Сигнатурные анализаторы.

Сигнатурные анализаторы.

Сигнатурные анализаторы – это локализаторы неисправностей на ком­понентном уровне. Для диагностики и ремонта сложных электронных плат и модулей обычно применяют традиционное лабораторное оборудование: мультиметры, тестеры осциллографы, специальные диагностические платы и т.д. Работа с этим оборудовани­ем требует подачи питающего напряжения на дефектные платы и мо­дули, а это небезопасно, и часто может привести к выходу из строя ис­правных узлов модуля. Для работы с этими приборами требуется наличие документации, при­нципиальных схем, сборочных чертежей, и требуется специалист высокой квалифи­кации. Все это не способствует быстрому и качест­венному выполнению ремонта и диагностики электронного оборудования. Для решения вышеуказанных проблем существует универ­сальное ремонтное оборудо­вание – сигнатурный анализатор, способный обеспечить быстрый и качественный ре­монт радиоаппаратуры силами сервисного персонала средней квалификации, даже не имея документации.

Основной объем оборудования оргтехники и компьютерной техники, обслуживанием и ремонтом которой занимаются  ремонтные службы предприятий - импор­тного производства, и при ее диагностике персонал служб сталкивается с огромным разнообразием импор­тных компонентов, на которые отсутствуют технические описания и схемы. Эти проблемы усугубляются полным или частичным отсутствием ремонтной документации. Рассматриваемые в данной статье локализаторы неисправностей позволяют быстро и без использования документации и описаний определять неисправности в аналоговых и цифровых электронных платах. Отечественная промышлен­ность в предыдущие годы уже использовала специализиро­ванные программируемые стен­ды для диагностики серийных электронных изделий, а также различные усовершенствован­ные тестеры и пробники для поиска неисправностей в период их эксплуатации. Но резкое увеличение плотности монтажа и очень быстрая модифика­ция электронных изделий сде­лали программируемые стенды экономически неэффективными даже в серийном производстве.

Из опыта зарубежных произво­дителей тестового оборудова­ния известно, что у них активно используются локализаторы неисправностей на ком­понентном уровне - сигнатурные анализаторы. Например, английская ком­пания Polar instruments ltd поставляет на рынок прибор POLAR T3000, который показал себя очень эффек­тивным средством для поиска неисправности в электронных изделиях любой сложности, и, по настоящее время, широко использу­ется сервисными центрами для диагностики материнских,  плат периферийных устройств, промыш­ленных контроллеров и специа­лизированной аппаратуры (ком­пания Polar instruments ltd поставляет на рынок приборы POLAR T3000, POLAR PFL760 и POLAR PFL780 в Россию, Белоруссию, Украину, Казах­стан). Прибор POLAR T3000 позволяет тестировать цифровые и анало­говые платы без демонтажа ком­понентов и без подачи питающего напряжения. Прибор сам подает сигналы безопасного уровня и частоты, необходимые для построения сигнатуры, которая выдается на экран прибора в графическом виде (сигнатуры для различных компонентов име­ют различную форму и легко распознаются). При любой неисправности сигнатуры компонентов резко меняют фор­му (меняются наклоны сигнатур и диаметры эллипсов, эти изменения зависят от номинала тестируемых компонентов, поэтому процесс определения неисправности визуально прост и сводится к сравнению сигнатур, получаемых от проверяемого из­делия, с эталонным изделием).

Российское предприятие «Совтест ATE» разработало аналогичный прибор - локализатор неисправностей на компонент­ном уровне SFL2500 и его модернизированный вариант SFL3000 (рис. 1), который является простым, универсальным и высокоэффективном тесто­вым оборудованием. Прибор, по утверждению изготовителя, соответствует требованиям и рекомендациям стандартов ассоциации IPC, технология производства приборов SFL2500 предусматривает контроль качес­тва на всех этапах производства. При этом используется тестовая систе­ма с летающими пробниками для тестирования печатных плат (ELX6146), система авто­матического оптического контро­ля (AOI) собранных модулей (M22XCL),  тестовая система с летающими пробниками для внутрисхемного тестирования собранных электронных моду­лей (PILOT) и анализатор про­изводственных дефектов (TR 310). Приборы под­вергаются испытаниям на ус­тойчивость к климатическим и механическим воздействиям. Для этого используются имею­щиеся на нашем предприятии климатическая камера YCL 6003 фирмы Votch и вибростенд TU 51120 фирмы Tira.

Рис. 1. Локализаторы  неисправностей SFL1500, SFL2500, SFL3000

Прибор SFL2500 использует метод ана­логового сигнатурного анализа (ASA), но иногда этот метод назы­вают VI (напряжение - ток). Прибор выводит на цвет­ной TFT-экран сигнатуру (вольтамперную характеристику) анализируемой цепи, которая сравнивается с эталонной сигнатурой, полученной от исправной аналогичной цепи (эталонная сигнатура может быть получена от анализа исправного модуля (прибор имеет два канала) или из альбома эталонных сигнатур, который поставляется с прибором. От­личие сигнатуры проверяемой цепи от эталонной свидетельствует о наличии дефектов в анализируемой дан­ной цепи. Сравнение сигнатур выполняется прибором автоматически, прибор лишь сообщает результат срав­нения. Допуск различия сиг­натур задается оператором и определяет любую нужную глубину сравнения. Сигнатурой резистора яв­ляется прямая линия, наклон которой пропорционален сопро­тивлению резистора. Конденсаторы и катушки индуктивности формируют сигнатуру в виде ок­ружности. Полупроводники про­изводят сигнатуры с «коленом». Когда компоненты объединены в схеме, то результирующей сигнатурой будет составная результирующая индивидуальных сигна­тур. Наклон сигнатур, диаметр эллипса зависят от номинала тестируемых компонентов. С помощью метода аналогово­го сигнатурного анализа можно локализовать неисправности в электронных модулях, не имея их принципиальной схемы и даже не зная их назначения, что особенно важно при ремонте импортного технологического оборудования, на которое в по­давляющем большинстве случаев отсутствует документация.

Встроенный функциональный генератор позволяет оценить работоспособность ключевых компонентов, таких как тран­зисторы,  тиристоры,  оптроны и т.д. не выпаивая их из схемы и не повреждая ее печатных проводников. При этом выход генератора подсоединяется к управляющему выводу тестиру­емого элемента, а по соответс­твующей сигнатуре определяется ее годность. Генератор имеет ступенчатое управление частотой и полярностью, а также плавную регулировку уровня и длитель­ности импульсов. Анализ сигнатур позволяет оценить все типы элементов: аналоговые, цифровые, элект­ромеханические и т.д. Напри­мер,   большинство  дефектов цифровых микросхем проявля­ется изменением характеристик входных /выходных каскадов, обрывами или утечками, а неис­правность трансформатора или электродвигателя выражается в изменении сигнатуры вследствие изменения сопротивления или индуктивности обмотки. Кроме того, ASA зачастую единствен­ный способ проверки неизвест­ных заказных микросхем.

При помощи прибора SFL2500 можно проверить не только соб­ранную плату, но и отдельные элементы (микросхемы, тран­зисторы, конденсаторы, диоды и т.д.) перед их установкой на плату. Доступ к цепям тестируемого устройства осуществляется с по­мощью игольчатых щупов. Дополнительно прибор может быть оборудован внешним сканером, который для подключения к контактам позволяет использо­вать клипсы для микросхем или разъемы. Анализируя цепи, прибор автоматически поочеред­но анализирует каждую цепь и останавливается на первой неис­правной. Клипсы могут постав­ляться практически для любых корпусов ИМС, в том числе и для микросхем отечественного производства. Прибор компактен (264 х 150 х 247мм) и имеет небольшой вес (5 кг), а электропитание осуществляется от аккумуляторной батареи.

Прибор SFL2500 обеспечивает авто­матическое сравнение прове­ряемого модуля с эталонным и сообщает результат тестиро­вания по принципу исправен/неисправен, имеет высокую производительность. Прибор позволяет диагности­ровать любые виды электронных компонентов и их комбинации, прост в освоении и эксплуатации. Поиск неисправностей может осуществлять ремонтный персо­нал со средней квалификацией, а сигнатурный анализ не требует наличия электри­ческой схемы изделия и технической документации. Тестирование производится без подключения питания к проверяемым и эталонным из­делиям, а поиск неисправности не тре­бует выпаивания компонентов из печатной платы, и не повреждает ее печат­ные проводники.