Методические рекомендации по квалификационной практике

Содержание                                                                                                                                       стр.

1.      Регулировочные и настроечные операции………………………………………………...3

2.      Операции регулировки и настройки……………………………………………………….3

3.      Контроль и диагностика РЭА………………………………………………………………6

4.      Неисправности аппаратуры и их устранение……………………………………………..9

5.      Испытания РЭА…………………………………………………………………………….12

1.      Регулировочные и настроечные операции

Под регулировочными и настроечными операциями (РНО) понимают комплекс работ по доведению параметров РЭА до величин, соответствующих требованиям технических условий (ТУ), и обеспечить допуск разброса параметров, который гаранти­рует эффективное функционирование аппаратуры в условиях эксплуатации.

Проведение РНО необходимо, чтобы устранить погрешности изготов­ления деталей, элементов и сборки узлов, в том числе предопределенных заранее, например, при завышении допусков на отдельные па­раметры в целях уменьшения себестоимости изделий или невозможности реализации требуемой точности. РНО включают настройку различных резонансных систем, сопряжение электрических параметров отдельных узлов и всей аппаратуры в целом, установку определенных ре­жимов блоков и узлов, подгонку некоторых элементов и т. д. Как этап производства, РНО – это ряд операций, не изменяющих схему и конструкцию изделия, а лишь компенсирующих не­точность изготовления и сборки элементов РЭА собственного производства и комплектующих элементов.

2.  Технологические операции регулировки и настройки 

Методы выполнения РНО. Различают эксплуатационную и заводскую регулировку. При опытном производстве процесс регулировки может сопровождаться частичным изме­нением схемы и конструкции образца. В серийном производстве процесс регулировки разбивают на ряд простых операций с предварительной регулировкой отдельных сборочных единиц, что позволяет сократить трудоемкость работ и оснастить процесс регулировки специальны­ми приборами. При регулировке допускается метод предусмотренного схемой подбора резисторов, конденсаторов и других элементов. Подбор электронных, полупроводниковых, механических приборов для получения оптимальных параметров не допускается. Регулировку проводят на специализированных установках по измерительным приборам или сравнением настраиваемого изделия с эталонным образцом (ме­тод электрического копирования). В серийном и массовом производстве чаще применяют метод элек­трического копирования с использованием более простой измерительной аппаратуры.

Технологический процесс регулировки РЭА разбивают на ряд этапов. На первом этапе изделие подвергают тряске на вибрационном стенде для удаления посторонних предметов и выявления имеющихся неплотных соединений. На втором этапе проверяют правильность монтажа. Для этого предва­рительно составляют карты или таблицы, охватывающие все цепи прове­ряемого устройства. На третьем этапе проверяют режимы работы микросхем (МС), полу­проводниковых приборов. Проверку ре­жимов начинают с источников питания. На четвертом этапе проверяют функционирование устройства в целом и регулировку для получения заданных характеристик по ТУ.

Виды и перечень документации, необходимой для проведения регули­ровочных работ, определяются программой выпуска и сложностью изделия. В единичном производстве регулировку можно проводить по электрической схеме с учетом требований ТУ. Для регулировки сложных изделий и в мас­совом производстве создают документацию, исключающую ошибки и со­кращающую трудоемкость выполняемых работ.

При регулировке простых устройств и в массовом производстве ис­пользуются технологические карты, в которых указаны методика и порядок регулировки, измерительная аппаратура, инструмент и т. д. Наиболее часто для регулировочных работ используют технологиче­скую инструкцию, которая содержит перечень измерительной и регулировочной аппаратуры, приспособлений и инстру­мента, методику процесса регулировки и его последовательность, характер­ные неисправности и способы их обнаружения и устранения, порядок сдачи отрегулированного узла и указания по технике безопасности. Порядок оформления технологических карт и технологических инст­рукций определяет стандарт ЕСТД (Правила оформления документов общего назначения).

Сущность регулировочных работ сводится к следующему. Имеется заданная функция, как правило, функция многих переменных  = f(x, y, z, ...). Каждый из выходных параметров изделия представляет собой функцию многих переменных, т. е.

₁ = f(x, y, z, ...);

₂ = f(x, y, z, ...);

………………..

_n = f(x, y, z, ...);

где x, y, z - параметры входящих в схему деталей, элементов, узлов.

Цель регулировки - соблюдение условия по всем параметрам |_oi - _i| ≤ _доп, где _oi - номинальное значение выходного параметра по ТУ, _i - фактическое значение i-го параметра, полученное в результате регулировки, _доп - допустимое значение погрешности i-го параметра.

Рассматривая в качестве объекта регулировки изделие в целом, можно РНО представить как процесс оптимизации, осуществляющий поиск экстремума некоторой обобщенной функции качества Q изделия j, определяемой или совокупностью значений варьируемых параметров _j{x_j, y_j, z_j, ...}, или совокупностью частных функций качества q. К совокупности q можно отнести такие показатели, как статистическую погреш­ность системы, среднеквадратическую погрешность в определенном режиме работы, время переходного процесса и т.д. Если Q =q_i,  то частные  функции качества желательно выбирать так, чтобы они определялись одним-двумя варьируемыми параметрами _j: Q =q(_j) ® extr.

Все РНО можно классифицировать по тем признакам, которые приме­няют в качестве критериев выполнения задач.

По виду оптимизируемой функции качества процессы регулировки подразделяются на процессы, оптимизирующие обобщенные, частные или комбинированные функции качества системы. Частные функции являются логической или анали­тической зависимостью между фазовыми координатами настраиваемой сис­темы в определенном типовом режиме работы и информационными сигналами. Обобщенные функции качества составляют логическую или аналити­ческую зависимость между регулируемыми координатами системы для различных режимов ра­боты и информационными сигналами. Комбинированные функции качества являются сочетаниями обоб­щенных и частных функций качества.

В зависимости от метода поиска экстремума функции качества РНО раз­деляются на процессы, использующие принципы поисковой настройки, анали­тической настройки или сочетания принципов поисковой и аналитической.

При поисковой настройке изменение варьируемых па­раметров настраиваемой системы проводится в результате поиска условий экстремума оптимизируемой функции качества. Для пробных изменений параметров системы и последующего анализа результатов этих изменений необходимо вводить пробные (тестовые) сигналы. Поисковые системы ре­гулировки по способу поиска экстремума можно разделить на системы с независимым поиском, когда абсолютные значения скоростей изменения варьируемых параметров не зависят от отклонения текущего значения функции качества от экстремального значения, и системы с зависимым поиском, когда скорости изменения варьируемых параметров являются функциями отклонения текущего значения оптимизи­руемой функции качества от экстремального значения.

По организации движения к экстремуму поисковые системы регули­ровки делят на системы с разнесенными пробными и рабочими шагами и сис­темы с совмещенными пробными и рабочими шагами.

В первом случае при пробном шаге определяются направления изме­нения варьируемых параметров, а при рабочем шаге проводится изменение варьи­руемых параметров. Во втором случае изменяются варьируемые параметры с одновременной оценкой влияния этих изменений на оптимизируемую функцию качества.

В аналитических (беспоисковых) системах регулировки для получе­ния информации о состоянии системы, как правило, исполь­зуются стимулирующие сигналы, имитирующие реальные сигналы, посту­пающие в систему в процессе функционирования, или специальные пробные сигналы. По виду использования дополнительной информации они делятся на системы, использующие ин­формацию о входном воздействии, частотных и временных характеристи­ках, процессах на границах устойчивости и комбинированную с использо­ванием сочетаний указанных выше видов информации.

Критерии оценки качества РНО. Для того чтобы судить о качестве выполнения РНО, необходимо иметь критерий оценки качества. Характеристикой качества РНО могут служить функции распределе­ния погрешностей регулировки изделий или распределения их параметров с учетом установленного поля допуска.

Установлены некоторые закономерности формирования выходных параметров в зависимости от особенностей электрических схем. Только не­большую часть распределений выходных параметров можно считать нор­мальными. Реальные распределения выходных параметров отличаются ме­жду собой и от нормальных главным образом из-за асимметричности и ост­ровершинности. Эти качественные характеристики распределений, оцениваемые коэффициентами асимметрии и эксцесса, использованы в ка­честве критериев при анализе электрических схем и выполнении РНО с уче­том получаемых распределений.

В электрических схемах, где РНО осуществляются элементами на­стройки с плавно изменяющимися параметрами (потенциометры, переменные конденсаторы, подстроечные индуктивности), функции распределения выходных параметров хорошо согласуются с законом нормального распре­деления. Математическое ожидание таких распределений при отсутствии систематических погрешностей аппаратуры близко к номиналь­ному значению параметра. Разброс выходных параметров настроенных из­делий, характеризующийся средним квадратическим отклонением, во мно­гом определяется случайными погрешностями измерений. Значения коэф­фициентов асимметрии и эксцесса близки к нулю.

При РНО электрических схем подбором элементов, имеющих дискретные и плавно изменяющиеся параметры, получаемые распределения характеризуются заметными асимметричностью и эксцессом. Еще большую асимметричность и островершинность могут иметь распределения выходных параметров изделий, в которых РНО осуществля­ются подбором элементов с дискретными параметрами.

Взаимозависимые РНО выполняют посредством подбора параметров двух или более элементов, один из которых может быть общим для не­скольких независимых электрических цепей. Сюда входят многопредельные схемы делителей сигналов с частотной компенсацией, различные схемы генераторов фиксированных частот, имеющие общие эле­менты колебательных контуров, многопредельные задающие временные устройства. В таких схемах перестройка или замена элементов отражается на всех параметрах изделия, зависящих от этих элементов. Эта особенность взаимозависимых регулировочных операций - одна из причин значитель­ного отклонения получаемых распределений от нормальных. Математиче­ское ожидание выходных параметров может сильно отличаться от номи­нального значения. Асимметричность распределений явно выражена и мо­жет быть как право-, так и левосторонней. В большинстве случаев знак асимметрии определяется порядком проведения настройки схемы, который при взаимозависимых РНО строго определен технологическими инструк­циями. Эксцесс, как правило, положителен, что может быть объяснено стремлением регулировщика установить пара­метры схемы как можно ближе к номинальному значению. При взаимозависимых РНО практически исчезает разница между шири­ной поля допуска и фактическим рассеянием параметров после настройки изделий.

Из вышесказанного можно сделать следующие выводы:

- на формирование распределений выходных параметров изделий существенное влияние оказывают особенности электрических схем и РНО. Выходные параметры могут быть сгруппированы по принципу подобия по­лучаемых распределений с установлением пределов изменения их числен­ных характеристик;

- при двустороннем ограничении параметров допусковыми значениями получаемые распределения в большинстве своем представляют собой одномодальные усеченные распределения, отличающиеся от нормальных асимметричностью и островершинностью;

- обособленные РНО, осуществляемые элементами с плавно изме­няющимися параметрами, характеризуются распределениями, близкими к нормальным, ширина поля рассеяния которых существенно меньше ширины поля установленного допуска.

3. Контроль и диагностика радиоэлектронной аппаратуры 

Контроль в процессе производства РЭА. Качество РЭА, как совокупность свойств, определяющих способность изделий удовлетворять заданным требованиям потребителя, закла­дывается в процессе разработки и изготовления продукции, а объективно оценива­ется в процессе эксплуатации. Однако получаемая при этом информация является, во-первых, недостаточной, поскольку не все параметры РЭА, измеряются в условиях эксплуатации, а во-вторых, - запоздалой, так как на изготовление РЭА уже затрачены большие средства. Эта проблема усугубляется по мере дальнейшей микроминиатю­ризации РЭА, когда целые блоки выполняются в виде интегральных микро­схем, которые являются неремонтопригодными.

Одним из методов оценки качества служат теоретические расчеты. Однако расчетные оценки нуждаются в экспериментальном подтверждении, так как исходные данные и модели являются приближенными. С развитием микроминиатюризации и усложнением РЭА создание адекватных моделей становится проблематичным. В этой связи существенный объем информа­ции о качестве РЭА получают путем контроля их параметров и проведения испытаний на всех этапах, начиная с разработки нормативно-технической документации и кончая анализом рекламаций и заключений потреби­теля о качестве готовых изделий.

Виды процессов контроля. Согласно ЕСТПП (Виды процессов кон­троля) устанавливаются следующие виды процессов тех­нологического контроля:

по унификации (единичный, унифицированный);

по освоению процесса (рабочий, перспективный);

по степени регламентации действий, устанавливаемых в документа­ции (маршрутный, операционный, маршрутно-операционный).

Принадлежность процесса к единичному или унифицированному оп­ределяется количеством наименований объектов контроля, охватываемых процессом (один или группа однотипных или разнотипных объектов кон­троля).

Единичный процесс контроля применяют для изделий одного наиме­нования, типоразмера и исполнения, а также для технологических процессов одного содержания.

Унифицированный процесс контроля используют в качестве рабочего процесса контроля при наличии в документации описания всех операций, как информационную основу при разработке рабочего процесса контроля, как базу для разработки стандартов на типовые процессы контроля.

Рабочий процесс контроля используется для конкретных объектов в соответствии с требованиями рабочей технической документации.

Перспективный процесс контроля разрабатывается, как информацион­ная основа для рабочих процессов контроля при переоснащении производ­ства и рассчитан на применение более совершенных методов контроля, бо­лее производительных средств контроля.

Применение маршрутного, операционного или маршрутно-операционного процесса контроля устанавливается в отраслевых стандартах или в стандартах предприятия на следующие объекты кон­троля: материал, полуфабрикат, заготовка, деталь, сборочная единица, ком­плекс, комплект, технологический процесс.

При контроле материала, полуфабриката, заготовки и детали в состав контролируемых объектов включены: марка материала (кроме объекта де­таль), геометрические и физико-химические параметры, внешние и внутренние дефекты, клейма (кроме объекта материал). Для сборочной единицы, комплекса и комплекта предусмотрен контроль геометрических и функцио­нальных параметров, внешних и внутренних дефектов и клейм, а для технологического процесса — контроль качественных и количественных характе­ристик. Следует также подвергать проверке упаковку, комплектность, кон­сервацию и сопроводительную документацию, если это предусмотрено ТУ.

При контроле технологических процессов допускается проверка па­раметров вспомогательных материалов, средств технологического оснаще­ния, в том числе средств контроля, технологической дисциплины, точности и стабильности ТП, характеристики внешних условий. Процессы контроля должны обеспечивать решение задач, установлен­ных для входного, операционного и приемочного контроля, и охватывать весь ТП и его результаты

При входном контроле решают задачи проверки соответствия качест­ва материалов, полуфабрикатов, заготовок, комплектующих деталей и сбо­рочных единиц требованиям, установленным в стандартах, ТУ, договорах о поставках.

При операционном контроле решают задачи проверки соответствия контролируемых признаков деталей и сборочных единиц в процессе изго­товления предъявляемым к ним требованиям, а также выявляют количест­венные и качественные характеристики ТП. Операционный контроль осу­ществляет исполнитель операции (рабочий, бригадир, испытатель), руково­дитель участка (мастер, старший мастер), контролер или мастер отдела технического контроля.

При приемочном контроле решают задачи проверки соответствия ка­чества готовых изделий требованиям, установленным в нормативно-технической документации, в том числе комплектность, упаковку и консер­вацию изделий, ее пригодность к транспортированию и использованию. Приемочный контроль осуществляют контролер, мастер ОТК и (при необ­ходимости) представитель заказчика.

Процессы контроля подразделяют на четыре категории. По полноте охвата любая катего­рия контроля подразделяется на сплошной и выборочный контроль, а по связи с объектом контроля — на непрерывный, периодический и летучий.

Сплошной контроль применяют в условиях особо высоких требований к уровню качества изделий, у которых недопустим пропуск де­фектов в дальнейшее производство или эксплуатацию.

Выборочный контроль применяют для изделий, когда их количество достаточно для получения представительных выборок, при большой трудоемкости контроля, при контроле с разрушением изделий, и на операциях, выполняемых на авто­матических и поточных линиях.

Непрерывный контроль применяют для проверки ТП при необходимости постоянного обеспечения определенных ко­личественных и качественных характеристик. Как правило, используют ав­томатические или полуавтоматические средства контроля.

Периодический контроль (сплошной или выборочный) применяют для проверки изделий и ТП при установившемся производстве и стабильных ТП.

Летучий контроль (только выборочный) применяют для малоответст­венных изделий и ТП.

Технический контроль. Стандарт ЕСТПП (Правила разработки процессов контроля) устанавливает основные положения и этапы разработки процес­сов и операций технического контроля, а также задачи на этапах их разра­ботки при технологической подготовке производства.

Технический контроль (ТК) является неотъемлемой составной частью ТП изготовления изделия и разрабатывается в виде процесса или операции ТК. Под техническим контролем понимается совокупность технологических операций ТК, выполняемых при изготовлении изделия и его составной час­ти. Процессы ТК разрабатываются для входного контроля материалов, заго­товок, полуфабрикатов, а также комплектующих деталей и сборочных еди­ниц; операционного контроля деталей и сборочных единиц; приемочного контроля изделий.

Операции ТК разрабатывают для входного контроля несложных объ­ектов, операционного контроля ТП или обрабатываемой заготовки после завершения определенной технологической операции. Процессы (операции) ТК разрабатывают вместе с ТП изготовления изделия с обеспечением необ­ходимой взаимосвязи и взаимодействия между ними. При разработке процессов (операций) ТК необходимо обеспечить един­ство конструкторских, технологических и измерительных баз. Операции ТК должны предусматривать получение информации для регулирования ТП, а также обеспечивать предупреждение с заданной вероятностью пропуска де­фектных материалов, заготовок, полуфабрикатов, деталей и сборочных еди­ниц для последующего изготовления изделия.

Нормативно-технические документы на ТК в общем случае включают стандарты «Технический контроль. Термины и определения», «Средства контроля. Термины и определения», «Правила разработки процессов (опе­раций) технического контроля», «Правила выбора средств контроля»; клас­сификатор объектов контроля; классификатор технологических операций технического контроля; методику выбора объектов контроля; методику размещения постов контроля по технологическому процессу изготовления и ремонта изделий; методику выбора контролируемых параметров; методику выбора схемы контроля; методику выбора метода контроля; стандарты ти­повых процессов (операций) технического контроля.

Методы контроля и диагностики. При использовании современной элементной базы, и особенно микропроцессоров, проблемы настройки и регулировки в традиционном понимании практически отсутствуют. Контроль, диагностику и настрой­ку РЭА проводят программными и аппаратными методами. Предприятия разрабаты­вают специальные инструкции для пользователей и диагностические программы, которые прилагаются к изделиям в виде технического описания, инструкции пользователя, встроенного программного обеспечения или специальных программ на носителях ин­формации. Их можно условно подразделить на три группы: POST (Power-On Self Test — процеду­ра самопроверки при включении), специализированные и общего назначе­ния. Сложность программ и их потенциальные возможности на каждой по­следующей ступени, как правило, возрастают.

Программы POST представляют собой последовательность коротких программ «зашитых» в ПЗУ, предназначены для проверки основных компо­нентов системы непосредственно после ее включения и запускаются при включении системы. Обычно проверяются центральный процессор, ПЗУ, системные платы, оперативная память и ос­новные периферийные устройства. Эти тесты выполняются быстро и не слишком тщательно по сравнению с диагностическими программами, запи­санными на дисках. Если при выполнении процедуры POST обнаруживается неисправный компонент системы, то выдается сообщение об ошибке или предупредительный сигнал. Если неисправность достаточно серьезная ("фатальная ошибка"), то даль­нейшая загрузка системы приостанавливается и выдается сообщение, по которому можно определить причину возник­шей неисправности. Обычно предусматривается три способа индикации неисправности: звуковые сигналы, сообщения на экран монитора, и шестнадцатеричные коды, посылаемые по адре­сам портов ввода/вывода.

Специализированные диагностические программы - это наборы тестов для «тотальной» проверки всех компонентов систем и сложных приборов, которые записываются на отдельном диагностическом диске. Диагностические программы изготовителей обычно преду­смотрены двух уровней. Первый уровень — это общая диагностика, ко­торая ориентирована на пользователей. Так как процедуры поиска неисправностей в большинстве современных систем достаточно просты, у пользователей обычно не возникает сложностей при работе с программами общей диагностики. Второй уровень — технический, и рассчитан на спе­циалистов. Сообщения об ошибках обычно выводятся в виде кодов, по которым можно определить причину неисправности или сузить круг ее поисков.

4. Неисправности аппаратуры и их устранение 

Виды неисправностей аппаратуры. Неисправность РЭА проявляется в виде искажения выходной информа­ции или ее отсутствии при наличии входного сигнала. Источником неисправности могут быть один или несколько элементов, а также внешние воздействия и факторы - пыль, влага, и т. д.  Каждый элемент РЭА оказывает влияние на формирование выходных параметров. Зави­симость между состояниями элементов РЭА и выходными параметрами носит неоднозначный характер. Большинство элементов влияет сразу на не­сколько параметров, а сами параметры могут зависеть от многих элементов.

Работу РЭА можно оценивать различными показателями:

- физическим состоянием элементов (оценивается внешним осмотром);

- качеством выдаваемой информации;

- формой и значением напряжений в различных точках (оцениваются по показаниям измерительных приборов).

Начинать поиск неисправностей необходимо с обнаружения сущест­венных противоречий в этих показателях. На определении этих противоре­чий основаны все методы поиска неисправностей. Следует иметь в виду, что ремонт РЭА может быть неоправданным, если аппаратура:

- морально устарела, для нее не выпускают запасные детали, а установка нетиповых деталей требует значительных затрат времени, дора­ботки конструкции и пр.;

- физически устарела, в ней заметно проявляются процессы старе­ния материалов, снижение диэлектрических показателей изолирующих мате­риалов, старение паек, высыхание оксидных конденсаторов и пр.;

- имела механические повреждения в результате удара, падения или  подвергалась химическим  воздействиям  (попадание  морской  воды внутрь корпуса и др.).

Классификация дефектов РЭА. От характера дефектов во многом за­висят особенности их поиска. В первую очередь необходимо выяснить, имеется ли вообще неисправность, а не ошибка установки устройств регули­ровки, переключателей и т. п. Важно определить, к какому типу относится данный дефект.

Дефекты в РЭА, можно классифицировать по самым различным при­знакам, при этом разделение будет достаточно условным, так как сами признаки не могут иметь четких границ, а одна и та же неисправность может иметь сразу несколько признаков.

По сложности обнаружения различают дефекты: простые, когда дефект очевиден и легко устраним; несложные, когда дефект легко отыски­вается, однако устранение его затруднено; сложные, когда дефект непросто отыскать, но легко устра­нить (плохая пайка, контакт нарушается лишь с прогревом изде­лия); очень сложные, когда дефект трудно отыскать и устранить (случайные ме­жэлектродные замыкания).

По особенностям проявления различают дефекты: постоян­но проявляющиеся; непостоянные (время от времени без явных причин); проявляющиеся или пропадающие в процессе прогрева, при механических или других воздействиях; самоустраняющиеся.

По внешнему проявлению различают дефекты, связанные с отсутствием какого-либо параметра РЭА; с несоответствием какого-либо па­раметра норме; с появлением на выходе нежелательных сигналов.

По причинам возникновения дефекты бывают случайные или детерминированные, т. е. вполне определенные, которые можно было преду­смотреть. К детерминированным дефектам относятся:

- недостатки конструкции, заложенные при разработке: малона­дежные элементы; элементы, эксплуатирующиеся в режимах, близких к предельно допустимым; конструктивные решения, не обеспечивающие надежность контактных соединений, и т.п.

- нарушение технологической дисциплины при изготовлении РЭА (непропаи, качество монтажа и т. п.);

- нарушение условий эксплуатации: попадание внутрь РЭА влаги, пыли, насекомых, посторонних предметов; механические повреждения и т.п.

- неквалифицированное вмешательство в конструкцию РЭА: впаяны транзисторы другого типа, установлены дефектные элементы и пр.

Любой дефект, проявляющийся в РЭА, нарушает ее нормальную рабо­ту. Однако дефекты неравноценны, поэтому целесообразно установить по­следовательность их поиска и устранения, исходя из значимости.

Способы поиска неисправностей. Можно выделить три уровня поиска неисправностей и ремонта изделий: плата, ИС и схема в целом. На уровне плат заменяют подозрительную ПП. На уровне ИС опреде­ляют и заменяют дефектную ИС или компонент. На уровне схемы опреде­ляют точную причину неисправности. Проще всего заменить всю дефектную плату. Труднее всего точно найти и заменить де­фектную ИС.

Как правило, тщательный анализ симптомов позволяет определить возможную причину неисправности в одной или двух платах. Несмотря на дороговизну замены плат, для сокращения времени ре­монта во многих случаях пользуются этим способом.

Обычно неис­правность возникает только в одной ИС или поддерживающих компонентах. Наиболее сложным при ремонте оказывается поиск дефектной ИС или ком­понента. При тщательном изучении симптома (признака) неисправности опре­деляется подозрительная ИС. Каждая ИС выполняет конкретные функции. Эти функции могут быть простыми или сложными, но все они важны для работы изделия. Печатная плата с десятками ИС чрезвычайно сложна, но только из-за большого числа схем. Разобраться в каждой ИС не составляет труда. К счастью нет необходимости разбираться с работой элементов внутри ИС или БИС. Даже если определено, что не работает какой-либо разряд регистра, заключенного в БИС, то все равно необходимо заменить целиком всю БИС. Поэтому необходимо знать, какие сигналы должны по­ступать на входы ИС, что с ними происходит в ИС, и какие сигналы в ре­зультате работы должны появиться на выходе.

Все ИС на ПП расположены в определенном порядке. Для обслужива­ния на уровне ИС необходима диаграмма, показывающая неисправность, которая возникает при выходе той или иной ИС из строя. При неисправно­сти появляется симптом, и диаграмма показывает, какая ИС соответствует данному симптому. Когда из диаграммы известны подозрительные ИС, не­обходимо найти дефектную ИС.

Типичный поиск неисправности сложных систем происходит следующим образом. По определенной программе вы­полняются диагностические тесты микросхем с инициа­лизацией различных регистров ИС. Процессор заставляет дефектную ИС выполнять несложные действия. Если ИС не проходит тест, устанавливается флажок, и на экране появляется сообщение о неисправности. Для более полного понимания сути неисправности дополнительную информацию можно получить из блок-схемы изделия. Она позволяет перейти от чисто механического ремонта к логическому анализу неисправ­ности и выявить истинную причину отказа.

Схема размещения, блок-схема и принципиальная схема по­казывают одни и те же ИС. Схема размещения сообщает физическое располо­жение микросхем. Ее можно использовать для быстрых проверок. Блок-схема прида­ет смысл схеме размещения. Принципи­альные схемы детализирует блок-схему. Эти три схемы содержат всю необхо­димую информацию по обслуживанию. С их помощью можно поставить диаг­ноз, найти подозрительную ИС и провести измерения на ее контактах.

Ремонт и отладка плат. При ремонте электронного оборудования необходимо руково­дствоваться следующими принципами.

1. Любые действия, связанные с ремонтом электронного оборудова­ния, предваряются отключением питания.

2. Выводы о неисправностях должны делаться после того, как установлено, что все элементы коммутации и разъемы подключены пра­вильно и имеют контакт, а кабели не имеют обрывов.

3. Поскольку большинство электронных модулей построены на комплементарной МОП-технологии, критичных к стати­ческому пробою, перед доступом к узлам электроники следует снять с тела статический заряд, коснувшись технологического корпуса. Проводить рабо­ты по монтажу следует с установленным на руку браслетом съема статиче­ского электричества. Монтажные и наладочные работы не проводить в помещениях с полами, конденсирующими статический заряд, или увлажнять рабочее помещение.

4. В силу разрушительного действия переходных процессов временная задержка между отключением и последующим включе­нием питания должна составлять не менее 30 с.

5. При ремонте не следует обрывать нагрузку. Это создает повышенную мощность рассеивания на выходном активном элементе либо искажает картину снимаемых параметров.

Иллюзию неработающего источника часто создает чрезмерная нагруз­ка. Если возможно, следует посекционно отключать потребители (последовательное изъятие карт из слотов, с отключением блока питания). Замеры питающего на­пряжения лучше проводить на самих ИС или после переходных разъемов.

Для установки БИС используют панельки (chip sockets), установка и изъятие БИС из которых может проводиться специальными подъемниками — экстракторами. Техника выпаивания DIP-корпусов заключается в выкусывании ножек с последующим выпаиванием. Локальный перегрев монтажа паяльником в 30 Вт и выше может приводить к расслоению и обрывам дорожек, перегревам соседних элементов. В большинстве случаев удобен па­яльник 18 Вт с теплоотводом либо с газовым нагревателем. Нельзя пере­гревать элементы, но и не допускать «холодных» паек, проявляющих себя по истечении определенного времени. При работе со сквозным монтажом для одновременного прогрева всех ножек ИС и транзисторов применяют специальные насадки на паяльники.

При ремонте рекомендуется пользоваться сигнатурными логическими ана­лизаторами и интерфейсными тестерами. Существуют универсальные и специализированные приборы сервисного оборудования для ремонтных фирм с широким диапазоном функционального применения, позволяющие измерять параметры линий и модулей, скорость обмена и соотношение сиг­нал - помеха, проверять структуру форматов информационных сообщений. Сигнатурные анализаторы располагают собственной системой команд, кон­троллером и не­большой памятью. Подключают данные приборы  либо через последовательный интерфейс (RS-232), либо через парал­лельный (IEEE-488, шина интер­фейса общего назначения). Один из вариантов диагностирования изделий - подключение ПК, обеспечивающего функции анализатора неисправностей в системе.

Приборы могут стыковаться с различными платами с помощью набора сты­ковочных элементов (драйверов-сенсоров), а также подключаться непо­средственно к элементам на плате с помощью группы клипсов и активных щупов. Для правильной настройки на конкретную плату электроники ис­пользуют базу данных, в которой находятся электрические и конструктивные параметры, топология, система питания и другие сведе­ния. Программные средст­ва являются разработками фирм-изготовителей тестеров.

Применяются также логические пульсаторы — устройства, предназначенные для формиро­вания импульсов различной длительности, которые вводятся в проверяемую схему, и логические щупы (пробники) устройства, предназначенные для ин­дикации логических уровней ИС. Кроме индикации единиц и нулей требуется индикация серий импульсов. Настройка на уровни и часто­ту следования проводится индивидуально для каждого типа плат.

5. Испытания радиоэлектронной аппаратуры 

Цели испытаний. Испытания РЭА представляют собой экспериментальное определение при различных воздействиях количественных и качественных характеристик изделий при их функционировании. При этом как сами испытываемые изделия, так и воздействия могут быть смоделированы. Цели испытаний различны на различных этапах проектирования и изготовления РЭА. К основным целям испытания, общим для всех видов РЭА, можно отнести:

- выбор оптимальных конструктивно-технологических решений при создании новых изделий;

- доводку изделий до необходимого уровня качества;

- объективную оценку качества изделий при их постановке на производство, в процессе производства и при техническом обслуживании;

- прогнозирование гарантированного срока службы.

Испытания служат эффективным средством выявления скрытых случайных дефектов материалов и элементов конструкции, не обнаруженных методами технического контроля. По результатам испытаний изделий в производстве разработчик РЭА устанавливает причины снижения качества. Если эти причины установить не удается, совершенствуют методы и средства контроля изделий и ТП их изготовления. На конечных этапах ТП изготовления изделий могут проводиться предварительные испытания. Для них выбирают такие режимы, чтобы они обеспечивали отказы изделий, содержащих скрытые дефекты, и в то же время не вырабатывали ресурса тех изделий, которые не содержат дефектов. Эти испытания часто называют технологическими тренировками (термотоковая тренировка, электротренировка, тренировка термоциклами и др.).

Категории испытаний. Программа и методы проведения испытаний определяются конкретным видом и назначением РЭА, а также условиями эксплуатации. Для контроля качества и приемки изделий устанавливают основные категории контрольных испытаний, оговоренные в ТУ: приемо-сдаточные, периодические и типовые.

Каждая категория испытаний может включать несколько видов испытаний (электрические, механические, климатические, на надежность и др.) и видов контроля (визуальный, инструментальный и др.). В зависимости от особенностей эксплуатации и назначения изделий, а также специфики их производства некоторые виды испытаний выделяют в отдельные категории испытаний (на надежность – безотказность, долговечность, сохраняемость и др.). Виды испытаний и контроля, последовательность проведения, проверяемые параметры и их значения устанавливаются в нормативных документах (стандартах, программах, методиках и др.).

Во время испытаний применяют сплошной или выборочный контроль. Результаты испытаний считаются отрицательными, если обнаружено несоответствие изделия хотя бы одному требованию ТУ для проводимой категории испытаний. Применяемые средства испытаний, измерения и контроля, а также методики измерений должны соответствовать требованиям метрологического обеспечения. Средства испытаний должны иметь метрологическую аттестацию.

Приемо-сдаточные испытания (ПСИ) проводят для контроля изделия на соответствие требованиям ТУ, установленным для данной категории испытаний. Испытания и приемку проводит представитель заказчика в присутствии представителя отдела технического контроля (ОТК) предприятия-изготовителя в объеме и последовательности, предусмотренными в ТУ на изделие. О готовности изделия к ПСИ предприятие - изготовитель уведомляет представителя заказчика извещением, оформленным в установленном порядке. К извещению прикладываются протоколы технологической тренировки и предъявительских испытаний, выполненных по форме, принятой на предприятии-изготовителе. Состав и последовательность проведения испытаний могут быть изменены по согласованию с представителем заказчика. Принятыми считаются изделия, выдержавшие испытания, укомплектованные и упакованные в соответствии с ТУ.

Периодические испытания проводят с целью периодического контроля стабильности ТП в период между испытаниями и подтверждения возможности продолжения изготовления изделий по действующим конструкторской и технологической документации. Календарные сроки испытаний устанавливаются в графике, составленном предприятием- изготовителем с участием представителя заказчика. Периодическим испытаниям подвергается одно изделие ежегодно. Результаты испытаний оформляются актом, к которому прилагается протокол, выполненный по форме, принятой на предприятии-изготовителе. Состав и последовательность проведения испытаний согласовываются с представителем заказчика. Если изделие выдержало периодические испытания, то его производство продолжается до следующего срока испытаний. Если изделие не выдержало периодических испытаний, то приемку изделий и отгрузку принятых изделий приостанавливают до выявления и устранения причин возникновения дефектов и получения положительных результатов повторных испытаний.

Типовые испытания проводят для изделий прерывистого производства (единичного и мелкосерийного прерывистого производства) для оценки эффективности и целесообразности предлагающихся изменений в изделие или технологию его изготовления, которые могут изменить технические и другие характеристики изделия и его эксплуатацию. Испытания проводят на изделиях, в которые внесены предлагающиеся изменения, по программе и методике необходимых испытаний из состава приемо-сдаточных и периодических. Если эффективность и целесообразность предлагаемых изменений подтверждается результатами типовых испытаний, то их вносят в соответствующую документацию на изделие в соответствии с требованиями Государственных стандартов. Перед предъявлением изделий на испытания и приемку представителю заказчика ОТК проводит предъявительские испытания готовых изделий. Такие испытания проводятся с целью контроля изделий на соответствие требованиям ТУ и готовности для предъявления заказчику. Как правило, их проводят в объеме не менее приемосдаточных испытаний, но планы контроля и нормы на проверяемые параметры могут устанавливаться более жесткими. Документация по испытаниям согласуется с заказчиком.

Предъявительские испытания. Перед предъявлением изделий на испытания и приемку представителю заказчика проводит предъяви­тельские испытания изделий. Такие испытания проводятся с целью контроля изделий на соответствие требованиям ТУ и проверки готовности для предъ­явления заказчику. Как правило, их проводят в объеме не менее приемо­-сдаточных испытаний, но планы контроля и нормы на проверяемые параметры могут устанавливаться более жесткими. Документация по испытани­ям согласуется с заказчиком.

Кроме перечисленных выше основных категорий испытаний сущест­вуют квалификационные испытания по приемке установочной серии, испы­тания на долговечность и проверочные испытания (проводит научно-исследовательская организация заказчика).

Программа испытаний. Основным организационно-методическим документом при испытаниях РЭА является программа испытаний. Она регламентирует цели испытаний, объем и методику проводимых исследований; порядок, условия, место и сроки проведения испытаний; ответственность за обеспечение и проведение испытаний; ответственность за оформление протоколов и отчетов.

Общие цели контрольных, сравнительных и определительных испытаний, общие положения об испытаниях на воздействие механических и климатических факторов конкретизированы в Государственных стандартах. В программе испытаний в краткой форме излагается информация об объекте испытания (срок его изготовления, номер паспорта, особенность конструкции и технологии изготовления и т. п.), а также параметры, подлежащие прямому или косвенному измерению, критерии годности изделия РЭА, требования к внешнему виду и электрические параметры. В разделах программы испытаний указывают объем и методику испытаний, в которых даются сведения о количестве испытываемых изделий, общая продолжительность испытаний при различных воздействующих факторах, о периодичности, составе и последовательности испытаний, о параметрах испытательных режимов, пределах изменения питающих напряжений и продолжительности работы РЭА при этих напряжениях и т. п. В плане испытаний указывают необходимые работы, такие как изготовление образцов, их приемка ОТК, измерение и определение параметров, подготовка испытательного оборудования, проведение испытаний, оформление результатов, согласование и утверждение протокола испытаний и т. п.

Вторым организационно-методическим документом является методика испытаний РЭА. В ней излагаются: метод, средства и условия испытаний, алгоритмы выполнения операций по определению одной или нескольких взаимосвязанных характеристик свойств объекта, формы представления данных и методы оценивания точности, достоверности результатов, требования техники безопасности и охраны окружающей среды. Основным требованием к методике является обеспечение максимальной эффективности процесса испытаний и минимально возможные погрешности полученных результатов. Она включает требования к методу и условиям испытаний и техническим средствам. Методика испытаний должна содержать описание следующих этапов процесса испытаний: проверку испытательного оборудования, подготовку испытываемых изделий, совместную проверку испытательного оборудования и испытуемого изделия, регистрацию результатов испытаний и данных об условиях их проведения.

Испытание на воздействие внешних факторов предназначено для определения с некоторой долей вероятности способности изделий сохранять работоспособность и параметры в заданных условиях окружающей среды путем имитации реальных условий окружающей среды или путем воспроизведения их воздействий. Когда возникает необходимость в проведении испытаний РЭА межнационального использования на воздействие внешних факторов, следует пользоваться методами испытаний, указанными в СТ МЭК 68-2, за исключением тех случаев, когда соответствующий метод испытаний отсутствует. Для этого имеются следующие основания:

а) полное соответствие с методами испытания СТ МЭК 68-2 необходимо для обеспечения повторяемости и воспроизводимости результатов;

б) испытания СТ МЭК 68-2 подходят для применения к разнообразным образцам. Они разработаны независимо от вида испытуемого образца. Образец может не быть электротехническим изделием;

в) результаты, полученные в различных лабораториях, могут быть сопоставимы;

г) исключается распространение мало отличающихся друг от друга методов испытаний и оборудования;

д) длительное использование одного и того же испытания позволяет сравнивать результаты предыдущих испытаний образцов, технические характеристики которых в условиях эксплуатации известны.

Испытания характеризуют посредством задания параметров испытательных режимов. Для некоторых испытаний необходимо описать испытательное оборудование. Выбирая метод испытания, который следует применять, разработчик нормативно-технологической документации должен учитывать экономические аспекты, в частности, когда существует два различных испытания, по результатам которых может быть получена одинаковая информация. Если при раздельном воздействии двух или более внешних факторов не обеспечивается получение желаемой информации, следует воспользоваться комбинированными или составными испытаниями. Самые важные комбинированные и составные испытания даны в СТ МЭК 68-2. В соответствии с Государственным стандартом механические и климатические испытания проводят с целью проверки соответствия изделий РЭА требованиям, установленным в ТЗ, стандартах и ТУ на изделия конкретных классов и типов. Испытаниям подвергается РЭА или отдельные ее части, число которых устанавливают в ТУ на изделия и в программе испытаний.

Все испытания проводят в нормальных климатических условиях (за исключением климатических), которые характеризуются следующими значениями параметров:

- температура воздуха 15-35 °С;

- относительная влажность воздуха 45-80 %;

- атмосферное давление 84-106 кПа (630-800 мм рт. ст.).

Испытания последовательно включают в себя начальную стабилизацию (если требуется); начальную проверку и измерения (если требуется); выдержку; конечную стабилизацию (если требуется); заключительные проверки и измерения (если требуется). При механических испытаниях проводится определение прочности и устойчивости конструкции изделия при воздействии вибраций, ударов, линейных ускорений, акустического шума. При климатических испытаниях изделие подвергается воздействию повышенной и пониженной температур, термоциклирования, повышенной и пониженной влажности, давления, инея, росы, соляного тумана и т.п. При испытаниях на соответствие конструктивно-технологическим требованиям изделие подвергают воздействию агрессивных сред, испытанию на герметичность, на способность к пайке, на теплостойкость при пайке, на пожаробезопасность, взрывозащищенность и другие. Диапазон параметров воздействующих факторов, применяемых при испытаниях весьма широк, и зависит от класса аппаратуры и условий ее эксплуатации.

Испытания на механические воздействия. Механические испытания РЭА проводят в нормальных климатиче­ских условиях под электрической нагрузкой или без нее. Изделия, имеющие амортизаторы, должны крепиться на амортизаторах. Если в ТУ предусмотрены различные способы крепления при экс­плуатации, то изделие испытывают при наиболее опасном способе крепления. Время выдержки в заданном режиме отсчитывают с момента достижения параметров испытательного режима.

Наибольшее влияние на РЭА оказывает сочетание вибрационных на­грузок и одиночных ударов, испытания на воздействия которых проводят в первую очередь. Испытания по определению резонансных частот конструкции допус­кается проводить на отдельных типах (типоразмерах, типономиналах) изде­лий, имеющих одинаковую конструкцию. Испытание на проверку отсутствия резонансных частот конструкции изделия в заданном диапазоне частот не проводят, если оно обеспечивается их конструкцией, о чем должно быть указано в ТУ на изделия.

Испытание на виброустойчивость допускается совмещать с испытанием на вибропрочность, проводя его в начале или в конце испытаний на вибро­прочность. При этом скорость изменения частоты вибрации не должна превышать 1 октавы в минуту. Испытание на вибропрочность и виброустойчивость при воздействии синусоидальной вибрации в диапазоне частот ниже 10 Гц и испытание на вибропрочность и виброустойчивость при воздействии широкополосной случайной вибрации в диапазоне частот ниже 20 Гц не проводят, если низ­шая резонансная частота изделия превышает 25 Гц.

При наличии требований по прочности и (или) устойчивости к воз­действию широкополосной случайной вибрации изделия, имеющие четыре или более резонансов в рабочем диапазоне частот, испытывают на воздейст­вие широкополосной случайной вибрации; изделия, имеющие менее четы­рех резонансов в рабочем диапазоне частот, испытывают на воздействие синусоидальной вибрации.

Испытаниям на ударную прочность не подвергают изделия, у которых низшая резонансная частота превышает 1000 Гц. Ударная прочность и (или) устойчивость таких изделий обеспечивается их конструкцией. Испытание на ударную устойчивость рекомендуется совмещать с ис­пытанием на ударную прочность, проводя его в конце испытаний на удар­ную прочность в каждом направлении воздействия. При отсутствии технической возможности проведения испытаний на вибропрочность и ударную прочность на отдельных изделиях допускается проведение испытания изделий в составе конкретного объекта.

Испытание на прочность или устойчивость при воздействии линейно­го ускорения не проводят, если предусмотрено испытание на воздействие ударов одиночного или многократного действия с ускорением, равным или большим, чем линейное.

Испытанию на воздействие акустического шума не подвергают изде­лия, удовлетворяющие одному или нескольким из следующих условий:

- в ТЗ или  ТУ на изделия указаны уровни воздействующего акустического давления 130 дБ и менее;

- изделия не содержат внутренних полостей (например, трансформаторы, дроссели, модули и микромодули, залитые компаундом, и т. п.);

- низшая резонансная частота конструкции изделия превышает верх­нюю частоту диапазона частот испытаний на воздействие акустического шума при условии;

- параметры изделий по конструкции и принципу работы изделий не зависят от воздействия акустического шума, о чем должно быть указано в ТУ на изделия.

Применяемые виды механических испытаний и их последователь­ность указываются в ПИ и зависят от назначения РЭА, условий эксплуатации, типа производства. Например, в программу определительных испытаний опытного образца и образцов установочной серии обычно включают все виды механических испытаний, а для образцов, изготовляемых в серийном производстве - только испытания, предусмотренные в ТУ. Надежная работа РЭА обеспечивается за счет конструктивных запасов по вибропрочности, виброустойчивости, резонансной частоте и другим ха­рактеристикам.

Испытание на климатические воздействия.  Принята такая последовательность операций испытания РЭА на климатические воздействия: предварительная выдержка изделий (стабилизация свойств); первоначальные измерения параметров и внешний осмотр; установка изде­лий в камеры, выдержка их в условиях испытательного режима, измерения параметров; извлече­ние из камер и выдержка для восстановления свойств изделий (конечная стабилизация свойств); внешний осмотр и заключительные измерения пара­метров изделий.

Предварительную выдержку в нормальных климати­ческих условиях проводят с целью устранения последствий воздействия на изделия в предыдущих условиях эксплуатации. Продолжительность выдержки определяется временем, достаточным для установления теплового равновесия изделий с окружающей средой. Обычно оно не превышает 2 ч.

При установке изделий в камере климатических испытаний необхо­димо следить за тем, чтобы между изделиями и стенками камеры, а также между самими изделиями свободно циркулировал воздух. Если при эксплуатации возможно несколько ва­риантов положения изделия, то следует выбрать вариант, обеспечивающий наибольшую жесткость испытания. Время выдержки в испытательном режиме отсчитывают с момента установ­ления режима в камере. Это время должно быть достаточным для прогрева (охлаждения) изделий по все­му объему.

Изделия считаются достигшими температуры окружающей среды (теплового равновесия), если температура самых массив­ных частей (или других частей, указанных в ТУ) отличается от температуры окружающей среды не более чем на ±3 °С. Время прогрева (охлаждения) изделий по всему объему устанавлива­ют на этапе предварительных испытаний с помощью датчиков для контроля температуры. Как правило, в зависимости от массы изделие необходимо выдерживать: при массе изделия не более 2 кг – 2 ч; 2...10 кг - 3 ч; 10...20 кг - 4 ч; 20...50 кг - 6 ч;  50...100 кг - 8 ч; 100...300 кг – 10 ч.

Воспроизводимость результатов испытания в значительной мере зависит от точности поддержания заданных параметров испытательного режима. До­пуски на значения воздействующих факторов выбирают исходя из компромис­са между точностью и стоимостью испытания. При испытании на влагоустойчивость допуски на температуру и относи­тельную влажность воздуха в камере устанавливают равными соответственно ±2 °С и ±3 %. При определении указанных допусков учитывают неравномер­ность распределения температуры по объему камеры, погрешность измерения ее приборами, а также изменение температуры во времени. При верхнем значе­нии температуры 40 °С и относительной влажности воздуха 90 % изменение температуры на 2 °С приводит к изменению относительной влажности на 9 %. При высокой относительной влажности даже незначительное изменение темпе­ратуры может привести к выпадению росы, что снижает воспроизводимость результатов испытания.

Климатические испытания проводят на стадии проектиро­вания РЭА, в серийном производстве для отбраковки потенциально не­надежных изделий (приемосдаточные испытания) и для контроля стабиль­ности производства (периодические испытания). Режимы и условия испыта­ния РЭА устанавливают в зависимости от степени жесткости, которая, в свою очередь, определяется условиями дальнейшей эксплуатации РЭА. Изделия считают выдержавшими испытание, если они во время и после его проведения удовлетворяют требованиям, заданным в ТУ для данного вида испытаний.

Для повышения информативности и эффективности климатических испытаний при освоении и производстве изделий целесообразно проводить их в последовательности, при которой каждое последующее испытание уси­ливает воздействие предыдущего, которое могло бы остаться незамечен­ным. Рекомендуется нормализованная последовательность климатических испытаний, включающая испытание при повышенной тем­пературе, кратковременное испытание на влагоустойчивость в циклическом режиме (первый цикл), испытания на воздействия пониженных температуры и атмосферного давления, испытание на влагоустойчивость в циклическом режиме (остальные циклы). При этом между любыми из указанных испыта­ний допускается перерыв не более 3 суток, за исключением интервала меж­ду испытаниями на влагоустойчивость и на воздействие пониженной темпе­ратуры, который не должен превышать 2 ч.