какие тестеры используются для диагностики микросхемы
Проверка микросхем мультиметром: инструкция и советы
Содержание статьи
Чтобы проверить микросхему радиолюбители используют такие устройства, как мультиметры, специальные тестеры, осциллографы. Однако в простых случаях вполне можно и без всего вышеперечисленного. Для успешной проверки необходимо хотя бы примерно знать устройство микросхемы, какие сигналы и напряжения должны поступать на ее входы и формироваться на ее выходах. Рассмотрим вероятные сценарии проведения проверочных работ.
Способы проверки
Существует несколько способов, позволяющих проверить микросхему на работоспособность.
Внешний осмотр
Если микросхема установлена на плате и выпаивать ее нежелательно, то необходимо осуществить ее визуальный осмотр. При внимательном изучении можно обнаружить очевидные дефекты. Таковыми могут быть перегоревшие контакты, обгоревшие и отпавшие провода, трещины на корпусе, обгоревшие обвесные компоненты. Если видимых повреждений не обнаружено, необходимы более сложные действия.
Проверка работоспособности с помощью мультиметра
Следующий шаг проверки – диагностика цепей питания системы. Для этой цели используется мультиметр. Для уточнения выводов питания рекомендуется заглянуть в datasheet на микросхему. Плюс в нем обозначается как VCC+, минус – VCC-, общий провод – GND. Минусовый щуп мультиметра подводится к минусу устройства, плюсовой щуп – к плюсу. Если напряжение соответствует норме для данной системы, то цепи питания устройства являются рабочими. Если обнаружены проблемы, то цепь питания отпаивают и проверяют ее исправность. Если она исправна, то проблема заключается в самой микросхеме.
Выявление нарушений в работе выходов
Если микросхема имеет несколько выходов и хотя бы один из них неработоспособен или функционирует некорректно, вся схема не сможет выполнять назначенные функции.
Проверку выходов мультиметром начинают с измерения напряжения на выводе интегрированного в микросхему источника опорного напряжения Vref. Его номинальное напряжение указывается в сопроводительных документах на устройство. На этом выводе должно присутствовать постоянное напряжение установленной величины. Если напряжение ниже или выше этого значения, то внутри устройства происходят нештатные процессы.
Если в микросхеме присутствует времязадающая RC-цепь, то на ней в рабочем режиме должны происходить колебания. В даташите указывается вывод, на котором предусмотрены такие колебания. Проверочные работы в данном случае осуществляют с помощью осциллографа. Его общий щуп устанавливается на минус питания, измерительный щуп – на RC-вывод. Если при проведении измерений обнаруживаются колебания установленной формы, то устройство исправно. Отсутствие колебаний или их неправильная форма свидетельствуют о проблемах в микросхеме или времязадающих элементах.
Если микросхема выполняет функции управляющего компонента, то на выходном управляющем выводе (или нескольких) должны присутствовать соответствующие сигналы. По datasheet определяют, какой вывод является управляющим. Вывод или выводы проверяют с помощью осциллографа таким же способом, как времязадающие RC-цепи. Если сигнал на этих выводах присутствует и соответствует заданной форме, то данная микросхема является полностью работоспособной. Если же сигнал отсутствует или его форма отличается от нормальной, необходимо проверить управляемую цепь, так как причиной неисправности может быть именно она. Если управляемая цепь исправна, то микросхема неработоспособна и ее необходимо заменить.
Влияние разновидности микросхем на способы проверки
Способ и сложность проверочных работ во многом зависит от типа схемы:
При проведении проверок работоспособности микросхемы необходимо смоделировать нормальный режим ее работы. Для этого подаваемое напряжение должно соответствовать нормальному уровню, который соответствует конкретной системе. Проверять микросхемы на исправность рекомендуется на специальных проверочных платах.
Тестер микросхем
Содержание:
Описание прибора
Устройство предназначено для тестирования логических микросхем, операционных усилителей, оптопар, и некоторых других элементов. Из логических микросхем поддерживаются отечественные (серии 155, 555, 1531, 1533, 176, 561, 1561, 1564, 580, 589 и др.) и импортные (74ххх, 40ххx, 45xxx) ИМС ТТЛ и КМОП. Меню и результаты проверки отображаются на цветном дисплее 128х128. Так же тестер умеет проверять микросхемы DRAM, SRAM, умеет считывать EPROM и показывать, есть ли в них записанные данные. Кроме того, девайс можно использовать при отладке различных цифровых устройств как интерфейс с 40 каналами ввода-вывода управляемыми по USB.
В данный момент базе тестов есть около 270 микросхем и эта цифра непрерывно растёт.
Поддерживаемые микросхемы
Ниже представлен список поддерживаемых логических микросхем (в скобках указаны импортные аналоги 74xxx):
TTL, серии 155/531/555/1531/1533
Импортные TTL микросхемы, не имеющие отечественных аналогов
КМОП (серии 176, 561, 1561, в скобках указаны импортные аналоги 40xxx, 45xxx)
Серии 580 и 589
Серия 1802
Прочие
ОЗУ (SRAM)
ОЗУ (DRAM)
ПЗУ (чтение и проверка «чистоты»)
Операционные усилители
Также тестер должен работать с другими ОУ, имеющими аналогичную цоколёвку, и работающими от источника однополярного напряжения 5В.
Оптопары
Прочие аналоговые микросхемы
Датчики
Конструкция
Тестер состоит из двух плат, соединённых «бутербродом». На основной плате расположены цветной дисплей 128×128, клавиатура, панель ZIF-40, микроконтроллеры и UBS-UART-преобразователь с miniUSB-разъёмом. На дополнительной плате установлены MOSFET-ключи для подачи питания на проверяемую микросхему.
Интерфейс
Главное меню
При включения тестера попадаем в главное меню:
Отсюда можно запустить автоматический тест логических и аналоговых микросхем с определением типа; выполнить ручной тест, задавая уровни на входах микросхемы и контролируя состояния её выходов; проверить микросхемы EPROM на того, что они полностью стёрты; тестировать микросхемы ОЗУ; перейти к настройкам и посмотреть информацию о версии прошивки и количестве тестируемых микросхем в базе.
Тестирование логических МС
Затем, отображается предложение установить микросхему в панель:
Центральной либо правой кнопкой запускается тест и отображается его прогресс.
Девайс последовательно проходится по всем тестам в базе, и выполняет все команды пока не получит первую ошибку. После ошибки переходит к проверке следующей МС и т.д. После завершения теста на экране отобразятся названия всех микросхем, для которых тесты выполнились успешно. Например вот результат для микросхемы 555АП14 (импортный аналог 74LS465):
Микроконтроллер тестера работает на тактовой частоте 16МГц что может оказаться слишком быстрым для некоторых микросхем. Поэтому, в случае неуспеха, устройство повторно прогонит все тесты добавив задержки между подачей сигналов на входы и их считываением с выходов. Если в этом случае удасться определить микросхему, то тест будет повторяться с уменьшением добавленной задержки до тех пор, пока микросхема не перестанет обнаруживаться. В результате, внизу экрана отобразится величина задержки (измеренная в условных попугаях). Чем эта цифра меньше, тем выше быстродействие микросхемы:
Если же после всех этих переборов не удалось ничего обнаружить, то результат будет такой:
Чтобы проверить следующую миросхему этого же типа (TTL, КМОП, или аналоговую) достаточно нажать кнопку «вправо».
Тестирование аналоговых МС
При проверке аналоговых микросхем отображается их цоколёвка. Если микросхема содержит несколько вентилей (операционные усилители, оптопары) и часть их неисправны, то они отображаются красным цветом и перечёркнутые:
Операционные усилители тестируются в режиме компаратора (тестер физически может подать на входы три разных напряжения, и перебирает все возможные комбинации входных напряжений проверяет результат).
Проверка ОЗУ
Перед началом теста памяти так же предлагается вставить МС в панель и включить/выключить питание. Устройство само определит тип установленной микросхемы.
А так выглядит результат, если сбойных ячеек много:
Для статической памяти экран результата выглядит так в случае исправной микросхемы:
Как показала статистика, в случае повреждения у этих микросхем часто выгорает одна из линий. Т.е, ошибки обычно бывают сразу во всех ячйках. В случае обнаружения ошибок, кроме карты памяти на экране показыватся биты шины данных, на которых были замечены ошибки:
В данном примере у микросхемы обнаружились проблемы при работа с битами данных 7 и 4.
Проверка ПЗУ
Сначала выбираем тип микросхемы:
Ручные тесты
Помимо автоматических тестов есть поддержка теста вручную, позволяющего устанавливать различные уровни на входах микросхемы и смотреть состояние выходов. После перехода в пункт меню Custom test появляется экран выбора типа корпуса:
В режиме Output тестер может менять состояния входов и выходов микросхемы. Выходные уровни напряжений отображены вне корпуса микросхемы. Зелёный квадрат соответствует высокому уровню. Если пин настроен как вход тестера, то зелёный квадрат означает включение подтяжки к питанию для этого входа (например, для выводов микросхемы с открытым коллектором).
Состояние выводов микросхемы отображается синими квадратиками внутри её корпуса. Уровни на входах микросхем должны совпасть с уровнями на выходах тестера, а по уровням на выходах микросхемы делаются выводы о её работоспособности.
Для выхода из режима ручной проверки в главное меню надо выделить кнопку «Exit» в правом нижнем углу и нажать среднюю кнопку.
Экран настроек
Перед началом работы с тестеров его надо настроить, и это делается на экране Settings.
Тут можно настроить автовыключение подсветки по таймауту (Backlight), и яркость подсветки (Brightness) что актуально при питании тестера от аккумуляторов. Если Backlight = on, подсветку будет гореть всегда.
Так же можно настроить громкость звуковых сигналов (Sound) при нажатии на клавиши и в случае завершения тестов.
Далее, можно включить/выключить модуль ключей для подачи питания (Power). Если Power = on, то при тестировании логических микросхем и микросхем памяти питание на них будет подаваться через ключи модуля (иначе, они будут запитаны непосредственно с выводов микроконтроллера через токоограничивающие резисторы). Вообще, управлять модулем ключей можно непосредственно перед тестированием на экране «вставьте микросхему». В настройках задаётся значение по умолчанию.
Модуль питания имеет 16 ключей, подающих «землю» и 8 ключей, подающих +5В на тестируемую микросхему. Чтобы тестер определил, какой ключ куда подсоединён, необходимо перейти в пункт «Configure». Важно! Перед выполнением конфигурирования в ZIF-панель должна быть пуста (в ней не должно быть микросхем). Тестер поочерёдно переберёт все ключи и определит, к каким выводам панели они подсоединены. Результат отобразится следующим образом:
Если модуль ключей отсутствует, не подключён или нераспознан по каким-либо причинам, тестер сообщит об этом:
Процедура конфигурирования модуля ключей должна выполняться обязательно при его первом подключении. Далее, конфигурация хранится в энергонезависимой памяти микроконтроллера. Выполнять переконфигурирование имеет смысл только при изменении схемы подключения ключей либо после обновления прошивки тестера. После конфигурации ключей тестер готов к работе.
Экран информации
Последний пункт меню About показывает экран с версией текущей прошивки. Так же тут можно увидеть количество микросхем в базе тестера.
Подключение к ПК и софт
Тестер подключается к компьютеру напрямую через miniUSB-разъём. Для работы потребуется установить драйвер для CH340G (преобразователь USB-UART).
Программное обеспечение позволяет
Программа написана на Java и требует Java Runtime версии не менее 8. При запуске под ОС Windows требуется 32-битная версия JRE, которую можно взять, например, установив среду Arduino.
Также есть режим ручного теста.
Написание тестов
Язык написания тестов подробно описан в этой статье.
Примеры исходных кодов некоторых тестов доступны на github
Тестер интегральных схем
Обычно есть несколько основных причин, которые могут вызвать отказ цепи. Возможно, разрыв цепи или неисправна какая-то деталь, возможно, что-то смонтировано неправильно. Все эти неисправности можно проверить, идентифицировать и исправить. Но что произойдет, если выйдет из строя микросхема, и как проверить, работает ли она должным образом?
Микросхему можно заменить на другую, проблема, однако, в том, что вы все равно не узнаете, неисправна микросхема или нет.
Чтобы решить этот вопрос, мастер решил сделать тестер IC, который мог бы протестировать несколько обычных операционных усилителей. Он тестирует операционные усилители LM358, LM386 и LM741.
В каждом тесте используется светодиод, который мигает, показывая, правильно ли работает IC. Если светодиод горит, значит, микросхема работает некорректно.
Шаг первый: принцип работы
Мастер включил в схему 3 тестера для разных ИС операционных усилителей. Питается тестер от 9В. Питается схема разными способами, в том числе от батареи 9В.
Для Vactrol / оптопары, при исправности, светодиод должен просто гореть.
Работа тестера операционных усилителей заключается в использовании компаратора напряжения внутри операционного усилителя. Они имеют инвертирующий (-) и неинвертирующий (+) вход и выход. Вы можете подключить их таким образом, чтобы генерировать прямоугольную волну на выходе, которая приводит к миганию светодиода. Операционный усилитель 358 имеет 2 компаратора, поэтому для тестирования этой микросхемы есть 2 светодиода.
Диаграммы для каждой ИС показывают инвертирующие и неинвертирующие входы вместе с выходом. Это та часть ИС, которая тестируется схемой.
Тестер можно использовать и для тестирования других операционных усилителей. Например, если вы хотите протестировать операционный усилитель 5532, просто подключите его к цепи LM358.
Проверка микросхемы на исправность
При работе с электронными схемами часто требуется проверить исправность микросхем и ее составных частей, не выпаивая при этом их из платы. Для этой цели существуют несколько методов определения, начиная с визуального осмотра, заканчивая прозвоном с помощью специальных приборов. Наиболее надежной и доступной является проверка с использованием мультиметра.
Что такое мультиметр?
Мультиметр — это универсальное комбинированное измерительное устройство, которое объединяет функции нескольких измерительных устройств, то есть измеряет практически все показатели цепи. Самый маленький набор функций мультиметра — это измерение напряжения, тока и сопротивления. Однако современные производители не останавливаются на достигнутом, а вместо этого добавляют ряд функций, таких как емкостное измерение конденсаторов, частоты тока, проверка диодов (измерение падения напряжения на pn-переходе), звуковых датчиков, измерений температуры и измерения определенных параметров транзистора, встроенный генератор низких частот и многое другое.
Проверка электросхемы
Мультиметр может быть:
Устройство микросхемы
В составе микросхемы встречаются радиоэлементы, которые проверяются различными способами.
Конденсаторы, резисторы и диоды
Мультиметром можно проверить работоспособность конденсатора микросхемы, подключив прибор к его выходам. В очень короткий период времени значение сопротивления, отображаемое на устройстве, должно увеличиться с нескольких единиц до бесконечности. При изменении положения щупа также следует обратить внимание на это изменение.
Чтобы узнать, работает ли резистор в цепи должным образом, необходимо определить его сопротивление. Значение этого атрибута должно быть больше нуля, но не бесконечно большим. Если показатель на дисплее прибора не равен нулю или бесконечен во время теста, резистор работает нормально.
Испытание резистора
Процесс проверки диодов не очень сложен. Сначала необходимо определить сопротивление между катодом и анодом в одном порядке, затем изменить положение черного и красного проводов устройства. Работоспособность диода будет указываться стремлением к бесконечности числа, отображаемого на экране.
Индукционные катушки, тиристоры и стабилитроны
Чтобы проверить катушку на наличие неисправностей, также может понадобиться мультиметр. Если провод в мотке где-нибудь оборвется, устройство обязательно подаст сигнал. Все, что нужно сделать, чтобы проверить катушку, — это измерить ее сопротивление: оно не должно быть бесконечным. Стоит помнить, что не все доступные сегодня мультиметры могут проверять индуктивность.
Если необходимо определить, исправен ли такой компонент в микросхеме, как тиристор, необходимо выполнить следующие шаги:
Шлейф
Важно! Кабель состоит из тонких медных проводов, которые легко ломаются, поэтому шлейф не должен сгибаться.
Проверка микросхемы
Сложность проверки во многом зависит не только от метода, но и от устройства и особенностей конструкции микросхем. В конце концов, эти детали электронных вычислительных устройств, хотя и имеют одинаковые принципы построения, часто сильно отличаются друг от друга.
Важно! Напряжение, подаваемое на микросхему (микроконтроллер), не должно превышать нормальное значение или, наоборот, быть ниже требуемого уровня. Предварительная проверка может быть проведена на специально подготовленной испытательной доске.
Проверка стабилизатора
Электронные компоненты, такие как стабилитроны, выглядят как диоды, но их использование в радиотехнике несколько иное. Стабилитроны обычно используются для стабилизации питания в цепях малой мощности. Они подключены параллельно с нагрузкой. Когда напряжение слишком высокое, стабилитрон пропустит свой собственный ток, вызывая падение напряжения. Эти компоненты не могут работать при высоких токах, когда начинается нагрев, так как это приводит к тепловому отказу.
Весь процесс похож на то, как проверяют диод. Это можно сделать в режиме тестирования резистора или диода с использованием обычного мультиметра. Как и диод, работающий стабилитрон может проводить ток в одном направлении.
Как проверить микросхему мультиметром
Первое и самое важное правило: можно проверять только полностью отключенную цепь, ни при каких обстоятельствах нельзя подключаться к проводам под напряжением.
Микросхема с помощью мультиметра проверяется по следующему алгоритму:
1. Устанавливается щуп в разъемы мультиметра:
— Красный штекер щупа в гнездо VΩmA
— Черный щуп в разъеме COM
2. Устройство включается поворотом регулятора, выбирается нужный режим, отмеченный нужным условным знаком. После этого на экране устройства должны отображаться цифры.
Как проверить работоспособность радиодеталей внешним осмотром
Внешний осмотр платы проводится в случаях, когда под рукой нет никаких приборов. Надежность этого способа не так велика. Если внимательно присмотреться к каждому элементу, есть вероятность обнаружить видимые дефекты. Например, это может быть сгоревший контакт или физическое повреждение Такой метод проверки устраняет необходимость в специальном оборудовании с мультиметром. Если дефекты видны невооруженным глазом, никакое оборудование не может быть использовано.
Важно! В противном случае все же придется прибегнуть к помощи специального оборудования.
Меры безопасности
При использовании мультиметра необходимо строго соблюдать следующие правила электробезопасности:
Часто для проведения ремонтных и монтажных работ в радиоэлектронике требуется проверить работоспособность элементов платы. Выпаять и проверить каждый из них отдельно не представляется возможным, поэтому нужно знать, как проверить микросхему мультиметром, не выпаивая. Мультиметровая проверка будет наилучшим выбором. Это универсальный прибор, который прост в работе и доступен большинству пользователей.