Виды неисправностей аппаратуры. Неисправность РЭА проявляется в виде искажения выходной информации или ее отсутствии при наличии входного сигнала. Источником неисправности могут быть один или несколько элементов, а также внешние воздействия и факторы - пыль, влага, и т. д. Каждый элемент РЭА оказывает влияние на формирование выходных параметров. Зависимость между состояниями элементов РЭА и выходными параметрами носит неоднозначный характер. Большинство элементов влияет сразу на несколько параметров, а сами параметры могут зависеть от многих элементов.
Работу РЭА можно оценивать различными показателями:
- физическим состоянием элементов (оценивается внешним осмотром);
- качеством выдаваемой информации;
- формой и значением напряжений в различных точках (оцениваются по показаниям измерительных приборов).
Начинать поиск неисправностей необходимо с обнаружения существенных противоречий в этих показателях. На определении этих противоречий основаны все методы поиска неисправностей. Следует иметь в виду, что ремонт РЭА может быть неоправданным, если аппаратура:
- морально устарела, для нее не выпускают запасные детали, а установка нетиповых деталей требует значительных затрат времени, доработки конструкции и пр.;
- физически устарела, в ней заметно проявляются процессы старения материалов, снижение диэлектрических показателей изолирующих материалов, старение паек, высыхание оксидных конденсаторов и пр.;
- имела механические повреждения в результате удара, падения или подвергалась химическим воздействиям (попадание морской воды внутрь корпуса и др.).
Классификация дефектов РЭА. От характера дефектов во многом зависят особенности их поиска. В первую очередь необходимо выяснить, имеется ли вообще неисправность, а не ошибка установки устройств регулировки, переключателей и т. п. Важно определить, к какому типу относится данный дефект.
Дефекты в РЭА, можно классифицировать по самым различным признакам, при этом разделение будет достаточно условным, так как сами признаки не могут иметь четких границ, а одна и та же неисправность может иметь сразу несколько признаков.
По сложности обнаружения различают дефекты: простые, когда дефект очевиден и легко устраним; несложные, когда дефект легко отыскивается, однако устранение его затруднено; сложные, когда дефект непросто отыскать, но легко устранить (плохая пайка, контакт нарушается лишь с прогревом изделия); очень сложные, когда дефект трудно отыскать и устранить (случайные межэлектродные замыкания).
По особенностям проявления различают дефекты: постоянно проявляющиеся; непостоянные (время от времени без явных причин); проявляющиеся или пропадающие в процессе прогрева, при механических или других воздействиях; самоустраняющиеся.
По внешнему проявлению различают дефекты, связанные с отсутствием какого-либо параметра РЭА; с несоответствием какого-либо параметра норме; с появлением на выходе нежелательных сигналов.
По причинам возникновения дефекты бывают случайные или детерминированные, т. е. вполне определенные, которые можно было предусмотреть. К детерминированным дефектам относятся:
- недостатки конструкции, заложенные при разработке: малонадежные элементы; элементы, эксплуатирующиеся в режимах, близких к предельно допустимым; конструктивные решения, не обеспечивающие надежность контактных соединений, и т.п.
- нарушение технологической дисциплины при изготовлении РЭА (непропаи, качество монтажа и т. п.);
- нарушение условий эксплуатации: попадание внутрь РЭА влаги, пыли, насекомых, посторонних предметов; механические повреждения и т.п.
- неквалифицированное вмешательство в конструкцию РЭА: впаяны транзисторы другого типа, установлены дефектные элементы и пр.
Любой дефект, проявляющийся в РЭА, нарушает ее нормальную работу. Однако дефекты неравноценны, поэтому целесообразно установить последовательность их поиска и устранения, исходя из значимости.
Способы поиска неисправностей. Можно выделить три уровня поиска неисправностей и ремонта изделий: плата, ИС и схема в целом. На уровне плат заменяют подозрительную ПП. На уровне ИС определяют и заменяют дефектную ИС или компонент. На уровне схемы определяют точную причину неисправности. Проще всего заменить всю дефектную плату. Труднее всего точно найти и заменить дефектную ИС.
Как правило, тщательный анализ симптомов позволяет определить возможную причину неисправности в одной или двух платах. Несмотря на дороговизну замены плат, для сокращения времени ремонта во многих случаях пользуются этим способом.
Обычно неисправность возникает только в одной ИС или поддерживающих компонентах. Наиболее сложным при ремонте оказывается поиск дефектной ИС или компонента. При тщательном изучении симптома (признака) неисправности определяется подозрительная ИС. Каждая ИС выполняет конкретные функции. Эти функции могут быть простыми или сложными, но все они важны для работы изделия. Печатная плата с десятками ИС чрезвычайно сложна, но только из-за большого числа схем. Разобраться в каждой ИС не составляет труда. К счастью нет необходимости разбираться с работой элементов внутри ИС или БИС. Даже если определено, что не работает какой-либо разряд регистра, заключенного в БИС, то все равно необходимо заменить целиком всю БИС. Поэтому необходимо знать, какие сигналы должны поступать на входы ИС, что с ними происходит в ИС, и какие сигналы в результате работы должны появиться на выходе.
Все ИС на ПП расположены в определенном порядке. Для обслуживания на уровне ИС необходима диаграмма, показывающая неисправность, которая возникает при выходе той или иной ИС из строя. При неисправности появляется симптом, и диаграмма показывает, какая ИС соответствует данному симптому. Когда из диаграммы известны подозрительные ИС, необходимо найти дефектную ИС.
Типичный поиск неисправности сложных систем происходит следующим образом. По определенной программе выполняются диагностические тесты микросхем с инициализацией различных регистров ИС. Процессор заставляет дефектную ИС выполнять несложные действия. Если ИС не проходит тест, устанавливается флажок, и на экране появляется сообщение о неисправности. Для более полного понимания сути неисправности дополнительную информацию можно получить из блок-схемы изделия. Она позволяет перейти от чисто механического ремонта к логическому анализу неисправности и выявить истинную причину отказа.
Схема размещения, блок-схема и принципиальная схема показывают одни и те же ИС. Схема размещения сообщает физическое расположение микросхем. Ее можно использовать для быстрых проверок. Блок-схема придает смысл схеме размещения. Принципиальные схемы детализирует блок-схему. Эти три схемы содержат всю необходимую информацию по обслуживанию. С их помощью можно поставить диагноз, найти подозрительную ИС и провести измерения на ее контактах.
Ремонт и отладка плат. При ремонте электронного оборудования необходимо руководствоваться следующими принципами.
1. Любые действия, связанные с ремонтом электронного оборудования, предваряются отключением питания.
2. Выводы о неисправностях должны делаться после того, как установлено, что все элементы коммутации и разъемы подключены правильно и имеют контакт, а кабели не имеют обрывов.
3. Поскольку большинство электронных модулей построены на комплементарной МОП-технологии, критичных к статическому пробою, перед доступом к узлам электроники следует снять с тела статический заряд, коснувшись технологического корпуса. Проводить работы по монтажу следует с установленным на руку браслетом съема статического электричества. Монтажные и наладочные работы не проводить в помещениях с полами, конденсирующими статический заряд, или увлажнять рабочее помещение.
4. В силу разрушительного действия переходных процессов временная задержка между отключением и последующим включением питания должна составлять не менее 30 с.
5. При ремонте не следует обрывать нагрузку. Это создает повышенную мощность рассеивания на выходном активном элементе либо искажает картину снимаемых параметров.
Иллюзию неработающего источника часто создает чрезмерная нагрузка. Если возможно, следует посекционно отключать потребители (последовательное изъятие карт из слотов, с отключением блока питания). Замеры питающего напряжения лучше проводить на самих ИС или после переходных разъемов.
Для установки БИС используют панельки (chip sockets), установка и изъятие БИС из которых может проводиться специальными подъемниками — экстракторами. Техника выпаивания DIP-корпусов заключается в выкусывании ножек с последующим выпаиванием. Локальный перегрев монтажа паяльником в 30 Вт и выше может приводить к расслоению и обрывам дорожек, перегревам соседних элементов. В большинстве случаев удобен паяльник 18 Вт с теплоотводом либо с газовым нагревателем. Нельзя перегревать элементы, но и не допускать «холодных» паек, проявляющих себя по истечении определенного времени. При работе со сквозным монтажом для одновременного прогрева всех ножек ИС и транзисторов применяют специальные насадки на паяльники.
При ремонте рекомендуется пользоваться сигнатурными логическими анализаторами и интерфейсными тестерами. Существуют универсальные и специализированные приборы сервисного оборудования для ремонтных фирм с широким диапазоном функционального применения, позволяющие измерять параметры линий и модулей, скорость обмена и соотношение сигнал - помеха, проверять структуру форматов информационных сообщений. Сигнатурные анализаторы располагают собственной системой команд, контроллером и небольшой памятью. Подключают данные приборы либо через последовательный интерфейс (RS-232), либо через параллельный (IEEE-488, шина интерфейса общего назначения). Один из вариантов диагностирования изделий - подключение ПК, обеспечивающего функции анализатора неисправностей в системе.
Приборы могут стыковаться с различными платами с помощью набора стыковочных элементов (драйверов-сенсоров), а также подключаться непосредственно к элементам на плате с помощью группы клипсов и активных щупов. Для правильной настройки на конкретную плату электроники используют базу данных, в которой находятся электрические и конструктивные параметры, топология, система питания и другие сведения. Программные средства являются разработками фирм-изготовителей тестеров.
Применяются также логические пульсаторы — устройства, предназначенные для формирования импульсов различной длительности, которые вводятся в проверяемую схему, и логические щупы (пробники) устройства, предназначенные для индикации логических уровней ИС. Кроме индикации единиц и нулей требуется индикация серий импульсов. Настройка на уровни и частоту следования проводится индивидуально для каждого типа плат.