Как проверить микросхему. Как проверить конденсаторы мультиметром на работоспособность

В этой статье будет рассказано о том, как проверить на работоспособность микросхему с использованием обычного мультиметра. Иногда определить причину неисправности довольно просто, а иногда на это уходит много времени, и в результате поломка так и остается невыясненной. В этом случае надо сделать замену детали.

Три варианта действий

Проверка микросхем – достаточно сложный процесс, который, зачастую, оказывается невозможен. Причина кроется в том, что микросхема содержит большое число различных радиоэлементов. Однако даже в такой ситуации есть несколько способов проверки:

1. внешний осмотр. Внимательно изучив каждый элемент микросхемы, можно обнаружить дефект (трещины на корпусе, прогар контактов и т.п.);
2. . Иногда проблема кроется в коротком замыкании со стороны питающего элемента, его замена может помочь исправить ситуацию;
3. проверка работоспособности. Большинство микросхем имеют не один, а несколько выходов, потому нарушение в работе хотя бы одного из элементов приводит к отказу всей микросхемы.

Самыми простыми для проверки являются микросхемы серии КР142. На них имеется всего три вывода, поэтому при подаче на вход любого уровня напряжения, на выходе мультиметром проверяется его уровень и делается вывод о состоянии микросхемы.

Следующими по сложности проверки являются микросхемы серии К155, К176 и т.п. Для проверки нужно использовать колодку и источник питания с конкретным уровнем напряжения, подбираемым под микросхему. Так же как и в случае с микросхемами серии КР142, мы подаем сигнал на вход и контролируем его уровень на выходе с помощью мультиметра.

Применение специального тестера

Для более сложных проверок нужно пользоваться специальным тестером микросхем, который можно приобрести или сделать своими руками. При прозвонке отдельных узлов микросхемы на экран дисплея будут выводиться данные, анализируя которые можно прийти к выводу об исправности или неисправности элемента. Стоит не забывать, что для полноценной проверки микросхемы нужно полностью смоделировать ее нормальный режим работы, то есть обеспечить подачу напряжения нужного уровня. Для этого проверку стоит проводить на специальной проверочной плате.

Зачастую, осуществить проверку микросхемы, не выпаивая элементы, оказывается невозможным, и каждый из них должен прозваниваться отдельно. О том, как прозвонить отдельные элементы микросхемы после выпаивания будет рассказано далее.

Транзисторы (полевые и биполярные)

Переводим мультиметр в режим «прозвонки», подключаем красный щуп к базе транзистора, а черным касаемся вывода коллектора. На дисплее должно отобразиться значение пробивного напряжения. Схожий уровень будет показан и при проверке цепи между базой и эмиттером. Для этого красный щуп соединяем с базой, а черный прикладываем к эмиттеру.

Следующим шагом будет проверка этих же выводов транзистора в обратном включении. Черный щуп подключаем к базе, а красным щупом по очереди касаемся эмиттера и коллектора. Если на дисплее отображается единица (бесконечное сопротивление), то транзистор исправен. Так проверяются полевые транзисторы. Биполярные транзисторы проверяются аналогичным методом, только меняются местами красный и черный щуп. Соответственно, значения на мультиметре также будут показывать обратные.

Конденсаторы, резисторы и диоды

Исправность конденсатора проверяется путем подключения щупов мультиметра к его выводам. В течение секунды сопротивление вырастет от единиц Ом до бесконечности. Если поменять местами щупы, то эффект повторится.

Чтобы убедиться в исправности резистора, достаточно замерить его сопротивление. Если оно отлично от нуля и меньше бесконечности, значит, резистор исправен.

Проверка диодов из микросхемы достаточно проста. Измерив сопротивление между анодом и катодом в прямой и обратной последовательности (меняя местами щупы мультиметра), убеждаемся, что в одном случае одно находится на уровне нескольких десятков-сотен Ом, а в другом – стремится к бесконечности (единица в режиме «прозвонки» на дисплее).

Индуктивность и тиристоры

Проверка катушки на обрыв осуществляется замером ее сопротивления мультиметром. Элемент считается исправным, если сопротивление меньше бесконечности. Надо заметить, что не все мультиметры способны проверять индуктивность.

Проверка тиристора происходит следующим образом. Прикладываем красный щуп к аноду, а черный – к катоду. В окошке мультиметра должно отобразиться бесконечное сопротивление. После этого управляющий электрод соединяем с анодом, наблюдая за падением сопротивления на дисплее мультиметра до сотен Ом. Управляющий электрод открепляем от анода – сопротивление тиристора не должно измениться. Так ведет себя полностью исправный тиристор.

Стабилитроны, шлейфы/разъемы

Для тестирования стабилитрона понадобится блок питания, резистор и мультиметр. Соединяем резистор с анодом стабилитрона, через блок питания подаем напряжение на резистор и катод стабилитрона, плавно поднимая его. На дисплее мультиметра, подключенного к выводам стабилитрона, мы можем наблюдать плавный рост уровня напряжение. В определенный момент напряжение перестает расти, независимо от того, увеличиваем ли мы его блоком питания. Такой стабилитрон считается исправным.

Для проверки шлейфов необходимо . Каждый контакт с одной стороны должен звониться с контактом с другой стороны в режиме «прозвонки». В случае если один и тот же контакт звонится сразу с несколькими – в шлейфе/разъеме короткое замыкание. Если не звонится ни с одним – обрыв.

Иногда неисправность элементов можно определить визуально. Для этого придется внимательно осмотреть микросхему под лупой. Наличие трещин, потемнений, нарушений контактов может говорить о поломке.

Проверка электронных компонентов с использованием мультиметра это довольно простая задача. Для ее выполнения нужен обычный мультиметр китайского производства, покупка которого не представляет проблемы, важно только избегать самых дешевых, откровенно некачественных моделей.

Аналоговые приборы со стрелочным указателем до сих пор способны выполнять такие задачи, но более удобны в применении цифровые мультиметры , в которых выбор режима осуществляется при помощи переключателей, а результаты измерения отображаются на электронном дисплее.

Внешний вид аналоговых и цифровых мультиметров:

Сейчас чаще всего используются цифровые мультиметры, так как у них меньший процент погрешности, их легче использовать и данные выводятся сразу на дисплей прибора.

Шкала цифровых мультиметров больше, имеются удобные дополнительные функции – температурный датчик, частотомер, проверка конденсатора, и др.

Проверка транзистора

Если не вдаваться в технические подробности, то транзисторы бывают полевые и биполярные

Биполярный транзистор представляет собой два встречных диода, поэтому проверка выполняется по принципу «база-эмиттер» и «база-коллектор». Ток может идти только в одном направлении, в другом его быть не должно. Не нужно проверять переход «эмиттер-коллектор». Если на базе нет напряжения, но ток все же проходит, прибор неисправен.

Для проверки полевого транзистора N-канального типа, нужно присоединить черный (отрицательный) щуп к выводу стока. К выводу истока транзистора присоединяется красный (положительный) щуп. В таком случае транзистор закрыт, мультиметр высвечивает падение напряжения примерно 450 мВ на внутреннем диоде, и бесконечное сопротивление на обратном. Теперь нужно присоединить красный щуп к затвору, после чего вернуть на вывод истока. Черный щуп при этом остается присоединен к выводу стока. Показав на мультиметре 280 мВ, транзистор открылся от прикосновения. Не отсоединяя красный щуп, дотронемся черным щупом к затвору. Полевой транзистор закроется, а на дисплее мультиметра увидим падение напряжения. Транзистор исправен, что и показали данные манипуляции. Диагностика Р-канального транзистора выполняется аналогично, но щупы меняют местами.

Проверка диода

Сейчас выпускается несколько основных типов диодов (стабилитрон, варикап, тиристор, симистор, свето- и фотодиоды), каждый из них используется для определенных целей. Для проверки на диоде замеряется сопротивление с плюсом на аноде (должно быть от нескольких десятков до нескольких сотен Ом), затем с плюсом на катоде – должна быть бесконечность. Если показатели другие – прибор неисправен.

Проверка резисторов

Как можно понять из картинки, резисторы тоже бывают разные:

На всех резисторах производителями указывается номинальное сопротивление. Его мы и замеряем. Допускается 5% погрешности значения сопротивления, если погрешность больше – прибор лучше не использовать. Если резистор почернел, его тоже лучше не использовать, даже если сопротивление в пределах нормы.

Проверка конденсаторов

Сначала осматриваем конденсатор. Если на нем нет никакие трещин и вздутий, нужно попытаться (осторожно!) покрутить выводы конденсатора. Если получается прокрутить или даже вообще вытащить – конденсатор сломан. Если внешне все нормально, проверяем мультиметром сопротивление, показания должны быть равны бесконечности.

Катушка индуктивности

В катушках поломки могут быть разные. Поэтому сначала исключаем механическую неисправность. Если внешне повреждений нет, измеряем сопротивление, подключая мультиметр к параллельным выводам. Оно должно быть близким к нулю. Если номинальное значение превышено, возможно, поломка произошла внутри катушки. Можно попытаться перемотать катушку, но проще поменять.

Микросхема

Микросхему мультиметром проверять не имеет смысла – в них десятки и сотни транзисторов, резисторов и диодов. На микросхеме не должно быть механических повреждений, пятен от ржавчины и перегрева. Если внешне все в порядке, микросхема скорее всего повреждена внутри, починить ее не удастся. Однако можно проверить выходы микросхемы на напряжение. Слишком низкое сопротивление выходов питания (относительно общего) свидетельствует о коротком замыкании. Если хотя бы один из выходов неисправен, скорее всего схему уже не вернуть в строй.

Работа с цифровым мультиметром

Подобно аналоговому, цифровой тестер имеет щупы красного и черного цвета, а также 2-4 дополнительных гнезда. Традиционно, «масса» или общий вывод маркируется черным. Гнездо общего вывода обозначается знаком «-» (минус) или кодом СОМ. Конец вывода бывает оснащен зажимом типа «крокодильчик», для укрепления на проверяемой схеме.

Красный вывод всегда использует гнездо с маркировкой «+» (плюс) или кодом V. В более сложных мультиметрах имеется дополнительное гнездо для красного щупа, обозначенное кодом «VQmA». Его использование позволяет измерять сопротивление и напряжение в миллиамперах.

Гнездо, обозначенное 10ADC предназначено для измерения постоянного тока, силой до 10А.

Главный переключатель режимов, имеющий круглую форму и расположенный в большинстве мультиметров посредине передней панели, служит для выбора режимов измерения. При выборе напряжения следует выбирать режим больший, чем сила тока. Если требуется проверить бытовую розетку, из двух режимов, 200 и 750 В, выбираем режим 750.

Часто возникает ситуация, когда из-за вышедшей из строя маленькой незначительной детали перестает работать бытовой прибор. Поэтому, ответ на вопрос, как прозванивать плату мультиметром, хотели бы знать многие начинающие радиолюбители. Главное в этом деле быстро обнаружить причину поломки.

Перед выполнением инструментальной проверки, необходимо осмотреть плату на наличие поломок. Электрическая схема платы должна быть без повреждений мостиков, детали не должны быть распухшими и черными. Приведем правила проверки некоторых элементов, в том числе и материнской платы.

Проверка отдельных деталей

Разберем несколько деталей, при поломке которых выходит из строя схема, а вместе с этим и все оборудование.

Резистор

На различных платах данную деталь применяют довольно часто. И так же часто при их поломке происходит сбой в работе прибора. Резисторы несложно проверить на работоспособность мультиметром. Для этого необходимо провести измерение сопротивления. При значении, стремящемся к бесконечности, деталь следует заменить. Неисправность детали можно определить визуально. Как правило, они чернеют из-за перегрева. При изменении номинала более 5%, резистор требует замены.

Диод

Проверка диода на неисправность не займет много времени. Включаем мультиметр на замер сопротивления. Красный щуп на анод детали, черный на катод – показание на шкале должно быть от 10 до 100 Ом. Переставляем , теперь минус (черный щуп) на аноде – показание, стремящееся к бесконечности. Эти величины говорят об исправности диода.

Катушка индуктивности

Плата редко выходит из строя по вине этой детали. Как правило, поломка случается по двум причинам:

• витковое короткое замыкание;
• обрыв цепи.

Проверив значение сопротивления катушки мультиметром, при значении менее бесконечности – цепь не оборвана. Чаще всего, сопротивление индуктивности имеет значение в несколько десятков омов.

Определить витковое замыкание немного труднее. Для этого прибор переводим в сектор измерения напряжения цепи. Необходимо определить величину напряжения самоиндукции. На обмотку подаем небольшой по напряжению ток (чаще всего используют крону), замыкаем ее с лампочкой. Лампочка моргнула – замыкания нет.

Шлейф

В этом случае следует прозванивать контакты входа на плату и на самом шлейфе. Заводим щуп мультиметра в один из контактов и начинаем прозвон. Если идет звуковой сигнал, значит, эти контакты исправны. При неисправности одно из отверстий не найдет себе «пару». Если же один из контактов прозвонится сразу с несколькими – значит, пришло время менять шлейф, поскольку на старом короткое замыкание.

Микросхема

Выпускается большое разнообразие этих деталей. Замерить и определить неисправность микросхемы с помощью мультиметра достаточно тяжело, наиболее часто используют тестеры pci. Мультиметр не позволяет провести замер, потому что в одной маленькой детали находится несколько десятков транзисторов и других радиоэлементов. А в некоторых новейших разработках сконцентрированы миллиарды компонент.

Определить проблему можно только при визуальном осмотре (повреждения корпуса, изменение цвета, отломанные выводы, сильный нагрев). Если деталь повреждена, ее необходимо заменить. Нередко при поломке микросхемы, компьютер и другие приборы перестают работать, поэтому поиск поломки следует начинать именно с обследования микросхемы.

Тестер материнских плат – это оптимальный вариант определения поломки отдельной детали и узла. Подключив POST карту к материнке и запустив режим тестирования, получаем на экране прибора сведения об узле поломки. Выполнить обследование тестером pci сможет даже новичок, не имеющий особых навыков.

Стабилизаторы

Ответ на этот вопрос, как проверить стабилитрон, знает каждый радиотехник. Для этого переводим мультиметр в положение замера диода. Затем касаемся щупами выходов детали, снимаем показания. Меняем местами щупы и выполняем замер и записываем цифры на экране.

При одном значении порядка 500 Ом, а во втором замере значение сопротивления стремится к бесконечности – эта деталь исправна и годится для дальнейшего использования . На неисправной — величина при двух измерениях будет равна бесконечности – при внутреннем обрыве. При величине сопротивления до 500-сот Ом – произошел полупробой.

Но чаще всего на микросхеме материнской платы сгорают мосты – северный и южный. Это стабилизаторы питания схемы, от которых поступает напряжение на материнку. Определяют эту «неприятность» достаточно легко. Включаем блок питания на компьютере, и подносим руку к материнской плате. В месте поражения она будет сильно нагреваться. Одной из причин такой поломки может быть полевой транзистор моста. Затем проводим прозвонку на их выводах и при необходимости заменяем неисправную деталь. Сопротивление на исправном участке должно быть не более 600 Ом.

Методом обнаружения нагревающего устройства, определяют короткое замыкание (КЗ) на некоторых деталях платы. При подаче питания и обнаружения участка нагрева, кисточкой смазываем место нагрева. По испарению спирта определяется деталь с КЗ.

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:

Данное устройство используется для проверки микросхем и является более лучшим вариантом прибора для проверки ИМС описанного в Прибор расчитан на проверку почти всех отечественных цифровых интегральных микросхем (ИМС) ТТЛ- и КМОП-струк-туры, а также некоторых аналоговых ключей, если они выполнены в корпусе 238.16-1 с однополярным питанием. Им можно проверить ИМС серий К155, К158, К131, К133, К531, К533, К555, КР1531, К176, К511, К561, К1109

Прибор состоит из блока питания, индикатора на светодиодах, генератора, переключателя выводов, коммутатора напряжений, разъема для подключения внешних устройств и двух панелек для ИМС. Микросхемы подключают в зависимости от количества выводов к XS1 или к XS2. Переключатель выводов позволяет подать на любой из 16 выводов ИМС логический “0” либо логическую “1”, а также при включенном тумблере SA20 - импульсы от генератора с частотой, определяемой SA19.

Генератор предназначен также для проверки ИМС с динамическими входами. Разъем XS3 используют для подключения внешних устройств (генератора, осциллографа), а также для подключения дополнительного блока питания при проверке ИМС серии К511, на выводы 24 и 25 которых нужно подавать +15 В. На индикаторах отображается информация о состоянии ИМС. Если индикатор горит - на данном выводе логическая “1”, а если нет - логический “0”. Светодиод HL17 сигнализирует о работе генератора. Встроенный блок питания позволяет с помощью SA18 переключать напряжение питания для разного типа ИМС.

Коммутатором SA21 ...SA25 выбирается вывод ИМС, на который подается питание. При проверке аналоговых ключей К1109, питание устанавливается тумблерами SA1...SA16. Выходной сигнал генератора подается через переключатель SA20.

Корпус прибора спаян из фольгиро-ванного стеклотекстолита размерами 320x100x50 мм. В приборе применены постоянные резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы - КМ5, КМ6. Микропереключатели - МТ-1, МТ-3, ТВ2-1.