Неисправности аппаратуры и их устранение

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.