Устройство для диагностирования радиоэлектронной аппаратуры Советский патент 1987 года по МПК G01R31/28 G01R31/04 

Изобретёмис относится к области контроля и диагностирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и может быть использовано для локализации неисправностей смонтированных печатных плат устройств измерительной и вычислительной техники, в том числе функциональных модулей микропроцессорных систем.

Целью, изобретения является повышение производительности труда за счет умень- 1пения времени локализации дефектов.

На чертеже изображена структурная схе- ма предлагаемого устройства.

Устройство содержит формирователь 1 импульсных воздействий, первый бесконтакт- Hbiii датчик 2 тока, регулируемый усили- тель 3 импульсов, блок 4 расширения им- пульсов, блок 5 регулирования коэффициен- га, усиления, а также второй бесконтакт- Н1.1Й датчик 6 тока, усилитесь 7 импульсов, второй блок 8 рас иирения. импульсов, псреключате.пь 9 режимов работы, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 10 и цифровой отсчетный блок 1 1. Выход датчика 2 тока соединен с сигнальным входом регу- .тируемого усилителя 3, выход которого че- Р(.З блок .4 расширения импульсов соединен с АЦП 10. Выход АЦП 10 соединен с входом цифрового отсчетного блока I. Второй бесконтактный датчик 6 тока через уси- ,-|ите. 1ь 7 импульсов и второй блок 8 расширения импульсов соединен с первым входом переключателя 9 режимов работы, второй в.чод которого соединен с выходом блока 5 регулирования коэффициента усиления, а выход подключен к входу регулирования коэффициента усиления усилителя 3.

. Датчик 6 тока может быть выполнен в виде катушки индуктивности, намотанной на тороидальный сер;|ечннк из ферромагнитного м.атериала, причем внутренний диаметр тора с учетом толн.и1ны намотки обеспечивает возможность пасадки датчика на туп формировате. 1я. .

Усилители 3 и 7 - стандартные микросхемы, например, серий 140. 174, блокп 4и 8 расширения импульсов представляют собой амплитудные детекторы, а блок 5 - регулируемое сопрот ивление.

В качестве фор.мпрователя I и.мпульсных воздействий может быть испо. 1ьзован ческий генератор типа .А.МЦ-0549, выпуска - емый серийно, а в качестве датчика 2 тока - бесконтактный датчик тока от серийно вы- пускае.мых приборов, например тиПа 1Й4315-03.

Контролируемый объект 12 содержит различные радиоэлектронные элементы 13.1 - 13.п (например, .микросхемы). Э,1ектрическое соединение группы элементов представляет собой узел. На чертеже показан один узел: в. котором объединены выход элемента 13 и входы (п -1)-го элементов 13.1 -13. п. Выход генератора I соединен с выходом 14 устройства.

0

5

0

5

0

5

Устройство работает следующим образом.

Предварительно (на первом этапе испытаний) с помощью традиционных средств функционального контроля - специальных стендов, логических и сигнатурных анализаторов, логических индикаторов воспринимают и анализируют входные сигнал.ы объекта контроля и сигналы его внутренних узлов. По результатам первого этапа испытаний определяют узел электрической цепи, к которому подключен неисправный элемент. Однако электрическое сое.цинение п раз личных или однотипных элементов не позволяет ВЫЯВИТЬ; какой из элементов или участков ветви узла содержит дефект, например, пусть неисправность заключается в пробое входа второго элемента 13.2 па общий полюс источника питания. Потенциал узла равен нулю и показания логического индикатора в любой ветви узла одинаковы. Для определения неисправного элемента необходимо контролировать ток в каждой из -ветвей, подключенных к узлу. Ток ветви, содержащей неисправность, максимален.

Контроль тока и локализацию дефекта

производят бесконтактным способом на втором этапе испытаний. При этом фор.ми- рователь 1 импульсных воздействий подключают к контролируемому узлу объекта 12 п возбуждают узел периодической последовательностью импульсов большой скважности, переключатель 9 режи.мов работы переводят в положение «1. С. помощью бесконтактного датчика 2 прослеживают в нет- вях уз„1а распределение тока, потребляемого от формирователя I. Регулируемый усилитель 3 выполняют таким образом, что коэффициент Ki передачи напряжения U:i, поступающего на сигнальный вход усилителя от датчика 2, обратно пропорционален напряжению на входе регулировки усилителя. Регулирующее напряжение Us, снимаемое с блока 8, прямо пропорционально току iv. вытекающему из формирователя 1 и преобразуемому и напряжение датчиком 6; U8 К..Ь, где Ки - коэффициент преобразования тока цепью, содержащей дат чик 6, усилитель 7 и б.юк 8. Коэффициент

передачи 2 равен

усилителем

сигнала от датчика

K;i (UsT - (K,l Iv)Так как папряжепие U-j датчика 2 прямо пропорционально току lu ветви, контролируемой этим датчиком, U-j (К - коэффициент .преобразования датчика 2), то вы- .ходное напряжение усилителя 3 U;

К-.Ь - jv-j- пропорционально отношению токов:

1

гока и контролируемой ветви к суммарному току узла, с которы.м контролируемая ветвь соединена.

Применение б.-юкоз 4 и 8 расп ирения ИМПУЛЬСОВ обусловлено следующим: бескон

тактмые датчики 6 тока реагируют на изменение напряженности магнитного поля, создаваемого контролируемым током вокруг проводника. Выходной сигнал датчика пропорционален производной от тока и при воз- буждении узла импульсами прямоугольной формы обладает малой длительностью. Для преобразования выходных сигналов датчиков 2 и 6 в импульсы напряжения достаточных амплитуды и длительности служат соответственно усилилмтели 3 и 7 и блоки 4 и 8. При достаточно высоком быстродействии усилителей 3 и 7 и АЦП 10 необходимость в б.1оках расширения импульсов отпадает.

Сигнал с выхода регулируемого усилителя 3, пропорциональный отношению токов. ,расширяется с помощью блока 4 расширения импульсов и преобразуется в код АЦП 10. Результат преобразования отношения токов, отображаемый на цифровом отсчетном блоке И, сравнивается операто- ро.м с номинальными значениями отношений, а по результатам сравнения оператор формирует суждение о дальнейшем направлении поисков или о характере и местонахождении дефектов.

При отсутствии дефектов распределе- ние токов в ветвях контролируемого узла не отличается от распределения, заранее рассчитанного или измеренного в аналогичном узле заведомо исправного устройства.

Например, если в контролируе.мом узле соединены выход одного элемента ТТЛ ти- па, находяш.егося в состоянии «О, и входы (п-1)-го других аналогичных элементов, то суммарный ток нагрузки формирователя I не превышает

Ij- laax о + (fl) sx

где Ьыхс С--«О. IА - максимальный выходной ток элемента в состоянии «О (ток короткого замыкания выходного транзис тора ТТЛ элемента); 1вх X 1 мА - средний входной ток ТТЛ элемента при переключении уровня входного наряжения из «О в При (п -1) 10, Iv«110 мА. Поэтому при отсутствии дефектов практически весь ток потечет в ветвь, соединяющую выход элемента с узлом, и показания отсчетного блока 11 близки к 90%, если датчиком 2 .контролируется эта ветвь, 8 остальных (п - 1)-х ветвях отношени : Ьх/К мало и при контроле этих ветвей показания отсчетного устройства близки к 0%.

Если же из-за дефекта монтажа од на из указанных (п-1)-х ветвей соединена накоротко с нулем, то суммарный ток, потребля- е.мый узлом от формирователя 1. существенно возрастает

Ivss Ux.-v-f 1кз+(п-),

где1кзЛ;;1А - ток в короткозамкнутой ветви (значение тока ограничено сопротивлением цепи и внут

0

5

5

0

5 0

5

0

5

ренним со тротив.чением формирователя 1.

,| .А. При этом конгроль вегви. соединенной с выходом элемента, дает показания 10% от Г. а конгроль ветви, содержа шей дефект,- 90% от I-. что однозначно указывает на характер дефекта и его местоположе ние.

Если распределение токов практически не отличается от расчетного, но показания средств контроля уровней напряжения (например, логического индикатора) свидетельствуют о наличии константной неисправности в узле, то дефект находится в ветви, которой соответствует максимальное значение отношения токов, а именно в ветви, соединяющей выход элемента с узлом. Отно- пение токов в этой ветви изменится на 9%, что может оказаться незамеченным при обычно невысокой точности бесконтактных измерений. Однако постоянство результатов измерения отношений в других ветвях (отношения токов, для которых как и прежде близки к нулю) при константном характере неисправности в узле указывает на место дефекта в ветви с максимальным значением отношения токов.

Если же дефект заключается в коротком замыкании двух 1|дентичнь х рассмотренному ранее узлов, то суммарный ток удваивается и распределение токов окажется иным (50% для ветвей, соединяющих выходы элементов). После определения ветви, содержащей дефект, датчиком 2 фиксируется участок этой ветви, на котором резул1 тат измерения отношения токов скачкообразно изм.еняется. В указанном примере до точки короткого замыкания oTHonie- ние токов равно 50%, после точки короткого замыкания - нулю. При наличии дефектов большей кратности, дефектов, связанных с частичным пробоем .элементов, распределение токов принимает еще более сложный характер.

Применение известного устройства с бесконтактным измерением тока требует регулировки чувствительности для- каждого из примеров, так как динамический диапазон канала измерения обычно невелик .го 20 дБ), нормируемая погрешность достигает 25%. а обнаружение и локализация дефектов без подстройки чувствительности канала практически невозможны. Большое разнообразие характеристик узлов и дефектов обуславливает необходимость частой перенастройки устройств, что гребует значительных затрат времени.

В диагностируемом объекте дефекты могут возникнуть в уз. шх. возбуждаемых одним из элементов объекта. Например, если при отработке тестовой прси раммы э.пемент 13.1 периодически переключается, то локализация дефекта может выполнена без формирователя 1 импульсных поздействий. Для этого бесконтактный датчик в огсиоди- нясгся от формпроваге.-|я 1 и нодключаегся

к выходу элемента 13.1, являющегося источником стимулирующих импульсов для контролируемого узла. В остальном процедура локализации дефекта идентична указанной. Для удобства применения бесконтактный датчик 8 тока может быть выполнен 6 виде зажима («клипсы).

Предлагаемое устройство может быть использовано и в обычном режиме измерения ГОКОВ с ручной регулировкой чувствительности. Для этого переключатель 9 режимов работы переводится -.в положение «И, регулировка чувствительности канала измерения осуществляется с помощью блока 5 регулирования коэффициента усиления, в этом режиме на. цифровом отсчетном блоке II индицируется результат преобразования в код не отношения токов, а собственно значения тока, воспринимаемого бескон- , тактным Датчиком 2.

Формула изобретения

Устройство для диагностирования радио- элeкtpoннoи аппаратуры, содержащее формирователь импульсных, воздействий, соединенный с выходом устройства, первый бесконтактный датчик тока, регулируемый усилитель импульсов, блок регулирования коэффициента усиления, первый блок расшире- ния импульсов, аналого-цифровой преобразователь и цифровой отсчетный блок, причем выход первого бесконтактного датчика тока соединен с сигнальным входом регулируемого усилителя импульсов, выход которого соединен с входом первого блока расширения импульсов, выход которого соединен

с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового отсчетного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности труда, в него введены второй бесконтактный датчик тока, усилитель импульсов, второй блок расширения импульсов и переключатель режимов работы, выход второго бесконтактного датчика тока через усилитель импульсов соединен с входом второго блока расширения импульсов, выход которого соединен с первым входом переключателя режимов работы, выход которого соединен с входом регулировки регулируемого усилителя импульсов, второй вход переключателя режимов соединен с блоком регулирования коэффициента усиления.

Изобретение может быть использовано для локализации неисправностей смонтированных печатных плат. Це,1ь изобретения - повышение производительности труда. Устройство содержит формирователь 1 импульсных воздействий, бесконтактный датчик 2 тока, регулируемый усилитесь 3 импульсов, блок 4 расширения импульсов, блок 5 регулирования коэффициента усиле- ния, аналого-цифровой преобразователь 10 и цифровой отсчетный блок 11. Использова-. ние в устройстве датчика 6 тока, усилителя 7 импульсов, блока 8 расширения импульсов и переключателя 9 режимов работы уменьшает время локализации дефектов. Устройство может быть использовано в обычном . режиме измерения токов с ручной - регулировкой чувствительности. 1 ил. Ф .01 -ч 00 о© со