Averías en circuitos digitales
Acostumbrados a la electrónica analógica ahora tenemos que dar paso a la digital, que hizo su aparición con los primeros microprocesadores. El campo del diagnóstico y la reparación de averías ha sufrido un cambio significativo y que el técnico de servicio sabrá asimilar con gran rapidez y competencia.
Un texto de Alfredo Borque Palacín
El 75% de los fallos en circuitos digitales suelen ser por circuitos abiertos en un punto u otro; para localizar la avería se procederá a medir tensiones con un voltímetro adecuado, también podemos valernos de un osciloscopio, sonda lógica y analizador lógico.
El 25% de fallos en circuitos digitales tienen que ver con cortocircuitos internos o externos. En la mayoría de los cortocircuitos se ven implicados los propio CI, y solo un 10% de los casos están provocados por cortocircuitos externos a los chips. En este análisis se supone que el circuito ha funcionado a pleno rendimiento con anterioridad. las nuevas unidades a menudo generan problemas con pistas cortocircuitadas, en particular con los dispositivos de montaje superficial modernos y sus espacios reducidos entre pistas. Para encontrar un cortocircuito en una tarjeta de circuito impreso debemos rastrear la corriente con el instrumento apropiado.
Si tomamos medidas en tos circuitos de tarjetas de circuito impreso modernas, es preciso que las puntas de prueba hagan buen contacto. Hay que asegurarse de que las sondas tienen un diámetro pequeño para evitar poner en cortocircuito las pistas o los pines de un CI. Si las puntas de las sondas son finas será más sencillo hacer contacto con las pistas a través de cualquier resma de soldadura que haya quedado en la tarjeta o para penetrar las máscaras de soldadura. las máscaras se utilizan para evitar cubrir todas las pistas con soldadura, y a menudo presentan un aspecto verde o azul.
Auque deben usarse puntas de prueba finas para realizar medidas de tensión, no es bueno utilizarlas para medidas de corriente por encima de un amperio, ya que se podrían recalentar y quemar.
Cualquier terminal de prueba se debe utilizar con mucho cuidado cuando se trabaja con dispositivos de montaje superficial, ya que estos diminutos componentes pueden dañarse o cambiar sus valores si se deja descansar la sonda sobre cualquier punto del propio componente; solo hay que sondear las pistas de las tarjetas cuando se desee localizar una avería en circuitos SMD, y nunca en los extremos de los componentes.
La mayoría de los componentes que se utilizan hoy en los circuitos digitales modernos están sujetos a daños provocados por descarga accidental de las acumulaciones de electricidad estática. Si se produce la descarga a través de uno de estos componentes, lo que podemos esperar es que llegue a fallar.
Hay tres cosas que se deben realizar antes de localizar una avería en un circuito digital a nivel de componentes:
- Una inspección visual detallada.
- Comprobar que las tensiones de la fuente de alimentación son correctas.
- Comprobar la actividad del reloj en circuitos sincronizados.
Dentro de la inspección visual de una tarjeta de circuito impreso hay que incluir una inspección detallada de la tarjeta, utilizando una luz intensa y a ser posible una lupa. Buscar salpicaduras de soldadura que puedan estar cortocircuitando las pistas, y también los C que estén un poco descoloridos que nos indica claramente que han sido sobrecalentados, sin olvidar las malas uniones de soldadura. Los componentes sujetos a precisiones físicas en su funcionamiento normal pueden presentar malas uniones de soldadura. Tampoco debemos olvidar las grietas en la propia tarjeta, que a veces están provocadas por presiones excesivas a las que están sometidas. Si una tarjeta de circuito impreso está agrietada puede repararse utilizando un cable para unir la grieta y soldarlo por sus dos extremos.
No podemos esperar que un circuito funcione sin las tensiones de alimentación adecuadas; es fácil comprobar si un chip recibe la tensión apropiada. No obstante, no debemos fiarnos de una sonda digital si podemos obtener una buena lectura de la Vcc. la sonda indicará un nivel alto correcto aun cuando la tensión de alimentación de un chip TTL fuera de tan solo 2,5
V. Debemos utilizar un voltímetro de precisión y comprobar la tensión en el lado de la tarjeta donde se encuentran los componentes. También debemos asegurarnos de comprobar
La existencia de excesiva tensión de rizado, cambiando a una escala de CA; más de unos cuantos milivoltios de tensión de rizado resulta excesivo. En algunos casos problemáticos podríamos buscar ruido de alta frecuencia en la tinca de alimentación Vcc mediante la utilización de un osciloscopio. Si se comprueba la existencia de tensión de alimentación y de una buena conexión a masa del lado superior donde se encuentran los componentes, también se estará comprobando el estado de la conexión entre la tarjeta y el CI. la línea de alimentación para un TTL debe ser de 5V, con un margen aproximado de un cuarto de voltio. Una lectura de más de unos cuantos milivoltios de la masa de la fuente de alimentación al pin de masa de un CI es un indicio de la existencia de una mala conexión o de una conexión abierta del pin a la masa de la fuente.
Si en una fase posterior del proceso de diagnóstico de una avería nos encontramos con que la línea de una señal digital está bloqueada en un nivel bajo con una tensión nula, sería una buena razón para buscar las tensiones de alimentación adecuadas en el chip que activa esa señal de datos particular.
las tensiones positivas que hay en estos circuitos se conocen normalmente corno la línea Vcc, y a veces se denomina una alimentación Vdd. la línea negativa de una aumentación es normalmente la masa, y se las suele denominar como tales o bien como Vss o Vee. Que pueden ser también tensiones por debajo del potencial de tierra o tensiones de alimentación negativas.
Muchos circuitos digitales dependen de un reloj central para mantener todas las señales digitales debidamente sincronizadas, esto se corresponde con el ritmo de todo el sistema. Uno de los primeros tests más simples que se pueden hacer con tales circuitos, sobre todo si el equipo está inactivo, es asegurarse de que hay un reloj en donde le corresponde; una sonda lógica es suficiente para realizar esta simple pero importantísima comprobación.
Existen tres formas básicas de interpretar las indicaciones de una sonda lógica:
- Comparar las indicaciones de la sonda lógica con una copia anotada del esquema.
- Determinar primero la señal adecuada que deberíamos tener en la sonda lógica y hacer luego la lectura. Si los niveles lógicos no son estadísticamente lógico alto y bajo tendremos que considerar el factor de trabajo y la frecuencia.
- Consultar en el manual de mantenimiento del equipo dónde se diga lo que cabe esperar en los puntos importantes.
Las indicaciones de los LEDs de una sonda lógica y su significado ya lo conocemos; el uso de este instrumento supone tener en cuenta tres áreas de interés:
- Seguimiento de señales entre CIs digitales.
- Seguimiento de señales de CIs digitales con dispositivos discretos.
- Seguimiento de señales de dispositivos discretos con CIs digitales.
La mayoría de las localizaciones de averías digitales consisten en seguir señales que pasan de un CI digital a otro. En la figura 1 representamos dos transistores de la etapa de salida de un CI de tótem-pole que permite un nivel lógico forzado alto o forzado bajo.
Si se sondea un circuito digita es posible que se obtengan los siguientes síntomas:
- Comprobar los pines de salida y entrada de los CI en cuestión. Si el pin de salida del CI fuente indica que se está generando la señal, pero el pin de entrada de la etapa posterior no está recibiendo, es obvio que existe un circuito abierto en la pista de la tarjeta de circuito impreso entre los CIs.
- En los circuito TTL que tienen una pista abierta, el pin de entrada no reflejará ninguna actividad en el LED de impulsos, así como un nivel malo, no se encenderán ni el LED de nivel alto ni el de nivel bajo.
- En los circuitos CMOS el pin de entrada será probable mente muy sensible y actuará de forma descontrolada; puede conmutar estados lógicos o bloquearse cuando se toque con la sonda la línea de entrada.
Es fácil hacer un seguimiento de la línea abierta a lo largo de la pista desde el CI de fuente hasta donde se pierda la actividad, ese será el punto de ruptura.
los circuitos digitales que se comunican con el mundo exterior suelen hacerlo con la ayuda de componentes que no son CIs; los transistores suelen utilizarse con tal fin. Estos circuitos son normalmente sencillos, ya que funcionan como los de clase C, se encuentran totalmente saturados o desconectados. De este modo se utilizan los transistores como conmutadores, y por lo tanto se denominan transistores de conmutación. Estos transistores están diseñados para dejar de estar saturados totalmente de forma muy rápida y tienen una acusada curva de corriente de colector.
En estos circuitos el CI es el componente de fuente, y en algunos casos el CI digital aparece conectado al transistor. Este último proporciona la corriente necesaria para hacer funcionar al propio dispositivo de salida.
Información recogida del Nº162 de Electrónica & Comunicaciones
