисправность может быть связана со схемой U1A. Другой вариант: поломка в U2A может вызывать такую реакцию U1A.
Для определения неисправного компонента можно подключить логический импульсный генератор ко входу U2A (вывод 1), а логический пробник к выводу 3 схемы U2A. Логическая 1 на входе U2 должна давать логическую 1 на выходе. Если выход остается низким, удалите U2 и заново проверьте U1A без U2. Если U1A работает нормально, замените U2, в противном случае замените обе схемы. Компоненты, которые припаяны, обычно заменяют, извлекая их из схемы, единственное исключение — это очень дорогие или труднодоступные детали. Такие компоненты выпаиваются и заменяются только в самом крайнем случае.
Если у вас нет логического импульсного генератора, можно использовать другие методы. Как было указано выше, логический импульсный генератор подает на вход противоположную полярность в течение очень короткого промежутка, порядка нескольких микросекунд. Если даже при этом импульс приводит к перегрузке выходных соединений данного элемента, то это не вызывает повреждений в схеме.
Другой способ выполнения той же операции заключается в использовании конденсатора в качестве импульсного генератора, как это показано на рис. 7.37.
Рис. 7.37.Импульсный генератор с использованием конденсатора
Для этого конденсатор сначала заряжается до логического уровня ВЫСОКИЙ (обычно +5 В), при этом один вывод конденсатора подключен к другому логическому уровню (обычно «земля»). Конденсатор отсоединяется от источника логического уровня ВЫСОКИЙ и подключается к входу, создавая импульс, при этом выполняется контроль выходного сигнала логическим пробником. Можно подать импульс логического уровня НИЗКИЙ, используя тот же метод, но сначала разрядить конденсатор, а затем включить его в схему.
У «специалиста» может возникнуть идея подать высокий или низкий сигнал в схему, быстро подключив Vcc или «землю» к точке схемы с помощью перемычки. В большинстве случаев это плохая идея. Самый короткий промежуток времени, в который может продолжаться ручной способ подачи сигналов составляет от 10 до 100 мс. За это время выходные каскады прибора, подающего входные сигналы на исследуемый элемент, могут выгореть. Это можно делать только в том случае, если вы знаете, что предшествующий элемент может выдерживать подобную перегрузку на выходе в течение около 1 с. Чтобы понять это, вы должны знать внутреннюю структуру микросхемы.
Идеальным примером служит выходной двухтранзисторный каскад обычных схем ТТЛ. На рис. 7.38 показано воздействие заземления на выходные цепи запускающего логического элемента с целью поиска неисправностей.
Рис. 7.38.Эффект от замыкания входов на Vcc или на землю
Предположим, что на выходе логический уровень ВЫСОКИЙ и мы принудительно заземляем выход ИМС. При этом начинает течь ток, превышающий нормальный уровень. Вопрос заключается в том, насколько этот ток больше стандартного. В верхней половине двухтранзисторного каскада предусмотрен резистор, который ограничивает ток через транзистор и диод. Следовательно, для большинства выходных цепей ТТЛ указанная операция окажется безвредной если выход будет заземлен в течение не более доли секунды.
Рассмотрим результат соединения входа тестируемого элемента к источнику +5 В для подачи на него высокого логического уровня. Если запускающая схема пытается подать на выход сигнал с низким уровнем, это соединит +5 В с коллектором насыщенного транзистора в нижней части двухтранзисторного выходного каскада. Через транзистор будет протекать чрезвычайно большой ток. Малогабаритный транзистор почти мгновенно погибнет, пытаясь накоротко соединить источник 5 В с шиной «земля». Следовательно, нельзя предпринимать такой тест, иначе вы разрушите одну микросхему при проверке исправности другой.
Во всех логических приборах есть какой-либо тип полупроводникового переключателя, который используется для соединения выхода с напряжением положительной логики (высоким) или отрицательной логики (низким). Такой тип тестирования нельзя применять, если нет точной информации о том, что схема переключателя может выдержать ток короткого замыкания. В случае КМОП-приборов работающие в качестве буферов детали обычно содержат выходные транзисторы, способные пропускать относительно большие токи. Но, как правило, обычные логические элементы предназначены для запуска входов других КМОП-элементов и содержат очень маломощные транзисторы, которые не могут выдержать такую грубую процедуру тестирования.
Занятие поиском неисправностей на уровне плат или модулей — процедура обычно довольно прямолинейная. Все специфические моменты, как правило, оговариваются в техническом руководстве. Однако, в любом случае, необходимо соблюдать некоторые общие меры предосторожности. Прежде чем извлечь или установить печатную плату, всегда выключайте питание. Обязательно коснитесь шасси оборудования, чтобы снять с себя статический заряд, особенно если вам предстоит работать с элементами МОП. Обращайтесь с платами с такими же предосторожностями, которые рекомендованы для отдельных МОП микросхем.
Когда вы снимаете больше одной платы или отключаете провода от нее, наклеивайте ярлыки на плату и кабели, чтобы гарантировать правильность последующей установки их на место. Большинство изготовителей оборудования преду сматривают ключи на разъемах для предотвращения неправильного подключения. К несчастью, некоторые из них этого не делают, и последствия могут быть катастрофическими.
Извлечение ИМС
После того как был найден неисправный компонент, его следует заменить. В более старых цифровых системах схемы строились на основе почти исключительно интегральных схем в корпусах с двухрядным расположением выводов (DIP).
То, что один компонент имеет 40 или более припаянных к плате выводов, превращает извлечение микросхемы в серьезную задачу. Более того, многие из деталей требуют специальных процедур и инструментов для выравнивания выводов с целью повторной вставки.
Если неисправный компонент установлен в DIP-панельку, благодарите судьбу! Поскольку панельки часто стоят до роже, чем ИМС, кроме того, могут вызывать проблемы с контактами, в большинстве случаев изготовители их не используют. Во многих областях они непрактичны из-за того, что могут вызывать ослабление аналоговых сигналов, также имеют место вибрация или загрязнения.
Извлекая ИМС из гнезда, лучше всего использовать специально предназначенный для этого съемник, пригодный для большинства моделей устройства (рис. 7.39), который может захватить ИМС с обоих концов.
Рис. 7.39.Инструмент для извлечения ИМС
Пользуясь отверткой для извлечения, нужно понемногу и поочередно поддевать ИМС с каждой стороны. В противном случае все выводы согнутся при извлечении. ИМС большего размера сложнее извлечь из-за большего числа выводов. На рис. 7.40 показано устройство извлечения ИМС 0,75 см.
Рис. 7.40.Устройство извлечения ИМС в корпусе DIP
Не пытайтесь вынуть микросхему из панельки пальцами или ногтями. Одна из сторон обязательно выйдет раньше, при этом освободившиеся контакты воткнутся в палец и согнутся. Это еще более существенно, когда вы используете ИМС с малым расстоянием между выводами, например в микросхемах для поверхностного монтажа. На рис. 7.41 показан специальный ручной инструмент, предназначенный для съема ИМС из панельки.
Рис. 7.41.Устройство извлечения ИМС в корпусе PLCC
Любой вариант попытки поднять микросхему с одного конца спровоцирует сгибание каких-либо выводов, что приведет к их замыканию с другими выводами или отсутствию контакта с гнездом.
Если ИМС в корпусе с двурядным расположением выводов припаяна к плате, при ее извлечении нужна особенная аккуратность, чтобы не повредить саму плату. Большинство плат в настоящее время — двусторонние с проводниками из фольги, расположенными на обеих сторонах. Используются также компоненты, у которых дорожки размещены в слоях платы. Отверстия в этих платах представляют собой проводящие трубки, которые соединяют контакты на каждой стороне.
При производстве плат припой проходит по выводу, контактной площадке, в отверстие и часто попадает на контактную площадку на стороне платы, где расположены составляющие. Перед извлечением компонента необходимо удалить весь этот припой с каждого вывода или все паяные соединения должны быть нагреты одновременно.
Основная причина повреждения печатных плат — это перегрев в течение продолжительного времени. Не пользуйтесь паяльником мощностью более 25 Вт при работе с печатными платами. Лучшим в этом случае является карандашный паяльник 12 Вт с острым жалом. Он может казаться маломощным, но работает хорошо. Ключевой момент — надо держать жало паяльника чистым и хорошо залуженным. Замечая образующиеся на кончике жала черные чешуйчатые отложения, соскоблите их отверткой или аналогичным инструментом. Протрите паяльник влажной губкой. Затем нанесите тонкий слой нового припоя на кончик жала. Это единственный способ обеспечить передачу максимального нагрева соединению при пайке.
Второй причиной повреждения является попытка извлечь компонент до того, как удален весь припой. Медные контактные площадки соединены с платой, но не так сильно, как с припоем. В результате контактные площадки из фольги отрываются от платы при удалении ИМС, что еще больше усложняет ремонт.