Существуют два метода тестирования для диагностики неисправности электронной системы, устройства или печатной платы: функциональный контроль и внутрисхемный контроль. Функциональный контроль обеспе­чивает проверку работы тестируемого модуля, а внутрисхемный контроль состоит в проверке отдельных элементов этого модуля с целью выяснения их номиналов, полярности включения и т. п. Обычно оба этих метода при­меняются последовательно. С разработкой аппаратуры автоматического контроля появилась возможность очень быстрого внутрисхемного кон­троля с индивидуальной проверкой каждого элемента печатной платы, включая транзисторы, логические элементы и счетчики. Функциональ­ный контроль также перешел на новый качественный уровень благодаря применению методов компьютерной обработки данных и компьютерного контроля. Что же касается самих принципов поиска неисправностей, то они совершенно одинаковы, независимо от того, осуществляется ли про­верка вручную или автоматически.

Поиск неисправности должен проводиться в определенной логической последовательности, цель которой - выяснить причину неисправности и затем устранить ее. Число проводимых операций следует сводить к минимуму, избегая необязательных или бессмысленных проверок. Пре­жде чем проверять неисправную схему, нужно тщательно осмотреть ее для возможного обнаружения явных дефектов: перегоревших элементов, разрывов проводников на печатной плате и т. п. Этому следует уделять не более двух-трех минут, с приобретением опыта такой визуальный кон­троль будет выполняться интуитивно. Если осмотр ничего не дал, можно перейти к процедуре поиска неисправности.

В первую очередь выполняется функциональный тест: проверяется работа платы и делается попытка определить неисправный блок и по­дозреваемый неисправный элемент. Прежде чем заменять неисправный элемент, нужно провести внутрисхемное измерение параметров этого эле­мента, для того чтобы убедиться в его неисправности.

Функциональные тесты

Функциональные тесты можно разбить на два класса, или серии. Тесты серии 1 , называемые динамическими тестами, применяются к законченному электронному устройству для выделения неисправного каскада или блока. Когда найден конкретный блок, с которым связана неисправность, применяются тесты серии 2, или статические тесты, для определения одного или двух, возможно, неисправных элементов (резисторов, конден­саторов и т. п.).

Динамические тесты

Это первый набор тестов, выполняемых при поиске неисправности в элек­тронном устройстве. Поиск неисправности должен вестись в направлении от выхода устройства к его входу по методу деления пополам. Суть этого метода заключается в следующем. Сначала вся схема устройства де­лится на две секции: входную и выходную. На вход выходной секции подается сигнал, аналогичный сигналу, который в нормальных условиях действует в точке разбиения. Если при этом на выходе получается нор­мальный сигнал, значит, неисправность должна находиться во входной секции. Эта входная секция делится на две подсекции, и повторяется предыдущая процедура. И так до тех пор, пока неисправность не будет локализована в наименьшем функционально отличимом каскаде, напри­мер в выходном каскаде, видеоусилителе или усилителе ПЧ, делителе частоты, дешифраторе или отдельном логическом элементе.

Пример 1. Радиоприемник (рис. 38.1)

Самым подходящим первым делением схемы радиоприемника является деление на ЗЧ-секпию и ПЧ/РЧ-секцию. Сначала проверяется ЗЧ-секция: на ее вход (регулятор громкости) подается сигнал с частотой 1 кГц через разделительный конденсатор (10-50 мкФ). Слабый или искаженный сигнал, а также его полное отсутствие указывают на неисправность ЗЧ-секции. Делим теперь эту секцию на две подсекции: выходной каскад и предусилитель. Каждая подсекция прове­ряется, начиная с выхода. Если же ЗЧ-секция исправна, то из громкоговорителя должен быть слышен чистый тональный сигнал (1 кГц). В этом случае неис­правность нужно искать внутри ПЧ/РЧ-секции.

Рис. 38.1.

Очень быстро убедиться в исправности или неисправности ЗЧ-секции мож­но с помощью так называемого «отверточного» теста. Прикоснитесь концом отвертки к входным зажимам ЗЧ-секции (предварительно установив регулятор громкости на максимальную громкость). Если эта секция исправна, будет отче­тливо слышно гудение громкоговорителя.

Если установлено, что неисправность находится внутри ПЧ/РЧ-секции, сле­дует разделить ее на две подсекции: ПЧ-секцию и РЧ-секцию. Сначала прове­ряется ПЧ-секция: на ее вход, т. е. на базу транзистора первого УПЧ подается амплитудно-модулированный (AM) сигнал с частотой 470 кГц 1 через раздели­тельный конденсатор емкостью 0,01-0,1 мкФ. Для ЧМ-приемников требуется частотно-модулированный (ЧМ) тестовый сигнал с частотой 10,7 МГц. Если ПЧ-секция исправна, в громкоговорителе будет прослушиваться чистый тональный сигнал (400-600 Гц). В противном случае следует продолжить процедуру разбиения ПЧ-секции, пока не будет найден неисправный каскад, например УПЧ или детектор.

Если неисправность находится внутри РЧ-секции, то эта секция по возмож­ности разбивается на две подсекции и проверяется следующим образом. АМ-сигнал с частотой 1000 кГц подается на вход каскада через разделительный конденсатор емкостью 0,01-0,1 мкФ. Приемник настраивается на прием радио­сигнала с частотой 1000 кГц, или длиной волны 300 м в средневолновом диапа­зоне. В случае ЧМ-приемника, естественно, требуется тестовый сигнал другой частоты.

Можно воспользоваться и альтернативным методом проверки - методом покаскадной проверки прохождения сигнала. Радиоприемник включается и на­страивается на какую-либо станцию. Затем, начиная от выхода устройства, с по­мощью осциллографа проверяется наличие или отсутствие сигнала в контроль­ных точках, а также соответствие его формы и амплитуды требуемым критериям для исправной системы. При поиске неисправности в каком-либо другом элек­тронном устройстве на вход этого устройства подается номинальный сигнал.

Рассмотренные принципы динамических тестов можно применить к любому электронному устройству при условии правильного разбиения системы и подбора параметров тестовых сигналов.

Пример 2. Цифровой делитель частоты и дисплей (рис. 38.2)

Как видно из рисунка, первый тест выполняется в точке, где схема делится при­близительно на две равные части. Для изменения логического состояния сигна­ла на входе блока 4 применяется генератор импульсов. Светоизлучающий диод (СИД) на выходе должен изменять свое состояние, если фиксатор, усилитель и СИД исправны. Далее поиск неисправности следует продолжить в делителях, предшествующих блоку 4. Повторяется та же самая процедура с использовани­ем генератора импульсов, пока не будет определен неисправный делитель. Если СИД не изменяет свое состояние в первом тесте, то неисправность находится в блоках 4, 5 или 6. Тогда сигнал генератора импульсов следует подавать на вход усилителя и т. д.

Рис. 38.2.

Принципы статических тестов

Эта серия тестов применяется для определения дефектного элемента в каскаде, неисправность которого установлена на предыдущем этапе про­верок.

1. Начать с проверки статических режимов. Использовать вольтметр с чувствительностью не ниже 20 кОм/В.

2. Измерять только напряжение. Если требуется определить величину тока, вычислить его, измерив, падение напряжения на резисторе из­вестного номинала.

3. Если измерения на постоянном токе не выявили причину неисправно­сти, то тогда и только тогда перейти к динамическому тестированию неисправного каскада.

Проведение тестирования однокаскадного усилителя (рис. 38.3)

Обычно номинальные значения постоянных напряжений в контрольных точках каскада известны. Если нет, их всегда можно оценить с прие­млемой точностью. Сравнив реальные измеренные напряжения с их но­минальными значениями, можно найти дефектный элемент. В первую очередь определяется статический режим транзистора. Здесь возможны три варианта.

1. Транзистор находится в состоянии отсечки, не вырабатывая никакого выходного сигнала, или в состоянии, близком к отсечке («уходит» в область отсечки в динамическом режиме).

2. Транзистор находится в состоянии насыщения, вырабатывая слабый искаженный выходной сигнал, или в состоянии, близком к насыщению («уходит» в область насыщения в динамическом режиме).

$11.Транзистор в нормальном статическом режиме.

Рис. 38.3. Номинальные напряжения:

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

Рис. 38.4. Обрыв резистора R 3 , транзистор

находится в состоянии отсечки: V e = 0,3 В,

V b = 0,94 В, V c = 0,3В.

После того как установлен реальный режим работы транзистора, вы­ясняется причина отсечки или насыщения. Если транзистор работает в нормальном статическом режиме, неисправность связана с прохождением переменного сигнала (такая неисправность будет обсуждаться позже).

Отсечка

Режим отсечки транзистора, т. е. прекращение протекания тока, имеет место, когда а) переход база-эмиттер транзистора имеет нулевое напря­жение смещения или б) разрывается путь протекания тока, а именно: при обрыве (перегорании) резистора R 3 или резистора R 4 или когда не­исправен сам транзистор. Обычно, когда транзистор находится в состо­янии отсечки, напряжение на коллекторе равно напряжению источника питания V CC . Однако при обрыве резистора R 3 коллектор «плавает» и теоретически должен иметь потенциал базы. Если подключить вольт­метр для измерения напряжения на коллекторе, переход база-коллектор попадает в условия прямого смещения, как видно из рис. 38.4. По це­пи «резистор R 1 - переход база-коллектор - вольтметр» потечет ток, и вольметр покажет небольшую величину напряжения. Это показание полностью связано с внутренним сопротивлением вольтметра.

Аналогично, когда отсечка вызвана обрывом резистора R 4 , «плавает» эмиттер транзистора, который теоретически должен иметь потенциал ба­зы. Если подключить вольтметр для измерения напряжения на эмиттере, образуется цепь протекания тока с прямым смещением перехода база-эмиттер. В результате вольтметр покажет напряжение, немного большее номинального напряжения на эмиттере (рис. 38.5).

В табл. 38.1 подытоживаются рассмотренные выше неисправности.

Рис. 38.5. Обрыв резистора R 4 , транзистор

находится в состоянии отсечки:

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

Рис. 38.6. Короткое замыкание пе­рехода

база-эмиттер, транзистор на­ходится в

состоянии отсечки: V e = 0,48 В, V b = 0,48 В, V c = 10 В.

Отметим, что термин «высокое V BE » означает превышение нормального напряжения прямого смещения эмиттерного перехода на 0,1 – 0,2 В.

Неисправность транзистора также создает условия отсечки. Напря­жения в контрольных точках зависят в этом случае от природы неис­правности и номиналов элементов схемы. Например, короткое замыкание эмиттерного перехода (рис. 38.6) приводит к отсечке тока транзистора и параллельному соединению резисторов R 2 и R 4 . В результате потенци­ал базы и эмиттера уменьшается до величины, определяемой делителем напряжения R 1 – R 2 || R 4 .

Таблица 38.1. Условия отсечки

Неисправность		Причина
1. V e V b V c V BE	Vac	Обрыв резистора R 1
V e V b V c V BE	Высокое Нормальное V CC Низкое	Обрыв резистора R 4
V e V b V c V BE	Низкое Низкое Низкое Нормальное	Обрыв резистора R 3

Потенциал коллектора при этом, очевидно, ра­вен V CC . На рис. 38.7 рассмотрен случай короткого замыкания между коллектором и эмиттером.

Другие случаи неисправности транзистора приведены в табл. 38.2.

Рис. 38.7. Короткое замыкание между коллектором и эмиттером, транзистор находится в состоянии отсечки: V e = 2,29 В, V b = 1,77 В, V c = 2,29 В.

Таблица 38.2

Неисправность		Причина
V e V b V c V BE	0 Нормальное V CC Очень высокое, не может быть выдержано функционирующим pn -переходом	Разрыв перехода база-эмиттер
V e V b V c V BE	Низкое Низкое V CC Нормальное	Разрыв перехода база-коллектор

Насыщение

Как объяснялось в гл. 21, ток транзистора определяется напряжением прямого смещения перехода база-эмиттер. Небольшое увеличение этого напряжения приводит к сильному возрастанию тока транзистора. Ко­гда ток через транзистор достигает максимальной величины, говорят, что транзистор насыщен (находится в состоянии насыщения). Потенциал

Таблица 38.3

Неисправность		Причина
1. V e V b V c	Высокое (V c ) Высокое Низкое	Обрыв резистора R 2 или мало сопротивление резистора R 1
V e V b V c	Низкое Очень низкое	Короткое замыкание конденсатора C 3

коллектора уменьшается при увеличении тока и при достижении насыще­ния практически сравнивается с потенциалом эмиттера (0,1 – 0,5 В). Вооб­ще, при насыщении потенциалы эмиттера, базы и коллектора находятся приблизительно на одинаковом уровне (см. табл. 38.3).

Нормальный статический режим

Совпадение измеренных и номинальных постоянных напряжений и от­сутствие или низкий уровень сигнала на выходе усилителя указывают на неисправность, связанную с прохождением переменного сигнала, на­пример на внутренний обрыв в разделительном конденсаторе. Прежде чем заменять подозреваемый на обрыв конденсатор, убедитесь в его неис­правности, подключая параллельно ему исправный конденсатор близкого номинала. Обрыв развязывающего конденсатора в цепи эмиттера (C 3 в схеме на рис. 38.3) приводит к уменьшению уровня сигнала на выходе усилителя, но сигнал воспроизводится без искажений. Большая утечка или короткое замыкание в этом конденсаторе обычно вносит изменения в режим транзистора по постоянному току. Эти изменения зависят от статических режимов предыдущих и последующих каскадов.

При поиске неисправности нужно помнить следующее.

1. Не делайте скоропалительных выводов на основе сравнения измерен­ного и номинального напряжений только в одной точке. Нужно запи­сать весь набор величин измеренных напряжений (например, на эмит­тере, базе и коллекторе транзистора в случае транзисторного каскада) и сравнить его с набором соответствующих номинальных напряжений.

2. При точных измерениях (для вольтметра с чувствительностью 20 кОм/В достижима точность 0,01 В) два одинаковых показания в разных контрольных точках в подавляющем большинстве случаев указывают на короткое замыкание между этими точками. Однако бывают и исключения, поэтому нужно выполнить все дальнейшие про­верки для окончательного вывода.

Особенности диагностики цифровых схем

В цифровых устройствах самой распространенной неисправностью явля­ется так называемое «залипание», когда на выводе ИС или в узле схемы постоянно действует уровень логического 0 («константный нуль») или ло­гической 1 («константная единица»). Возможны и другие неисправности, включая обрывы выводов ИС или короткое замыкание между проводни­ками печатной платы.

Рис. 38.8.

Диагностика неисправностей в цифровых схемах осуществляется пу­тем подачи сигналов логического импульсного генератора на входы про­веряемого элемента и наблюдения воздействия этих сигналов на состо­яние выходов с помощью логического пробника. Для полной проверки логического элемента «проходится» вся его таблица истинности. Рассмотрим, например, цифровую схему на рис. 38.8. Сначала записываются логические состояния входов и выходов каждого логического элемента и сопоставляются с состояниями в таблице истинности. Подозрительный логический элемент тестируется с помощью генератора импульсов и логи­ческого пробника. Рассмотрим, например, логический элемент G 1 . На его входе 2 постоянно действует уровень логического 0. Для проверки эле­мента щуп генератора устанавливается на выводе 3 (один из двух входов элемента), а щуп пробника - на выводе 1 (выход элемента). Обращаясь к таблице истинности элемента ИЛИ-НЕ, мы видим, что если на одном из входов (вывод 2) этого элемента действует уровень логического 0, то уровень сигнала на его выходе изменяется при изменении логического со­стояния второго входа (вывод 3).

Таблица истинности элемента G 1

Вывод 2	Вывод 3	Вывод 1

Например, если в исходном состоянии на выводе 3 действует логический 0, то на выходе элемента (вывод 1) присутствует логическая 1. Если теперь с помощью генератора изменить логическое состояние вывода 3 к логической 1, то уровень выходного сиг­нала изменится от 1 к 0, что и зарегистрирует пробник. Обратный резуль­тат наблюдается в том случае, когда в исходном состоянии на выводе 3 действует уровень логической 1. Аналогичные тесты можно применить к другим логическим элементам. При этих тестах нужно обязательно пользоваться таблицей истинности проверяемого логического элемента, потому что только в этом случае можно быть уверенным в правильности тестирования.

Особенности диагностики микропроцессорных систем

Диагностика неисправностей в микропроцессорной системе с шинной структурой имеет форму выборки последовательности адресов и данных, которые появляются на адресной шине и шине данных, и последующего сравнения их с хорошо известной последовательностью для работающей системы. Например, такая неисправность, как константный 0 на линии 3 (D 3) шины данных, будет указываться постоянным логическим нулем на линии D 3 . Соответствующий листинг, называемый листингом состояния, получается с помощью логического анализатора. Типичный листинг со­стояния, отображаемый на экране монитора, показан на рис. 38.9. Как альтернатива может использоваться сигнатурный анализатор для сбора потока битов, называемого сигнатурой, в некотором узле схемы и сравнения его с эталонной сигнатурой. Различие этих сигнатур указывает на неисправность.

Рис. 38.9.

В данном видео рассказывается о компьютерном тестере для диагностики неисправностей персональных компьютеров типа IBM PC:

Электроника сопровождает современного человека повсеместно: на работе, дома, в автомобиле. Работая на производстве, и неважно, в какой конкретно сфере, часто приходится ремонтировать что-то электронное. Условимся это «что-то» называть «прибор». Это такой абстрактный собирательный образ. Сегодня поговорим о всевозможных премудростях ремонта, освоив которые, вы сможете починить практически любой электронный «прибор», вне зависимости от его конструкции, принципа работы и области применения.

С чего начать

Невелика премудрость перепаять детальку, а вот найти дефектный элемент и есть главная задача в ремонте. Начинать следует с определения типа неисправности, так как от этого зависит, с чего начинать ремонт.

Типов таких три:
1. прибор не работает вообще - не светятся индикаторы, ничто не движется, ничто не гудит, нет никаких откликов на управление;
2. не работает какая-либо часть прибора, то есть не выполняется часть его функций, но хотя проблески жизни в нём всё же видны;
3. прибор в основном работает исправно, но иногда делает так называемые сбои. Назвать такой прибор сломанным пока нельзя, но всё же что-то ему мешает работать нормально. Ремонт в этом случае как раз и заключается в поиске этой помехи. Считается, что это самый сложный ремонт.
Разберём примеры ремонта каждого из трёх типов неисправностей.

Ремонт первой категории
Начнём с самой простой - поломка первого типа, это когда прибор совсем мёртвый. Любой догадается, что начинать нужно с питания. Все приборы, живущие в своём мире машин, обязательно потребляют энергию в том или ином виде. И если прибор наш совсем не шевелится, то вероятность отсутствия этой самой энергии весьма высока. Небольшое отступление. При поиске неисправности в нашем приборе речь часто будет идти именно о «вероятности». Ремонт всегда начинается с процесса определения возможных точек влияния на неисправность прибора и оценки величины вероятности причастности каждой такой точки к данному конкретному дефекту, с последующим превращением этой вероятности в факт. При этом сделать правильную, то есть с самой высокой степенью вероятности оценку влияния какого-либо блока или узла на проблемы прибора поможет самое полное знание устройства прибора, алгоритма его работы, физических законов, на которых основана работа прибора, умение логически мыслить и, конечно же, его величество опыт. Одним из самых эффективных методов ведения ремонта является так называемый метод исключения. Из всего списка всех подозреваемых в причастности к дефекту прибора блоков и узлов, с той или иной степенью вероятности, необходимо последовательно исключать невиновных.

Начинать поиск надо соответственно с тех блоков, вероятность которых может быть виновниками этой неисправности самая высокая. Отсюда и выходит, что чем точнее определена эта самая степень вероятности, тем меньше времени будет затрачено на ремонт. В современных «приборах» внутренние узлы сильно интегрированы между собой, и связей очень много. Поэтому количество точек влияния зачастую бывает чрезвычайно велико. Но и ваш опыт растёт, и со временем вы будете выявлять «вредителя» максимум с двух-трёх попыток.

Например, есть предположение, что с высокой вероятностью виноват в болезни прибора блок «X». Тогда нужно провести ряд проверок, замеров, экспериментов, которые бы подтвердили либо опровергли это предположение. Если после таких экспериментов останутся хоть самые малые сомнения в непричастности блока к «преступному» влиянию на прибор, то исключать полностью этот блок из числа подозреваемых нельзя. Нужно искать такой способ проверки алиби подозреваемого, чтобы на все 100% быть уверенным в его невиновности. Это очень важно в методе исключения. А самый надёжный способ такой проверки подозреваемого - это замена блока на заведомо исправный.

Вернёмся всё же к нашему «больному», у которого мы предположили неисправность питания. С чего начать в этом случае? А как и во всех других случаях - с полного внешнего и внутреннего осмотра «больного». Никогда не пренебрегайте этой процедурой, даже когда уверены в том, что знаете точное местоположение поломки. Осматривайте прибор всегда полностью и очень внимательно, не торопясь. Нередко во время осмотра можно найти дефекты, не влияющие напрямую на искомую неисправность, но которые могут вызвать поломку в будущем. Ищите подгоревшие электроэлементы, вздувшиеся конденсаторы и прочие подозрительно выглядящие элементы.

Если внешний и внутренний осмотр не принёс никаких результатов, тогда берите в руки мультиметр и приступайте к работе. Надеюсь, про проверку наличия напряжения сети и про предохранители напоминать не надо. А вот о блоках питания немного поговорим. В первую очередь, проверяйте высокоэнергетические элементы блока питания (БП): выходные транзисторы, тиристоры, диоды, силовые микросхемы. Потом можно начать грешить на оставшиеся полупроводники, электролитические конденсаторы и, в последнюю очередь, на остальные пассивные электроэлементы. Вообще величина вероятности выхода из строя элемента зависит от его энергетической насыщенности. Чем большую энергию использует электроэлемент для своего функционирования, тем больше вероятность его поломки.

Если механические узлы изнашивает трение, то электрические - ток. Чем больше ток, тем больше нагрев элемента, а нагревание/остывание изнашивает любые материалы не хуже трения. Колебания температуры приводят к деформации материала электроэлементов на микроуровне из-за температурного расширения. Такие переменные температурные нагрузки и являются основной причиной так называемого эффекта усталости материала при эксплуатации электроэлементов. Это необходимо учитывать при определении очерёдности проверки элементов.

Не забывайте проверять БП па предмет пульсаций выходных напряжений, либо каких-то иных помех на шинах питания. Хоть и нечасто, но и такие дефекты бывают причиной неработоспособности прибора. Проверьте, доходит ли реально питание до всех потребителей. Может, из-за проблем в разъёме/кабеле/проводе эта «пища» не доходит до них? БП будет исправен, а энергии-то в блоках прибора всё одно нет.

Ещё бывает, что неисправность таится в самой нагрузке - короткое замыкание (КЗ) там штука нередкая. При этом в некоторых «экономных» БП нет защиты по току и, соответственно, нет такой индикации. Поэтому версию короткого замыкания в нагрузке тоже следует проверить.

Теперь поломка второго типа. Хотя здесь также всё следует начинать всё с того же внешне-внутреннего осмотра, тут таится гораздо большее разнообразие аспектов, па которые следует обратить внимание. - Самое главное - успеть запомнить (записать) всю картину состояния звуковой, световой, цифровой индикации прибора, кодов ошибок на мониторе, дисплее, положение аварийных сигнализаторов, флажков, блинкеров на момент аварии. Причём обязательно до того, как произойдёт её сброс, квитирование, отключение питания! Это очень важно! Упустить какую-нибудь важную информацию - значит непременно увеличить время, затраченное на ремонт. Осмотрите всю имеющуюся индикацию - и аварийную, и рабочую, и запомните все показания. Откройте шкафы управления и запомните (запишите) состояние внутренней индикации при её наличии. Пошатайте платы, установленные на материнке, в корпусе прибора шлейфы, блоки. Может, неисправность исчезнет. И обязательно прочистите радиаторы охлаждения.

Иногда имеет смысл проверить напряжение на каком-нибудь подозрительном индикаторе, особенно если им является лампа накаливания. Внимательно прочтите показания монитора (дисплея), при его наличии. Расшифруйте коды ошибок. Посмотрите таблицы входных и выходных сигналов на момент аварии, запишите их состояние. Если прибор обладает функцией записи происходящих с ним процессов, не забудьте прочесть и проанализировать такой журнал событий.

Не стесняйтесь — понюхайте прибор. Нет ли характерного запаха горелой изоляции? Особое внимание уделите изделиям из карболита и других реактивных пластмасс. Нечасто, но бывает, что их пробивает, и пробой этот порою очень плохо видно, особенно если изолятор чёрного цвета. Из-за своих реактивных свойств эти пластмассы не коробит при сильном нагреве, что также затрудняет обнаружение пробитой изоляции.

Посмотрите, нет ли потемневшей изоляции обмоток реле, пускателей, электродвигателей. Нет ли потемневших резисторов и изменивших нормальный цвет и форму других электрорадиоэлементов.

Нет ли вздувшихся или «стрельнувших» конденсаторов.

Проверьте, нет ли в приборе воды, грязи, посторонних предметов.

Посмотрите, нет ли перекоса разъёма, или блок/плата не до конца вставлены в своё место. Попробуйте вынуть и заново вставить их.

Возможно, какой-либо переключатель на приборе стоит в не соответствующем положении. Заела кнопка, либо подвижные контакты у переключателя стали в промежуточном, не зафиксированном положении. Возможно пропал контакт в каком-нибудь тумблере, переключателе, потенциометре. Потрогайте их все (при обесточенном приборе), пошевелите, повключайте. Лишним это не будет.

Проверьте на предмет заклинивания механические части исполнительных органов - проверните роторы электродвигателей, шаговых двигателей. Подвигайте по необходимости другие механизмы. Сравните прилагаемое при этом усилие с другими такими же рабочими устройствами, если конечно есть такая возможность.

Осмотрите внутренности прибора в работающем состоянии - возможно увидите сильное искрение в контактах реле, пускателей, переключателей, что будет свидетельствовать о чрезмерно высокой величине тока в этой цепи. А это уже хорошая зацепка для поиска неисправности. Часто виной такой поломки бывает дефект какого-либо датчика. Эти посредники между внешним миром и прибором, которому они служат, обычно вынесены далеко за порубежье самого корпуса прибора. И при этом работают они обычно в более агрессивной среде, чем внутренне части прибора, которые так или иначе, но защищены от внешнего воздействия. Поэтому все датчики требуют повышенного внимания к себе. Проверьте их работоспособность и не поленитесь почистить от загрязнения. Концевые выключатели, различные блокирующие контакты и прочие датчики с гальваническими контактами - являются подозреваемыми с высоким приоритетом. Да и вообще любой «сухой контакт» т.е. не пропаянный, должен стать элементом пристального внимания.

И ещё момент - если прибор прослужил уже немало времени, то следует обратить внимание на элементы, наиболее подверженные какому-либо износу или изменению своих параметров с течением времени. Например: механические узлы и детали; элементы, подвергающиеся во время работы повышенному нагреву или иному агрессивному воздействию; электролитические конденсаторы, некоторые виды которых склонны терять ёмкость со временем из-за высыхания электролита; все контактные соединения; органы управления прибором.

Практически все виды «сухих» контактов с течением времени теряют свою надёжность. Особое внимание следует уделить контактам с серебряным покрытием. Если прибор долгое время проработал без технического обслуживания, рекомендую перед тем, как приступать к углублённому поиску неисправности, сделать профилактику контактам - осветлить их обычным ластиком и протереть спиртом. Внимание! Никогда не пользуйся абразивными шкурками для чистки посеребрённых и позолоченных контактов. Это верная смерть разъёму. Покрытие серебром или золотом делается всегда очень тонким слоем, и стереть абразивом его до меди очень легко. Полезно провести процедуру самоочистки контактов розеточной части разъёма, на профессиональном сленге «мамы»: соедините-разъедините разъём несколько раз, от трения пружинящие контакты немного очищаются. Ещё советую, работая с любыми контактными соединениями, не трогать их руками - масляные пятна от пальцев негативно влияют на надёжность электрического контакта. Чистота залог надёжной работы контакта.

Первейшее дело - проверить срабатывание какой-либо блокировки, защиты в начале ремонта. (В любой нормальной технической документации на прибор есть глава с подробным описанием применяемых в нём блокировок.)

После осмотра и проверки питания прикиньте навскидку - что наиболее вероятно сломалось в приборе, и проверьте эти версии. Сразу в дебри прибора не стоит лезть. Сначала проверьте всю периферию, особенно исправность исполнительных органов - возможно сломался не сам прибор, а какой-либо механизм, управляемый им. Вообще рекомендуется изучить, пусть и не до тонкостей, весь производственный процесс, участником которого является подопечный прибор. Когда очевидные версии исчерпаны - вот тогда садитесь за свой рабочий стол, заваривайте чайку, раскладывайте схемы и прочую документацию на прибор и «рожайте» новые идеи. Думайте, что ещё могло вызвать эту болезнь прибора.

Через некоторое время у вас должно «родиться» определённое количество новых версий. Тут рекомендую не спешить бежать проверять их. Сядьте где-нибудь в спокойной обстановке и подумайте над этими версиями па предмет величины вероятности каждой из них. Тренируйте себя в деле оценки таких вероятностей, а когда накопится опыт в подобной селекции - станете делать ремонт гораздо быстрее.

Самый результативный и надёжный способ проверки подозреваемого блока, узла прибора на работоспособность, как уже говорилось, это замена его на заведомо исправный. Не забывайте при этом внимательно проверять блоки на предмет их полной идентичности. Если будете подключать тестируемый блок к работающему исправно прибору, то по возможности подстрахуйтесь - проверьте блок на предмет завышенных выходных напряжений, короткое замыкание по питанию и в силовой части, и прочие возможные неисправности, которые могут вывести из строя рабочий прибор. Бывает и обратное: подключаешь донорскую рабочую плату в сломанный прибор, проверяешь, что хотел, а когда её возвращаешь назад - она оказывается уже неработоспособной. Такое бывает нечасто, но всё же имейте в виду этот момент.

Если таким образом удалось найти неисправный блок, то дальше локализовать поиск неисправности до конкретного электроэлемента поможет так называемый «сигнатурный анализ». Так называют метод, при котором ремонтник проводит интеллектуальный анализ всех сигналов, коими «живёт» испытуемый узел. Подключите исследуемый блок, узел, плату к прибору с помощью специальных удлинителей-переходников (такие обычно поставляются в комплекте с прибором), чтобы был свободный доступ ко всем электроэлементам. Разложите рядом схему, измерительные приборы и включите питание. Теперь сверьте сигналы в контрольных точках на плате с напряжениями, осциллограммами на схеме (в документации). Если схема и документация не блещут такими подробностями, тут уж напрягайте мозги. Хорошие знания по схемотехнике здесь будут весьма кстати.

Если появились какие-то сомнения, то можно «повесить» на переходник исправную образцовую плату с рабочего прибора и сравнить сигналы. Сверьте со схемой (с документацией) все возможные сигналы, напряжения, осциллограммы. Если найдено отклонение какого-либо сигнала от нормы, не спешите делать вывод о неисправности именно этого электроэлемента. Он может быть не причиной, а всего лишь следствием другого нештатного сигнала, который вынудил этот элемент выдать ложный сигнал. Во время ремонта старайтесь сужать круг поиска, максимально локализовать неисправность. Работая с подозреваемым узлом/блоком, придумывайте такие испытания и измерения для него, которые бы исключили (или подтвердили) причастность этого узла/блока к данной неисправности наверняка! Семь раз подумайте, когда исключаете блок из числа неблагонадёжных. Все сомнения в этом деле должны быть развеяны явными уликами.

Эксперименты делайте всегда осмысленно, метод «научного тыка» не наш метод. Дескать, дай-ка я вот этот провод сюда ткну и посмотрю, что будет. Никогда не уподобляйтесь таким «ремонтёрам». Последствия всякого эксперимента обязательно должны быть продуманы и нести полезную информацию. Бессмысленные же эксперименты - пустая трата времени, и к тому же ещё поломать можно что- нибудь. Развивайте в себе способность логически мыслить, стремитесь видеть чёткие причинно-следственные связи в работе устройства. Даже в работе сломанного прибора есть своя логика, всему есть объяснение. Сможете понять и объяснить нестандартное поведение прибора - найдёте его дефект. В деле ремонта очень важно самым чётким образом представлять себе алгоритм работы прибора. Если у вас есть пробелы в этой области, читайте документацию, спрашивайте всех, кто хоть что-то знает об интересующем вопросе. И не бойтесь спрашивать, вопреки распространённому мнению, это не убавляет авторитет в глазах коллег, а наоборот, умные люди всегда это оценят положительно. Помнить наизусть схему прибора абсолютно ненужно, для этого бумагу придумали. А вот алгоритм его работы надо знать «назубок». И вот вы «трясёте» прибор уже который день. Изучили его так, что кажется дальше некуда. И уже неоднократно пытали все подозреваемые блоки/узлы. Испробованы даже казалось бы самые фантастические варианты, а неисправность так и не найдена. Вы уже начинаете понемногу нервничать, может даже паниковать. Поздравляю! Вы достигли апогея в данном ремонте. И тут поможет только… отдых! Вы просто устали, нужно отвлечься от работы. У вас, как говорят опытные люди, «глаз замылился». Так что бросайте работу и полностью отключите своё внимание от подопечного прибора. Можно заняться другой работой, или вовсе ничем не заниматься. Но о приборе нужно забыть. А вот когда отдохнёте, то сами почувствуете желание продолжить битву. И как часто бывает, после такого перерыва вы вдруг увидите такое простое решение проблемы, что удивитесь несказанно!

А вот с неисправностью третьего типа всё гораздо сложнее. Так как сбои в работе прибора носят обычно случайный характер, то для того чтобы поймать момент проявления сбоя, времени часто требуется очень много. Особенности внешнего осмотра в этом случае заключаются совмещении поиска возможной причины сбоя с проведением профилактических работ. Вот для ориентира перечень некоторых возможных причин появления сбоев.

Плохой контакт (в первую очередь!). Почистите разъёмы все сразу во всём приборе и внимательно осматривайте при этом контакты.

Перегрев (как и переохлаждение) всего прибора, вызванный повышенной (пониженной) температурой окружающей среды, либо вызванный длительной работой с высокой нагрузкой.

Пыль на платах, узлах, блоках.

Загрязнение радиаторов охлаждения. Перегрев полупроводниковых элементов, которые они охлаждают, тоже может быть причиной сбоев.

Помехи в сети питания. Если фильтр питания отсутствует или вышел из строя, либо его фильтрующих свойств недостаточно для данных условий эксплуатации прибора, то сбои в его работе будут нередкими гостями. Попробуйте связать сбои с включением какой-либо нагрузки в той же электросети, от которой питается прибор, и тем самым найти виновника помехи. Возможно именно в соседнем приборе неисправен сетевой фильтр, либо ещё какая другая неисправность в нём, а не в ремонтируемом приборе. По возможности запитайте прибор на некоторое время от бесперебойника с хорошим встроенным сетевым фильтром. Сбои пропадут - ищите проблему в сети.

И здесь, как и в предыдущем случае, самым эффективным способом ремонта является метод замены блоков на заведомо исправные. Меняя блоки и узлы между одинаковыми приборами, внимательно следите за их полной идентичностью. Обратите внимание на наличие персональных настроек в них - различные потенциометры, настроенные контуры индуктивности, переключатели, джемперы, перемычки, программные вставки, ПЗУ с различными версиями прошивок. Если они имеются, то решение о замене принимайте, обдумав все возможные проблемы, которые могут возникнуть в связи с опасностью нарушения работы блока/узла и прибора в целом, из-за разницы в таких настройках. Если всё же имеется острая необходимость в такой замене, то делайте перенастройку блоков с обязательной записью предыдущего состояния - пригодится при возврате.

Бывает так, что заменены все составляющие прибор платы, блоки, узлы, а дефект остался. Значит, логично предположить, что неисправность засела в оставшейся периферии в жгутах проводов, внутри какого-либо разъёма проводок оторвался, может быть дефект кросс-платы. Иногда виноват бывает замятый контакт разъёма, например в боксе для плат. При работе с микропроцессорными системами иногда помогает многократный прогон тестовых программ. Их можно закольцевать или настроить на большое количество циклов. Причём лучше, если они будут именно специализированные тестовые, а не рабочие. Эти программы умеют фиксировать сбой и всю сопутствующую ему информацию. Если умеете, сами напишите такую тестовую программу, с ориентацией на конкретный сбой.

Бывает, что периодичность проявления сбоя имеет некую закономерность. Если сбой можно связать по времени с исполнением какого-либо конкретного процесса в приборе, тогда вам повезло. Это очень хорошая зацепка для анализа. Поэтому всегда внимательно наблюдайте за сбоями прибора, замечайте все обстоятельства, при которых они проявляются, и старайтесь связать их с исполнением какой-либо функции прибора. Длительное наблюдение за сбоящим прибором в этом случае может дать ключ к разгадке тайны сбоя. Если найти зависимость появления сбоя от, например, перегрева, повышения/ понижения напряжения питания, от вибрационного воздействия, это даст некоторое представление о характере неисправности. А дальше - «ищущий да обрящет».

Способ контрольной замены почти всегда приносит положительные результаты. Но в найденном таким образом блоке может быть множество микросхем и других элементов. А значит, есть возможность восстановить работу блока заменой лишь одной, недорогой детальки. Как в этом случае локализовать поиск дальше? Тут тоже не всё потеряно, существуют несколько интересных приёмов. Сигнатурным анализом поймать сбой практически нереально. Поэтому попробуем использовать некоторые нестандартные методы. Нужно спровоцировать блок на сбой при определённом локальном воздействии на пего и при этом надо, чтобы момент проявления сбоя можно было привязать к конкретной детали блока. Вешайте блок на переходник/удлинитель и начинайте его мучить. Если подозреваете в плате микротрещину, можно попробовать закрепить плату на каком-нибудь жёстком основании и деформировать только малые части её площади (углы, края) и гнуть их в разных плоскостях. И наблюдайте при этом за работой прибора - ловите сбой. Можно попробовать постучать ручкой отвёртки по частям платы. Определились с участком платы - берите линзу и внимательно высматривайте трещинку. Нечасто, но иногда всё-таки удаётся обнаружить дефект, и, кстати, при этом далеко не всегда виновной оказывается микротрещина. Гораздо чаще находятся дефекты пайки. Поэтому рекомендуется не только гнуть саму плату, но и шевелить все её электроэлементы, внимательно наблюдая за их паяным соединением. Если подозрительных элементов немного, можно просто сразу все пропаять, чтобы в будущем больше не было проблем с этим блоком.

А вот если в причине сбоя подозревается какой-либо полупроводниковый элемент платы, найти его будет непросто. Но и тут тоже можно словчить, есть такой несколько радикальный способ спровоцировать сбой: в рабочем состоянии нагревайте паяльником по очереди каждый электроэлемент и следите за поведением прибора. К металлическим частям электроэлементов паяльник нужно прикладывать через тонкую пластинку слюды. Греть примерно градусов до 100-120, хотя иногда и больше требуется. При этом, конечно, есть определённая доля вероятности дополнительно испортить какой-ни- будь «невинный» элемент на плате, но стоит ли рисковать в этом случае, это уже решать вам. Можно попробовать наоборот, охлаждать льдинкой. Тоже не часто, но всё же можно и таким способом попробовать, как у нас говорят, - «выковырять клопа». Если уж сильно припекло, и при наличии возможности, конечно, то меняйте все подряд полупроводники на плате. Очерёдность замены - по нисходящей эиергоиасыщеипости. Меняйте блоками по нескольку штук, периодически проверяя работоспособность блока на отсутствие сбоев. Попробуйте хорошенько пропаять все подряд электроэлементы на плате, иногда только уже одна эта процедура возвращает прибор к здоровой жизни. Вообще с неисправностью такого типа никогда нельзя гарантировать полное выздоровление прибора. Часто бывает так, что вы во время поиска неисправности шевельнули случайно какой-то элемент, у которого был слабый контакт. При этом неисправность исчезла, но скорее всего этот контакт опять себя проявит со временем. Ремонт редко проявляющегося сбоя - занятие неблагодарное, времени и усилий требует много, а гарантии, что прибор будет обязательно отремонтирован, нет никакой. Поэтому многие мастера часто отказываются браться за ремонт таких капризных приборов, и, честно говоря, я их за это не виню.

Ну сначала скажем так: микросхемы делятся на два больших вида: аналоговые и цифровые. Аналоговые микросхемы работают с аналоговым сигналом, а цифровые, соответственно – с цифровым. Мы будем говорить именно о цифровых микросхемах.

Точнее даже, мы будем говорить не о микросхемах, а об элементах цифровой техники, которые могут быть «спрятаны» внутри микросхемы.

Что это за элементы?

Некоторые названия вы слышали, некоторые, может быть – нет. Но поверьте, эти названия можно произносить вслух в любом культурном обществе – это абсолютно приличные слова. Итак, примерный список того, что мы будем изучать:

• Триггеры
• Счетчики
• Шифраторы
• Дешифраторы
• Мультиплексоры
• Компараторы

Все цифровые микросхемы работают с цифровыми сигналами. Что это такое?

Цифровые сигналы – это сигналы, имеющие два стабильных уровня – уровень логического нуля и уровень логической единицы. У микросхем, выполненных по различным технологиям, логические уровни могут отличаться друг от друга.

В настоящее время наиболее широко распространены две технологии: ТТЛ и КМОП.

ТТЛ – Транзисторно-Транзисторная Логика;
КМОП – Комплиментарный Металл-Оксид-Полупроводник.

У ТТЛ уровень нуля равен 0,4 В, уровень единицы – 2,4 В.
У логики КМОП, уровень нуля очень близок к нулю вольт, уровень единицы – примерно равен напряжению питания.

По-всякому, единица – когда напряжение высокое, ноль – когда низкое.

НО! Нулевое напряжение на выходе микросхемы не означает, что вывод «болтается в воздухе». На самом деле, он просто подключен к общему проводу. Поэтому нельзя соединять непосредственно несколько логических выводов: если на них будут различные уровни – произойдет КЗ.

Кроме различий в уровнях сигнала, типы логики различаются также по энергопотреблению, по скорости (предельной частоте), нагрузочной способности, и т.д.

Тип логики можно узнать по названию микросхемы. Точнее – по первым буквам названия, которые указывают, к какой серии принадлежит микросхема. Внутри любой серии могут быть микросхемы, произведенные только по какой-то одной технологии. Чтобы вам было легче ориентироваться - вот небольшая сводная таблица:

	ТТЛ	ТТЛШ	КМОП	Быстродейств. КМОП	ЭСЛ
Расшифровка названия	Транзисторно-Транзисторная Логика	ТТЛ с диодом Шоттки	Комплиментарный Металл-Оксид Полупроводник		Эмиттерно-Согласованная Логика
Основные серии отеч. микросхем	К155 К131	К555 К531 КР1533	К561 К176	КР1554 КР1564	К500 КР1500
Серии зарубежных микросхем	74	74LS 74ALS	CD40 H 4000	74AC 74 HC	MC10 F100
Задержка распространения, нС	10…30	4…20	15…50	3,5..5	0,5…2
Макс. частота, МГц	15	50..70	1…5	50…150	300…500
Напряжение питания, В	5 ±0,5	5 ±0,5	3...15	2...6	-5,2 ±0,5
Потребляемый ток (без нагрузки), мА	20	4...40	0,002...0,1	0,002...0,1	0,4
Уровень лог.0, В	0,4	0,5	< 0,1	< 0,1	-1,65
Уровень лог. 1, В	2,4	2,7	~ U пит	~ U пит	-0,96
Макс. выходной ток, мА	16	20	0,5	75	40

Наиболее распространены на сегодняшний день следующие серии (и их импортные аналоги):

• ТТЛШ – К555, К1533
• КМОП – КР561, КР1554, КР1564
• ЭСЛ – К1500

Тип логики выбирают, в основном, исходя из следующих соображений:

Скорость (рабочая частота)
- энергопотребление
- стоимость

Но бывают такие ситуации, что одним типом никак не обойтись. Например, один блок должен иметь низкое энергопотребление, а другой – высокую скорость. Низким потреблением обладают микросхемы технологии КМОП. Высокая скорость – у ЭСЛ.

В этом случае понадобятся ставить преобразователи уровней.

Правда, некоторые типы нормально стыкуются и без преобразователей. Например, сигнал с выхода КМОП-микросхемы можно подать на вход микросхемы ТТЛ (при учете, что их напряжения питания одинаковы). Однако, в обратную сторону, т.е., от ТТЛ к КМОП пускать сигнал не рекомендуется.

Микросхемы выпускаются в различных корпусах. Наиболее распространены следующие виды корпусов:

DIP (Dual Inline Package)

Обычный «тараканчик». Ножки просовываем в дырки на плате – и запаиваем.
Ножек в корпусе может быть 8, 14, 16, 20, 24, 28, 32, 40, 48 или 56.
Расстояние между выводами (шаг) – 2,5 мм (отечественный стандарт) или 2,54 мм (у буржуев).
Ширина выводов около 0,5 мм
Нумерация выводов – на рисунке (вид сверху). Чтобы определить нахождение первой ножки, нужно найти на корпусе «ключик».

SOIC (Small Outline Integral Circuit)

Планарная микросхема – то есть ножки припаиваются с той же стороны платы, где находится корпус. При этом, микросхема лежит брюхом на плате.
Количество ножек и их нумерация – такие же как у DIP.
Шаг выводов – 1,25 мм (отечественный) или 1,27 мм (зарубежный).
Ширина выводов – 0,33...0,51

PLCC (Plastic J-leaded Chip Carrier)

Квадратный (реже - прямоугольный) корпус. Ножки расположены по всем четырем сторонам, и имеют J -образную форму (концы ножек загнуты под брюшко).
Микросхемы либо запаиваются непосредственно на плату (планарно), либо вставляются в панельку. Последнее – предпочтительней.
Количество ножек – 20, 28, 32, 44, 52, 68, 84.
Шаг ножек – 1,27 мм
Ширина выводов – 0,66...0,82
Нумерация выводов – первая ножка возле ключа, увеличение номера против часовой стрелки:

TQFP (Thin Quad Flat Package)

Нечто среднее между SOIC и PLCC .
Квадратный корпус толщиной около 1мм, выводы расположены по всем сторонам.
Количество ножек – от 32 до 144.
Шаг – 0,8 мм
Ширина вывода – 0,3...0,45 мм
Нумерация – от скошенного угла (верхний левый) против часовой стрелки.

Вот так, в общих чертах, обстоят дела с корпусами. Надеюсь теперь вам станет немножко легче ориентироваться в бесчисленном множестве современных микросхем, и вас не будет вгонять в ступор фраза продавца типа: «эта микросхема есть только в корпусе пэ эл си си»…

В этой статье мы поговорим о микросхемах, какие типы бывают, как устроены и где используются. Вообще, в современной электронной технике трудно найти устройство, в котором бы не использовались микросхемы. Даже самые дешёвые китайские игрушки задействуют различные планарные, залитые компаундом чипы, на которые возложена функция управления. Причём с каждым годом они становятся всё более сложными внутри, но более простыми в эксплуатации и меньшими по размерам, снаружи. Можно сказать, что идёт постоянная эволюция микросхем.

Микросхема представляет собой электронное устройство или его часть способную выполнять ту или иную задачу. Если бы потребовалось решить такую задачу, которую решают многие микросхемы, на дискретных элементах, на транзисторах, то устройство, вместо маленького прямоугольника размерами 1 сантиметр на 5 сантиметров, занимало бы целый шкаф, и было бы намного менее надежным. А ведь так выглядели вычислительные машины ещё пол-сотни лет назад!

Электронный шкаф управления - фото

Конечно, для работы микросхемы недостаточно просто подать питание на неё, необходим еще так называемый "обвес ”, то есть те вспомогательные детали на плате, вместе с которыми микросхема сможет выполнять свою функцию.

Обвес микросхемы - рисунок

На рисунке выше красным выделена сама микросхема все остальные детали - это её "обвес ”. Очень часто микросхемы при своей работе нагреваются, это могут быть микросхемы стабилизаторов, микропроцессоров и других устройств. В таком случае чтобы микросхема не сгорела её нужно прикрепить на радиатор. Микросхемы, которые при работе должны нагреваться, проектируются сразу со специальной теплоотводящей пластиной - поверхностью, находящейся обычно с обратной стороны микросхемы, которая должна плотно прилегать к радиатору.

Но в соединении даже у тщательно отшлифованных радиатора и пластины, все равно будут микроскопические зазоры, в результате которых тепло от микросхемы будет менее эффективно передаваться радиатору. Для того чтобы заполнить эти зазоры применяют теплопроводящую пасту. Ту самую, которую мы наносим на процессор компьютера, перед тем как закрепить на нем сверху радиатор. Одна из наиболее широко применяемых паст, это КПТ–8 .

Усилители на микросхемах можно спаять буквально за 1-2 вечера, и они начинают работать сразу, не нуждаясь в сложной настройке и высокой квалификации настраивающего. Отдельно хочу сказать про микросхемы автомобильных усилителей, из обвеса там иногда бывает буквально 4-5 деталей. Чтобы собрать такой усилитель, при определенной аккуратности, не требуется даже печатная плата (хотя она желательна) и можно собрать все навесным монтажем, прямо на выводах микросхемы.

Правда, такой усилитель после сборки лучше сразу поместить в корпус, потому, что такая конструкция ненадежна, и в случае случайного замыкания проводов можно легко спалить микросхему. Поэтому рекомендую всем начинающим, пусть потратить немного больше времени, но сделать печатную плату.

Регулируемые блоки питания на микросхемах - стабилизаторах даже проще в изготовлении, чем аналогичные на транзисторах. Посмотрите, сколько деталей заменяет простейшая микросхема LM317:

Микросхемы на печатных платах в электронных устройствах могут быть припаяны как непосредственно, к дорожкам печати, так и посажены в специальные панельки.

Панелька под дип микросхему - фото

Разница заключается в том, что в первом случае для того чтобы нам заменить микросхему нам придется её предварительно выпаять. А во втором случае, когда мы посадили микросхему в панельку, нам достаточно достать микросхему из панельки, и её можно с легкостью заменить на другую. Типичный пример замены микропроцессора в компьютере.

Также, к примеру, если вы собираете устройство на микроконтроллере на печатной плате, и не предусмотрели внутрисхемное программирование, вы сможете, если впаяли в плату не саму микросхему, а панельку, в которую она вставляется, то микросхему можно достать и подключить к специальной плате программатора.

В таких платах уже впаяны панельки под разные корпуса микроконтроллеров для программирования.

Аналоговые и цифровые микросхемы

Микросхемы выпускаются различных типов, они могут быть как аналоговыми так и цифровыми. Первые, как становится ясно из названия, работают с аналоговой формой сигнала, вторые же работают с цифровой формой сигнала. Аналоговый сигнал может принимать различную форму.

Цифровой сигнал это последовательность единиц и нулей, высокого и низкого уровня сигналов. Высокий уровень обеспечивается подачей на вывод 5 вольт или напряжения близкого к этому, низкий уровень это отсутствие напряжения или 0 вольт.

Существуют также микросхемы АЦП (аналогово - цифровой преобразователь ) и ЦАП (цифро - аналоговый преобразователь ) которые осуществляет преобразование сигнала из аналогового в цифровой, и наоборот. Типичный пример АЦП используется в мультиметре, для преобразования измеряемых электрических величин и отображения их на экране мультиметра. На рисунке ниже АЦП - это черная капля, к которой со всех сторон подходят дорожки.

Микроконтроллеры

Сравнительно недавно, по сравнению с выпуском транзисторов и микросхем, был налажен выпуск микроконтроллеров. Что же такое микроконтроллер?

Это специальная микросхема, может выпускаться как в Dip так и в SMD исполнении, в память которой может быть записана программа, так называемый Hex файл . Это файл откомпилированной прошивки, которая пишется в специальном редакторе программного кода. Но мало написать прошивку, нужно перенести, прошить, её в память микроконтроллера.

Программатор - фото

Для этой цели служит программатор . Как многим известно, есть много разных типов микронтроллеров - AVR , PIC и другие, для разных типов нам требуются разные программаторы. Также существует и , каждый сможет найти и изготовить себе подходящий по уровню знаний и возможностей. Если нет желания делать программатор самому, то можно купить готовый в интернет магазине или заказать с Китая.

На рисунке выше изображен микроконтроллер в SMD корпусе. Какие же плюсы есть в использовании микроконтроллеров? Если раньше, проектируя и собирая устройство на дискретных элементах или микросхемах, мы задавали работу устройства путем определенного, часто сложного соединения на печатной плате с использованием множества деталей. То теперь нам достаточно написать программу для микроконтроллера, которая будет делать тоже самое программным путем, зачастую быстрее и надежнее, чем схема без применения микроконтроллеров. Микроконтроллер представляет собой целый компьютер, с портами ввода - вывода, возможностью подключения дисплея и датчиков, а также управление другими устройствами.

Конечно усовершенствование микросхем на этом не остановится, и можно предположить, что лет через 10 возникнут действительно микросхемы от слова "микро " - невидимые глазу, которые будут содержать миллиарды транзисторов и других элементов, размерами в несколько атомов - вот тогда действительно создание сложнейших электронных устройств станет доступно даже не слишком опытным радиолюбителям! Наш краткий обзор подошёл к концу, с вами был AKV .

Обсудить статью МИКРОСХЕМЫ

Микросхемы - наиболее приближены к тому, чтобы называться «черным ящиком» - они и вправду черные, и внутренности их - для многих остаются загадкой.

Эту завесу тайны мы сегодня и приподнимем, и поможет нам в этом - серная и азотная кислота.

Внимание! Любые операции с концентрированными (а тем более кипящими) кислотами крайне опасны, и работать с ними можно только используя соответствующие средства защиты (перчатки, очки, фартук, вытяжка). Помните, у нас всего 2 глаза, и каждому хватит одной капли: потому все что тут написано - повторять не стоит.

Открываем

Берем интересующие нас микросхемы, добавляем концентрированной серной кислоты. Довести до кипения (~300 градусов), не помешивать:-) На дне насыпана сода - чтобы нейтрализовать пролитую кислоту и её пары.

Через 30-40 минут от пластика остается углерод:

Достаем и выбираем, что пойдет еще на одну живительную кислотную ванну, а что уже готово:

Если куски углерода намертво прилипли к кристаллу, их можно удалить кипящей концентрированной азотной кислотой (но температура тут уже намного ниже, ~110-120C). Разбавленная кислота съест металлизацию, потому нужна именно концентрированная:

Смотрим

Картинки кликабельны (5-25Мб JPEG-и). Некоторые фотографии кто-то из вас мог уже видеть у меня.
Цвета традиционно «усилены» до максимума - в реальности буйство красок намного меньше.

PL2303HX - конвертор USB<>RS232, такие используются во всяких Arduino и иже с ними:

LM1117 - линейный регулятор питания:

74HC595 - 8-и битный сдвиговой регистр:

NXP 74AHC00
74AHC00 - 4 NAND (2И-НЕ) элемента. Глядя на гигантский размер кристалла (944x854 µm) - становится очевидно что и «старые» микронные технологии до сих пор используются. Интересно обилие «резервных» via для увеличения выхода годных.

Micron MT4C1024 - микросхема динамической памяти, 1 Мебибит (2 20 бит). Использовалась во времена 286 и 386. Размер кристалла - 8662x3969µm.

AMD Palce16V8h
Микросхемы GAL(Generic array logic) - предшественники FPGA и CPLD.
AMD Palce16V8h это 32x64 массив элементов AND.
Размер кристалла - 2434x2079µm, технология 1µm.

ATtiny13A - один из самых мелких микроконтроллеров Atmel: 1кб флеш-памяти и 32 байта SRAM. Размер кристалла - 1620x1640 µm. Технологические нормы - 500nm.

ATmega8 - один из наиболее популярных 8-и битных микроконтроллеров.
Размер кристалла - 2855x2795µm, технологические нормы 500nm.

КР580ИК80А (позже переименованный в КР580ВМ80А) - один из наиболее массовых советских процессоров.

Оказалось, что вопреки распространенному убеждению, он не является послойной копией Intel 8080/8080A (некоторые блоки похожи, но разводка и расположение контактных площадок существенно отличается).

Самые тонкие линии - 6µm.

STM32F100C4T6B - самый маленький микроконтроллер на ядре ARM Cortex-M3 производства STMicroelectronics. Размер кристалла - 2854x3123µm.

Altera EPM7032 - CPLD повидавшая многое, и одна из немногих работавших на 5В питании. Размер кристалла - 3446x2252µm, технологические нормы 1µm.

Черный ящик теперь открыт:-)
PS. Если у вас есть микросхемы имеющие историческое значение (например Т34ВМ1, советский 286, зарубежные старые и уникальные для своего времени чипы), присылайте - посмотрим что у них внутри.

Фотографии распространяются под лицензией