Поиск неисправностей в простых логических схемах
Опубликовано: 27.08.2018
Основным измерительным прибором для проверки цифровых электронных схем является логический пробник. Простой логический пробник изображен на рис. 1. Ползунковый переключатель используется для задания режимов работы пробника в зависимости от принадлежности проверяемых ИС к ТТЛ- или КМОП-семействам (на рис. 1 он настроен на проверку цифровых ТТЛ-схем).
Как обычно, два проводника служат для подачи питания на логический пробник. Красный проводник соединен с положительным (+ ) полюсом источника, а черный-с отрицательным (—) или ЗЕМЛЕЙ. После подачи питания на пробник заостренным щупом касаются проверяемой точки или вывода в схеме. В логическом пробнике при этом будет светиться какой-либо из индикаторов в результате поступления сигналов ВЫСОКОЕО или НИЗКОЕО логических уровней. Если ни один из индикаторов не светится, то это обычно означает, что уровень проверяемого напряжения находится в промежутке между ВЫСОКИМ и НИЗКИМ.
Логические пробники
На практике при сборке электронной аппаратуры большинство цифровых ИС монтируется на печатных платах (рис. 2, а). В распоряжении студента или специалиста может быть также принципиальная схема, подобная показанной на рис. 2,b. На принципиальных схемах часто не показываются соединения выводов ИС, обозначенных как + 5 В (Vcc) и ОБЩИЙ, с источником питания. Однако при этом всегда подразумевается, что такие соединения должны существовать. На принципиальной схеме выводы И С обычно бывают пронумерованы. Типы ИС могут и не обозначаться на схеме, однако они, как правило, приводятся в спецификации деталей, необходимых для данного цифрового устройства.
Как читать Элекрические схемы
Первый этап проверки собранного устройства основывается на ваших собственных ощущениях. Потрогайте пальцами верхние части корпусов ИС, чтобы выяснить, не нагрелись ли они. При нормальной работе некоторые ИС могут быть холодными, другие-слегка нагретыми. Убедитесь в том, что в схеме нет разрывов, перемычек из припоя, нарушения соединений на печатной плате, механических разрушений на сгибах выводов ИС. Проверьте, нет ли характерного запаха, свидетельствующего о перегреве элементов схемы. Посмотрите, нет ли признаков обугливания или изменения цвета окраски в элементах схемы из-за перегрева.
На следующем этапе проверки можно выяснить, подается ли питание на каждую ЙС. Подсоединив питание к логическому пробнику, проверьте щупом точки, обозначенные на рис. 2,а как А и В (вывод Vcc), С и D (вывод ОБЩИЙ). При проверке точек И и В на пробнике должен ярко светиться индикатор сигнала ВЫСОКОГО логического уровня, а при проверке точек С и D появится яркое свечение индикатора сигнала НИЖНЕГО уровня.
Затем можно проверить прохождение логических сигналов через элементы схемы. В нашем примере (см. рис. 2) схема представляет собой логический элемент И с тремя входами. Отличительное свойство такого элемента состоит в том, что на его выходе появляется сигнал ВЫСОКОГО логического уровня тогда, когда на все его входы (А, В и С) подаются также сигналы ВЫСОКОГО уровня. Проверьте логическим пробником напряжения на выводах 1, 2 и 5 (входы А, В и С) и обеспечьте подачу сигналов ВЫСОКОГО уровня на все входы. Когда это будет сделано, на выходе (вывод 6) тоже должен появиться сигнал ВЫСОКОГО уровня, и СИД будет излучать Если уникальное свойство данного логического элемента реализуется, то попробуйте создать другие комбинации входов и проверьте соответствующие выходные сигналы.Вернемся теперь к рис. 2, а. Пусть в точке А логический пробник показывает, что напряжение имеет ВЫСОКИЙ логический уровень, а в точке В-НИЗКИЙ логический уровень (вывод 14). Это, вероятно, означает, что проводящая дорожка на печатной плате имеет разрыв или что в точках А и В повреждены паяные соединения. Если выводы корпуса DIP вставляются при монтаже в специальные гнезда, то в тонких местах выводных ножек ИС может появиться двойной изгиб. Этот часто встречающийся дефект монтажа создает зазор между выводом ИС и лепестками соответствующего гнезда и, следовательно, приводит к нарушению контакта с проводящей дорожкой печатной платы.
Снова обратимся к рис. 2, а. Предположим, что на выводах 1, 2 и 3 имеет место сигнал НИЗКОГО логического уровня, в то время как на выводе 4 сигнал отсутствует (ни один СИД на логическом пробнике не светится). Отсутствие показаний обоих индикаторов для большинства типов логических пробников означает, что уровень напряжения в контролируемой точке находится в промежутке между НИЗКИМ и ВЫСОКИМ (для ТТЛ-ИС это соответствует величине напряжения между 1 и 2 В). Вход, соответствующий выводу 4, является «плавающим», т.е. отсоединенным, и для И С 7408, принадлежащей к семейству ТТЛ-схем, должен соответствовать ВЫСОКОМУ логическому уровню. Предполагается, что с выхода первого логического элемента И (вывод 3) на вход второго логического элемента И (вывод 4) подается сигнал НИЗКОГО уровня. Если это не так, то надо искать повреждения в проводящей дорожке печатной платы, паяных соединениях или в изогнутых ножках ИС. Могут быть также разрывы или короткие замыкания внутри самих цифровых ИС.
Таким образом, поиск неисправностей нужно начинать, основываясь на собственных ощущениях. Затем необходимо проверить с помощью логического пробника подачу питания на каждую ИС, определить правильность выполнения логических функций в схеме и проконтролировать появление сигналов на выходах, характерных только для данных типов логических элементов. Наконец, нужно произвести проверку других комбинаций входов и выходов логических элементов. Разрывы или короткие замыкания могут иметь место как во внешней схеме, так и внутри самих ,ИС. Замену цифровых ИС следует проводить по возможности в пределах одного и того же типа.
Коментарии: