Теперь, когда на рабочем столе лежит открытое устройство, готовое к диагностике и ремонту, наконец-то настало время применить освоенные знания. Обнаружение неполадки — основа ремонта. Заменить вышедший из строя транзистор — пятиминутное дело, но на обнаружение неисправности уходят часы или дни труда.
Общая методология ремонта лежит в уменьшении количества входных переменных для исключения из подозрения максимального количества узлов и сосредоточении на наиболее вероятной проблемной области. Придётся провести измерения, применить логику с интуицией, постепенно сузить фокус до конкретного неисправного компонента или компонентов. С чего начать? Это зависит от симптомов неисправности. Рассмотрим их.
В этом уроке рассмотрим общую «векторную» методологию поиска неисправностей в различных устройствах. Разберём наиболее эффективные последовательности по шагам к неисправному компоненту и часто используемые диагностические приёмы.
Время чтения: 12 минут
Что-то сломалось? Починим. Ведь это очень просто!
Одни мастера предпочитают искать неисправность, начиная с выходных каскадов, двигаясь к входным цепям. Другие ремонтники предпочитают начинать исследование со входных цепей. Какой метод лучше? Подходит любой.
Подход «от выхода к входу» особенно полезен, когда выходной сигнал есть, но не нормальный. Часто подобные неполадки возникают в выходных каскадах и их драйверах, потому не имеет смысла искать неисправность там, где она отсутствует.
Если на вход выходного каскада — усилителя мощности, приходит неискажённый сигнал, а в динамиках звук слаб и искажён, то неисправность в выходном каскаде. Если на выходе полностью отсутствует, то есть смысл применить подход «от входа к выходу». Зачастую неисправности происходят во входных кабелях, разъёмах, селекторах сигнала из-за окисления, а также в первичных усилительных транзисторах и микросхемах, легко выходящих из строя из-за некорректной коммутации сигнальных кабелей.
Во многих случаях наиболее эффективным является гибридный подход. Начните с выходных цепей и пройдите на несколько этапов назад по ходу передачи сигнала. Если не обнаруживается, перейдите к входным цепям и пройдите на несколько этапов вперёд по ходу передачи. Таким образом сможете покрыть почти 100% возможных неисправностей, чаще остальных возникающих либо во входных цепях, подверженных риску повреждения из-за некорректной коммутации сигнальных кабелей, либо в выходных цепях, подверженных риску выхода из строя из-за перегрузки или короткого замыкания на выходе.
Цифровые устройства предлагают мощную подсказку, помогающую определить направление действия: движется ли счётчик времени? Если движется, устройство получает данные: с диска, карты памяти или внутренней памяти. Минимум большая часть «цифры» работает. Тогда используйте метод «от выхода к входу». Если счётчик не движется, поиск неисправности ведите «от входа к выходу».
При ремонте радиочастотных устройств начинайте поиски неисправности только по методу «от входа к выходу», так как радиочастотная аппаратура может иметь множество каскадов преобразования сигнала, гетеродинов, фильтров, элементов коммутации. В определённый момент поиска «от входа к выходу» обнаружите отсутствие сигнала гетеродина, сильное затухание в неисправном фильтре или подобные явления.
Пользуйтесь принципиальной схемой
Помните о важности использования электрической принципиальной схемы! Тогда не придётся проверять каждый компонент в устройстве. Вместо этого сосредоточьтесь на определённой области и рассматривайте её покаскадно.
Контрольные точки (test points, TP) очень эффективны при поиске неисправностей. Вы можете увидеть test points в подозреваемой области, с помощью схемы узнать данные, какой сигнал должен быть в точках, а с помощью мультиметра с осциллографом произвести измерение и узнать, что происходит в контрольных точках в действительности.
Иногда контрольные точки на плате, помимо маркировки, подсказывают тип отображаемого сигнала. К примеру, «amp gain», или «reset». Проверка в этих точках поможет сэкономить массу времени при поиске неисправности.
Если сигнал в контрольной точке соответствует требуемому, значит, вероятнее всего, каскад целиком исправен, нет необходимости производить исследование. Если уровень или форма в контрольной точке не соответствует требуемому, то следует произвести измерение и проверку работоспособности наиболее ненадёжных электронных компонентов: в подавляющем большинстве случаев это будет либо электролитический конденсатор, либо активный элемент — транзистор, диод или микросхема. За небольшими исключениями: кварцевыми резонаторами и высоковольтными трансформаторами, другие компоненты, выходящие из строя, вероятно, являются жертвами слишком большого пропущенного тока, потому не служат собственно источником неполадки.
Диоды и стабилитроны представляют собой особый случай. Хотя они не активны в смысле усиления, они являются полупроводниковыми компонентами, подверженными аналогичным видам отказов, что и транзисторы. Большинство мастеров считают их активными элементами, потому проверяют, прежде чем диагностировать более надёжные компоненты, такие как резисторы, катушки индуктивности, твердотельные конденсаторы.
Стабилитроны, рассеивающие избыточную мощность в виде тепла, особенно склонны к выходу из строя. Замена маркированного стабилитрона несложна, поскольку узнать номинал компонента легко по номеру. Стабилитроны, не имеющие маркировки, заменить и подобрать проблематичнее, если схемы отсутствует. Каким должно быть напряжение стабилизации? Точно узнать невозможно, но сделать обоснованное предположение — легко.
Напряжение стабилитрона будет определённо меньше измеряемого на перегоревшем стабилитроне, потому что смысл стабилитрона в снижении напряжения до номинального. Теоретически напряжение стабилитрона бывает на 1В меньше приложенного напряжения, но скорее, разница измеряется в вольтах.
Ищите электролитические конденсаторы в цепи, регулирующие стабилитрон. Напряжение стабилитрона будет меньше номинального напряжения конденсаторов. Хотя бы на 2В меньше, так как немногие разработчики настолько глупы, чтобы включать электролитический конденсатор на пределе его рабочего напряжения. Хотя существует широкий диапазон значений стабилитрона, большинство схем используют 3.3, 5, 6, 9 или 12 вольт. Разумно ожидать, что большинство найденных стабилитронов будут иметь одно из значений.
Микропроцессорные схемы обычно используют 5 или 3.3 вольта. В усилителях мощности звука стабилитроны используются для установки смещения выходных транзисторов, и вычислить правильное значение непросто. К счастью, есть второй «референсный» канал, где, вероятнее всего, стабилитрон будет исправен. Но, наиболее лучшим подходом является взятие данных из принципиальной схемы, если она, конечно, имеется.
Причина и следствие
Когда обнаружите неработающий каскад, не спешите его обвинять! Убедитесь, что он получает питание и сигналы, необходимые для выполнения своей работы. И, действительно, глупо винить транзистор, не выполняющий свои функции, если он не получает питания, или смещение слишком большое, или другой каскад не включает его, или не обеспечивает надлежащий входной сигнал.
Но, к сожалению, в сложных электронных устройствах причина неисправности и её следствие не всегда ясны. Когда кажется, что сигнал или напряжение отсутствуют, это связано с неполучением его каскадом, а неисправный компонент замыкает его на землю. Или другой компонент в обрыве, не даёт сигналу попасть на активный элемент.
Как определить? Если между каскадом-источником сигнала и проверяемым каскадом стоит резистор, проверьте наличие сигнала на его выводе со стороны источника. Резистор ограничивает силу тока, а чем больше значение сопротивления, тем большего ограничения следует ожидать. Несколько ом практически не изменят картины — сигналы будут примерно одинаковыми с обеих сторон, но килоом (1000 Ом) или больше наверняка дадут эффект.
Вы должны увидеть входной сигнал на «дальнем» выводе резистора, если даже исследуемый каскад «заваливает» его на землю. Если нет, то каскад-источник сигнала ничего не посылает на вход исследуемого каскада — надо искать неисправность в другом месте. Конденсатор может обеспечить изоляцию для сигналов переменного тока. Это зависит не только от ёмкости, но и от задействованных частот. Чем выше частота, тем конденсатор меньшей ёмкости требуется для её передачи, поэтому тем меньшее ограничение получите для данного значения ёмкости.
Самый быстрый и простой способ проверить ряд каскадов — посмотреть на их выходы. Если сигнал на выходе требуемый, входной тоже будет требуемым, верно? Да! А вот обратное неверно: входной сигнал бывает требуемым, а выходной — каким угодно. Уровни входного сигнала в некоторых каскадах бывают настолько малы, что даже высокое сопротивление зонда осциллографа может уменьшить или иным образом изменить их, заставляя вас думать, что сигнал неверный, хотя в действительности нет.
Если выходной сигнал исследуемого каскада выглядит некорректным, то проверьте вход, чтобы выяснить, почему. Существуют необычные конфигурации узлов, сбивающих с толку. В то время как большинство схем просто подают сигнал с выхода одного каскада на вход следующего, существуют схемы, где помимо сигнальной передачи требуется чёткая синхронизация между каскадами (драйверы сервоприводов с обратной связью, контуры фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ, PLL) и множество других). Отсутствие синхросигнала или его некорректность может серьёзно изменить работу схемы, даже при абсолютной корректности передаваемого между каскадами сигнала. Возможно, вам потребуется досконально изучить схему устройства, чтобы выяснить принцип её работы.
При отслеживании пути прохождения в любом направлении также имейте в виду, что ненадёжные соединения являются основной причиной потери. Может показаться очевидным, что соединение либо есть, либо нет. Но не совсем так. Особенно в тех случаях, когда речь идёт о слабых сигналах; окисление и холодные паяные соединения могут действовать нелинейно, проявлять полупроводниковые свойства, а также не пропускать сигнал, пока напряжение не поднимется выше определённого уровня. Выше некоторого уровня электроны прокладывают себе путь через барьер окисла, тогда возникает проводимость. Может случиться так, что проверяете подозрительное соединение с помощью омметра, и оно выглядит исправным, но может не пропускать сигнал на уровне микро- и милливольт! Автор статьи видел, как это происходило много раз с совершенно нормальными на вид паяными соединениями, передающими звук от магнитных головок, звукоснимателей и микрофонов — а сила у него небольшая.
Измерение сопротивления мультиметром, безусловно, полезно, но проверка сигнального прохождения с помощью осциллографа — полезнее во сто крат! Как только убедитесь, что выполнены все условия передачи, и входной сигнал на входе каскада присутствует, а на выходе отсутствует или неверен, понимаем, что неисправен компонент в каскаде, и пришло время начать их проверять.
Если не видите вздутых конденсаторов, первоочерёдно займитесь проверкой активных электронных компонентов.
Если обнаружите сгоревший резистор, будьте уверены: произошло подобное потому, что неисправный активный компонент пропустил через резистор повышенный ток. Резисторы не обугливаются во время нормальной работы. Иногда детали проверяют прямо в цепи, но обычно влияние других компонентов искажает точность измерения, и приходится выпаивать подозрительную деталь перед проверкой. Возможно, потребуется потратить достаточно много времени на выпаивание и проверку компонентов, но если диагностика была проведена верно, то неисправный компонент находится конкретно в этом узле.
Успешный ремонт начинается не с замены деталей, а с точной диагностики. Понимание структуры сигнального пути, использование схемы, анализ контрольных точек и применение логики позволяют быстро локализовать неполадку, не тратя время на случайную проверку всех компонентов подряд. Осциллограф, мультиметр и холодная голова — ваши главные инструменты.
Помните: искать нужно не «что сгорело», а почему это произошло. Последовательный, обоснованный подход к поиску неисправностей — это не только способ сэкономить время, но и единственный путь к стабильному, надёжному результату.
