PCB 维修技巧使用短路QTECH追踪仪

1PCB維修技巧內容一.維修實例二.PCB檢修的一般步驟及不同測試結果的分析處理方法三.使用短路追蹤儀查找電路板的短路故障四.匯流排爭用問題五.輸出負載接電容六.功能學習/比較錯誤七.計數器件產生的時序錯誤八.觸發器產生的時序錯誤之一九.觸發器產生的時序錯誤之二十.器件沒有完全測試學習目的：指導使用者提高利用Qtech系列檢修設備維修PCB的技術水準，解決維修實踐中常見的疑難問題。一、維修實例重要提示：1、晶片管腳對地或電源短路時，其短路電阻值在10-25毫歐姆之間。2、一英寸長的附銅線大約有40-50毫歐姆電阻。例如：一個74640進行線上功能測試時，其第6腳顯示對地電阻為1歐姆，用QT50實測第6腳對地電阻大約為160毫歐姆。懷疑是由與其相連的其它器件引起的短路故障。經QT50檢查發現：該晶片與一個電阻排和置位元開關聯接。在開關接點上測量對地電阻大約為40毫歐姆，該值低於在第6腳上測出的電阻，因此說明晶片顯示的第6腳對地短路故障是由於置位元開關對地接通，並非晶片本身的故障。3、一般情況下，匯流排器件的管腳在設計上沒有（或很少）接地和電源的。如果出現某管腳接地或電源，請重新檢測該器件。4、在沒有好板做參考比較的情況下，通過分析管腳狀態和實際測量的波形，也能夠檢修壞板。例如：許多晶片在電路設計時只使用了其中的一部分邏輯單元，其餘未使用部分的輸入腳一般都接地，以防該部分處在隨機運行狀態而對電路產生干擾。根據晶片的邏輯功能分析實際輸出的波形，將十分有助於判斷所測晶片是否真正損壞。實例一：74123（單穩態諧振器）的管腳出現懸空狀態（FLT）線上功能測試中，器件的輸入腳一般顯示為高阻狀態（阻值大於1兆歐2姆）。器件離線測試時，如果不接TTL或CMOS負載的話，將會出現這種結果。線上測試中，該晶片的輸入腳通常接在另一個晶片的輸出腳。晶片的輸出腳為了保證驅動扇出負載，通常為低阻抗。線上測試中如果在管腳狀態視窗中某輸入腳顯示“FLT”，表示該腳為懸空狀態，可能該腳與電路板的邊界聯接端或三態器件相連接，或者是與PCB之間開路。通過與其它輸入腳的狀態做比較，將能判斷該腳的狀態是否正常。該例中，第6腳是接RC電路的輸入端，該電路中的電容通過電阻充電，再經晶片第6腳放電，那麼該輸入腳就不可能為高阻狀態，因為如果高阻的話，就不能對電容放電。對該晶片進行ICFT時出現測試錯誤，其第7腳顯示“FLT”，另一個相同的輸入腳（第15腳）顯示的是正常的邏輯電平（對地阻抗大約為550歐姆）。雖然QT200對該晶片的測試結果是“測試失敗”，但是由於晶片的輸出腳出現翻轉，因此看起來好象是時序問題。如果用戶不注意的話，就會忽視該測試結果而認為是時序問題。上述分析表明：使用者仔細觀察和分析管腳狀態資訊，對於判斷真正故障點來說是極為重要的。一個輸入腳的輸入阻抗若是550歐姆的話，就不會是懸空狀態（FLT）。本示例的實際故障原因是該單穩諧振器由於功能損壞而不能使電容正常放電。同樣，器件的輸出腳也不可能是懸空狀態（FLT），因為若處於懸空狀態，該管腳就不能吸收或施放電流，也就不能驅動任何扇出負載。另外用戶還應注意：任何節點的對地阻抗都不能小於5-10歐姆（除非該節點真正短路到地----此時阻抗約為2歐姆）。常用的緩衝驅動器在邏輯低狀態下的阻抗大約為15-17歐姆。實例二：測試儀的供電夾具因接觸不良而不能提供測試電源當通過測試儀的供電夾具和被測板上的某個晶片給被測板供電時，有時會發現被測晶片電源腳的實測電壓只有4.5V，此時的測試結果往往是不穩定的。出現這種情況的原因可能是由於晶片管腳的氧化使得測試儀的供電夾具不能與晶片管腳接觸良好。出現這種問題時，用戶可採取不同辦法解決，其中最有效的辦法是：通過被測板的邊界3供電端與測試儀的供電電纜相接。實例三：被測板通電狀態下晶片的某個管腳對地短路這種現象難以解決。測試結果中顯示被測晶片輸出腳的阻抗為10歐姆（低阻狀態），並且沒有翻轉動作，該阻值小於正常的緩衝驅動器輸出腳在邏輯低時的阻抗。斷開被測板電源時用三用表測量該管腳並未對地短路（電阻大於1千歐姆）。這種只在被測板加電狀態下才出現短路的現象，可能是被測器件輸出端的原因，也可能是該輸出端所接扇出器件輸入端的原因。被測器件的輸出端在邏輯低時應能夠吸收電流，在邏輯高時，它輸出電流到扇出器件的輸入腳。如果被測器件在通電狀態下內部對地短路，則在不加電時測量不會出現對地短路。這種情況下，可使用毫歐表分別測量被測器件輸出腳對地的電阻和所接扇出器件輸入腳對地的電阻，阻值最小的測量點就是真正的損壞器件。實例四：被測板不加電時三個晶片的某個管腳都對地短路具體現象是：被測板上有三個晶片在進行ICFT時都出現“測試失敗”，並在管腳狀態視窗中顯示出匯流排器件74374的第2腳、74244的第18腳和另一個74244的第3腳分別對地短路。首先查出最接近短路點的晶片。使用QT50短路追蹤儀進行檢測時把測量量程放在200毫歐姆，分別測量三個芯片的短路管腳對地的電阻，找出阻值最低的管腳。方法是：把一隻探筆接到被測板的供電地端，另一隻探筆先接到74374的第2腳，測量電阻是160毫歐姆，再接到74244的第18腳，測出電阻是90毫歐姆，然後再接到另一個74244的第3腳，測得電阻是10毫歐姆。那麼該管腳即是引起匯流排錯誤的短路點。下面的問題是確定真正短路點是在74244內部，還是在短路管腳對外的附銅線上。方法是：使用QT50的一隻探筆接地，另一隻探筆接到74244的第3腳焊點之上的部位，讀出該腳對地的阻值（大約10毫歐姆），然後再把探筆接到第3腳焊點外3-4毫米處與其相連的附銅線上，再讀出此時3腳對地的阻值（大約6毫歐姆）。該結果表明真正短路點是在第3腳的外部附銅線上。在IC管腳上測量對地阻值為10毫歐姆在靠近3腳處測量對地阻值為6毫歐姆4二、PCB檢修一般步驟及不同測試結果的處理方法線上功能測試系統的主要制約因素就是其反向驅動器的吸收/施放電流能力過強，從而遮蓋了被測晶片輸入腳出現的故障現象。例如，大多數晶片的輸入腳阻抗都很高（大於1兆歐姆），如果輸入腳內部功能損壞，則該腳阻抗可能降低到大約20歐姆，這將導致驅動該輸入腳的晶片產生扇出問題，從而出現電路故障，因為多數晶片只能驅動輸出10毫安培左右的電流。然而，一般的反向驅動測試儀器卻能夠驅動阻抗為20歐姆的輸入腳，這就使本來輸入腳出現故障的晶片也能通過功能測試。QT200能夠驅動8歐姆以上的節點（小於8歐姆視為短路），這是本系統的主要問題。（一）PCB檢修一般步驟一般檢修PCB的流程圖線上功能測試測試失敗器件沒有完全測試測試通過檢查晶片型號類別是否OC器件處於線或狀態使用QSM/VI方式測試1檢查晶片編號、測試夾具放置是否正常，然後重新測試。2檢查管腳阻抗3是否需要隔離4調整測試時基和門限值後重新測試5使用QSM/VI方式測試下一個器件5PCB常見器件種類：1、門電路/組合邏輯型器件如:7400,7408等可使用ICFT,QSM/VI進行測試2、時序器件/觸發器、計數器如:7474,7492等可使用ICFT,QSM/VI進行測試3、匯流排器件（三態輸出）如:74245,74244,74374等可使用ICFT,QSM/VI進行測試4、PAL,ROM,RAM如:2764，14464可使用ICFT進行測試5、LSI器件如:8255,8088,Z80等可使用ICFT,QSM/VI進行測試6、使用者專用晶片使用QSM/VI方式測試PCB測試失敗原因：1、晶片功能損壞2、速度/時序問題3、晶片管腳狀態（懸空,高阻,時鐘,非法連接）4、OC門線或狀態5、扇出問題ICFT測試結果分類1、測試通過2、測試失敗3、器件沒有完全測試4、器件比較相同5、器件比較不相同(二)出現不同測試結果的處理方法1、出現“測試失敗”結果時1)查看測試夾具是否接錯了晶片，是否與被測晶片聯接良好。從管腳狀態視窗查看是否有開路管腳（顯示HIZ），是否測出電源管腳。糾正這些問題後重新測試。2)如果結果仍然是“測試失敗”，將滑鼠移到管腳狀態視窗後按一下左鍵，使顯示管腳阻抗。比較出現錯誤的管腳阻抗與另外相同功能的管腳阻抗。如果是晶片的某個輸出腳出現測試錯誤，則查看該腳與其它輸出腳的阻抗是否一致（注意此時的阻抗是晶片帶電時測量的對地阻抗）。3)如果比較的阻抗大致相等，則調低測試時基或門限值，然後再測一遍。若這次測試通過，則說明該晶片出現的測試錯誤是時序方面的問題。這可能是輸出腳接了電容器件，由於電容的放電過程，使輸出腳狀態翻轉變慢。如果調整時基或門限值後的測試能夠通過的話，可有90%的把握確定該器件沒有損壞，此時即可轉到測試下一個晶片。如果調整時基或門限值後測試仍未通過，則檢查是否需要設置隔離。若不需要隔離，則直接進入第5步。64)如果從夾具狀態中看出測試失敗的原因是由於輸出腳不能達到正常的邏輯電平，則調低測試門限值後再測。如果此時以較松的門限值測試能夠通過的話，則說明該晶片所接的負載過重，或者是晶片本身的輸出驅動能力變差，不能吸收或施放正常負載所需的電流。出現這種情況時，使用者必須特別注意，處理辦法是在被測板加電和不加電兩種狀態下，重新測試該輸出腳對地的阻抗，也可使用QSM/VI方式在被測板加電和不加電兩種狀態下，測試該晶片各輸出腳的VI曲線。5)比較測出的各輸出腳對地阻抗，如果不加電測量的阻抗大致相等，而加電時測量出現測試錯誤的輸出腳阻抗高於其它輸出腳的阻抗，則說明該晶片功能損壞（高阻抗狀態不能吸收或施放所需電流），應更換該晶片。6)比較各輸出腳的VI曲線，如果某個輸出腳的阻抗明顯低於其它輸出腳的阻抗，則說明問題在該腳所接扇出負載上。檢測與該腳相接的所有晶片輸入腳的阻抗，找出其中真正的短路點。為了進一步查出問題的根源，可用扁口鉗鉗斷被測晶片上出現測試錯誤的輸出腳，再重新測試。如果這時測試通過，就表明確實是晶片所接負載的問題。2出現“器件沒有完全測試”結果時1)當被測晶片的輸出腳在測試過程中不發生翻轉（即在測試窗口中保持固定高或低電位）時，系統將提示“器件沒有完全測試”（出現該提示時螢幕上的波形視窗並不標注任何測試錯誤）。例如一個7400反及閘的某個輸入腳短接到地，則對應的輸出腳將始終為高電平，測試該晶片時將出現上述提示。2)如果使用者有被測板的電路原理圖，就能很容易地確定該晶片的管腳連接狀態是否正常。3)如果用戶已學習過好板，那麼所學晶片的正常連接狀態也將記錄下來。測試壞板時系統自動與好板學習結果相比較，如果比較結果不同，則說明壞板出現非法連接；如果比較結果相同，則可不考慮“器件沒有完全測試”的提示，轉到測試下一個晶片。4)如果被測晶片是OC器件，並在電路上設計為“線或”狀態，那麼該晶片的輸出可能會受到與其存在線或關係的其它晶片的影響。例如，某個晶片的輸入邏輯使其輸出固定為低電平，則被測晶片的輸出也將固定為低電平，這時測試該晶片系統也將提示“器件沒有完全測試”。對此類器件用戶應特別注意，建議使用QSM/VI方式，通過比較測試晶片上所有相同功能管腳的VI曲線，來判斷故障點。7三、使用短路追蹤儀查找電路板的短路故障在下圖中，U1第4腳分別接到U2的第3腳和U3的第5腳。在這三個晶片中若出現故障，可能有下面四種情況：1、U1功能損壞，其第4腳在測試過程中沒有翻轉，43保持固定低電平；U1U22、U1的第4腳由於內部三極管損壞而短路到地；3、U3的第5腳短路到地；4、U2的第3腳對地不完全短路，有一個固定低電阻5U3下面是對上述情況的檢測方法：第一種情況：測量U1第4腳對地阻抗，如果該腳邏輯狀態正好是低電平，其阻抗不會很低（大於10歐姆），如果該腳正處於較低的高電平，阻抗將大於1千歐姆。如果對U1的線上功能測試結果是：第4腳沒有翻轉，測試失敗，使用者應將管腳狀態視窗切換到阻抗顯示模式，比較U1第4腳與其它輸出腳的對地阻抗，如果各輸出腳阻抗相等，則說明U1的內部功能損壞，應更換U1。第二種情況：用三用表測量U1第4腳對地阻值，如果近似為零，可以使用毫歐表，通過Qtech首創的“兩點定位法”找到真正短路點。Q