Поиск неисправностей в электронике - [69]
Хотя эта технология имеет много форм и конфигураций, все их можно объединить под одним определением: программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Они являются любимой игрушкой инженера-проектировщика и ночным кошмаром специалиста по техническому обслуживанию. Для создания логической функции инженер просто задает связь между входами и выходами одним из следующих способов:
♦ с помощью логических уравнений, связывающих входы и выходы;
♦ рисуя схему с помощью программ автоматизированного программирования;
♦ определяя таблицу истинности, связывающую входы и выходы;
♦ описывая работу схемы с использованием языка аппаратных средств HDL.
Специальное программное обеспечение переводит информацию из одного формата, указанного выше, в файлы, используемые для программирования приборов. Программирование заключается в том, что деталь вставляется в специальный программатор, и оператор печатает несколько команд на компьютере.
Новейшие приборы не надо даже извлекать из схемы. Они программируются внутри системы с помощью подключения к компьютеру специальным кабелем. Весь процесс, от завершения проектирования до получения готового прибора, занимает несколько секунд. Более того, схему, которая с помощью логических устройств на основе ТТЛ и КМОП занимала целую плату, часто можно выполнить в виде одной ИМС с 20 выводами!
К несчастью, многие изготовители не выпускают документацию о связи входов и выходов ПЛИС. Это оставляет специалиста по техническому обслуживанию с таинственным черным ящиком, чью работу он не может предсказать.
Критическим моментом в поиске неисправностей любой детали является понимание того, как она должна работать, и локализация секций, которые не функционируют.
При работе с дискретной логикой ИМС семейств ТТЛ и КМОП специалист может найти детали в описании и понять правильную работу схемы. Если выяснялось, что компонент неисправен, его можно легко приобрести и заменить.
Искать же неисправности в ПЛУ без документации невозможно, поскольку они запрограммированы изготовителем. Только фирма-производитель обладает информацией касательно программирования этой детали, и только ее специалисты могут заменить компонент.
К числу распространенных приборов этой категории относятся однократно программируемые матричные логические схемы ПЛМ и устройства с типовой матричной логикой, которые позволяют перезаписывать информацию несколько раз.
Обычно детали ПЛМС имеют обозначения PAL 16L8 (комбинационная логика) и PAL 16R8 (регистрируемые выходы). GAL 16V8 может использоваться вместо приборов PAL. Большинство сложных ПЛМ сейчас очень широко применяются и содержат больше логических схем и триггеров, что позволяет им легко соединяться для формирования функциональных блоков цифровой схемы в едином программируемом кристалле.
Наибольшее распространение получили логические ИМС в корпусах с двухрядным расположением выводов (DIP) с 14,16, 20, 22, 24 и 28 выводами (рис. 7.21.
Рис. 7.21. Примеры микросхем с двухрядным расположением выводов
Есть несколько методов маркировки вывода 1. Наиболее распространенный — выемка и точка, как показано на рис. 7.22.
Рис. 7.22.Идентификация выводов микросхемы с двухрядным расположением выводов
Маркировка собственно ИМС содержит код изготовителя, номер детали, специальное обозначение и указание типа корпуса. Например, SN74LSOON означает фирму Texas Instruments (SN), ТТЛ (74), на маломощных транзисторах Шоттки, четыре двухвходовых схемы И-НЕ (00) в пластмассовом корпусе DIP (N). Специальные символы и указатели типа корпуса обычно можно найти в справочниках изготовителей. Большинство изготовителей микросхем помещают на детали название фирмы или логотип организации.
Большинство новых микросхем, которые выпускаются для технологий автоматизированного производства, представляют собой приборы для поверхностного монтажа. У них меньшее расстояние между выводами, а сами выводы расположены с четырех сторон. На рис. 7.23 изображены два типа популярных корпусов и их выводы. В табл. 7.2 приведены данные о других типах корпусов.
Рис. 7.23. Идентификация выводов приборов поверхностного монтажа
Сервисное обслуживание цифровых схем обычно считается наиболее простым. Это особенно справедливо для систем, которые надежно работали, а затем в них возникала неисправность, в отличие от новых конструкций, которые требуют отладки при доводке.
Чтобы приведенное правило было справедливо, необходимо соблюдать следующие условия:
♦ понимание работы схемы;
♦ понимание природы возможных неисправностей;
♦ понимание возможных причин неисправностей;
♦ способность читать схемы;
♦ систематический подход к локализации проблем.
В транзисторах обычно возникают неисправности двух типов: короткое замыкание и обрыв. Цифровые схемы состоят, в основном, из транзисторов и поэтому именно они нередко становятся источниками неполадок. Важно понимать влияние короткого замыкания и обрыва на работу конкретной детали и компонентов, с которыми она соединена. Тестирование транзисторов рассматривалось в главе 1. Здесь мы рассмотрим неисправности транзистора применительно к цифровым интегральным микросхемам.
