Fehlersuche in elektronischen Schaltungen Mit 488 Abbildungen
Elektronik Dietmar Benda
Wie sucht man Fehler in elektronischen Schaltungen? Fehlersuche mit Methode
Mit 170 Abbildungen
FRANZIS
7
Inhalt
1 1.1 1.2
Grundregeln für erfolgreiche Instandhaltung Systematik, Logik und Erfahrung sichern den Erfolg Auftreten und Verhalten beim Kunden
9 0 11
2 2.1 2.2 2.3
Aneignen von Anlagen- und Systemkenntnissen Systemerkundung über Bekanntes und Unbekanntes Informationen gezielt sammeln Strukturmerkmale festlegen
13 13 14 16
3 3.1 3.2 3.3 3.4
Systematisierte Fehlersuche an automatisierten Anlagen Voraussetzungen und Ablauf einer erfolgreichen Fehlersuche Ist-Zustandserfassung Fehlerbereich eingrenzen Instandsetzungsmaßnahmen und Wiederinbetriebnahme
23 23 25 27 31
4
Bestimmung der Polaritäten und der Spannungen an elektronischen Baugruppen und Schaltungen Spannungsmessungen Fehler im Stromkreis Bezugspotenzial bestimmt Polarität und Spannungswert Durchführung von Polaritäts- und Spannungsbestimmungen an Beispielen Übungen zur Vertiefung
34 34 35 40 42 52
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 5 5.1 5.2
55 55
5.3 5.4 5.5 5.6 5.7
Fehlersuche mit System an analogen Schaltungen Spannungsbestimmungen an Schaltungen Auswirkungen von möglichen Kurzschlüssen oder Unterbrechungen bei unterschiedlichen Kopplungsarten Systematische Fehlersuche an einer Analogschaltung Fehlersuche an Steuer- und Regelschaltungen Fehlersuche an Schwingschaltungen Fehlersuche an Operationsverstärkern Übungen zur Vertiefung
6 6.1
Fehlersuche mit System an Impuls- und digitalen Schaltungen Spannungsbestimmungen an Schaltungen
95 95
57 64 71 78 85 91
8
Inhalt
6.2 6.3 6.4 6.5
Auswirkungen von möglichen Kurzschlüssen oder Unterbrechungen Systematische Fehlersuche an einer Digitalschaltung Fehler digitaler ICs Übungen zur Vertiefung
97 107 111 120
7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6
Fehlersuche mit System an Computerschaltungen Fehlerdiagnose an Tri-State-Schaltungen Überprüfung statischer Funktionszustände Überprüfung dynamischer Funktionszustände Systematische Fehlersuche an einer Computerschaltung Fehlersuche an Schnittstellen-(Interface-)Schalrungen Übungen zur Vertiefung
124 124 126 127 132 136 142
8 8.1 8.2 8.3 8.4
Fehlersuche mit System an SPS-Schaltungen Überprüfung statischer und dynamischer Funktionszustände Service über Bildschirmdiagnose Systematische Fehlersuche an einer SPS-Schaltung Übungen zur Vertiefung
144 147 148 153 157
9 9.1 9.2 9.3 9.4
Fehlersuche mit System an Netz- und Betriebsspannungen Netzstörungen und ihre Auswirkungen Fehlersuche an Gleichrichterschaltungen Fehlersuche an Netzgeräten Übungen zur Vertiefung
160 160 164 168 171
10 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5
Fehlersuche mit Testsystemen im Service und in der Fertigung In-Circuit-Test Fehlersuche mit Clip-Testsystemen Vorbereitung der Baugruppen Kurzschluss-Lokalisierung Übungen zur Vertiefung
Strukturen, Funktionen, Definitionen und Signalformen 11 Strukturen der Schaltungen und Wirkungen der zu verarbeitenden Signale ..11 Bezug herstellen zwischen symbolischem Schaltbild und der Verdrahtungsanordnung 16 Polarität, Stromrichtung, Bezugspotenzial, Definitionen 17 Übungen zur Vertierung 18
2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
Schaltungsanalyse ein Puzzlespiel? Funktionsbetrachtungen Funktionen von Reihenschaltungen Funktionen von Parallelschaltungen Standardisierte Grundschaltungen Übungen zur Vertiefung
20 20 25 28 30 33
3 3.1 3.2 3.3
Das Wesentliche vom Unwesentlichen unterscheiden Beispiel einer Generatorschaltung Beispiel einer Impulsformerschaltung Übungen zur Vertiefung
34 34 36 38
4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
Hauptfunktionen aus Neben- oder Hilfsfunktionen erkennen Beispiele anhand von Verstärkern aus der Praxis Beispiel anhand einer Impulsschaltung Beispiel einer Zählkettenschaltung Beispiel einer Regelschaltung Übungen zur Vertiefung
39 41 44 45 47 49
5
Schaltungsmaßnahmen zur Erzeugung und Stabilisierung von Arbeitspunkten Gebräuchliche Schaltungen zur Arbeitspunkterzeugung Schaltungen zur Arbeitspunktstabilisierung Schutz- und Begrenzerschaltungen in diskreten und integrierten Schaltungen Beispiele aus der Praxis Übungen zur Vertiefung
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
50 50 51 53 55 58
8
Inhalt
6 6.1 6.2 6.3 6.4
Kopplungsarten in ihrer Funktion erkennen Verbindungskopplungen Gegenkopplungen Mitkopplungen Übungen zur Vertiefung
59 60 62 66 69
7 7.1 7.2 7.3
Signalwege und Funktionsabläufe festlegen Kennzeichnung der Signalwege in analogen Schaltungen Kennzeichnung des Funktionsablaufs bei digitalen Schaltungen Übungen zur Vertiefung
70 70 72 76
8 8.1 8.2
Schaltungen in Übersichtsplänen dargestellt Schaltungsbeispiele Übungen zur Vertiefung
77 77 85
9 9.1 9.2 9.3
Schaltungsunterlagen in der Praxis anwenden Gerätedokumentationen Beispiel aus der Praxis Übungen zur Vertiefung
86 86 87 94
10 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7
Computertechnik: Hardware, Software Tri-state-Ausgänge oder Bus-Funktionen Mikrocomputer-Schaltung Software/Hardware-Schnittstellenbausteine Pegel-und Leistungsanpassschaltungen am Mikrocomputer Flussdiagramme, Befehlslisten DA-und AD-Wandler Übungen zur Vertiefung
95 95 101 106 109 115 119 125
11 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5
Bezeichnungs- und Orientierungssysteme gebräuchlicher Industrieunterlagen Referenzbezeichnungen Werksnormen für Stromlaufpläne und Funktionsabläufe Kennwert- und Datenblätter Serviceunterlagen Übungen zur Vertiefung
127 127 128 133 135 144
12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5
DarstellungshUfen für speicherprogrammierbare Steuerungen Betriebsmittel- und Zuordnungsliste Kontaktplan (KOP) Logikplan (LOP) Anweisungsliste (AWL) Übungen zur Vertiefung
145 146 146 147 147 150
Inhalt
9
13 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7
CAD-Dokumentation Installations- und Aufbaupläne Bezeichnungssysteme für Klemmen, Steckverbinder und Kabel Stromlaufpläne Bauteil- und Gerätelisten Klemmen- und Steckverbinderlisten Verdrahtungspläne Übungen zur Vertiefung
Anhang Genormte und international angewendete Schaltzeichen Stromquellen Sicherungen, Bezugspotenziale Leitungen und Steckverbindungen Einstellung und Veränderung Widerstände Spulen Kondensatoren Halbleiter Halbleiterdioden und Vierschichtelemente Bipolare Transistoren Unipolare Transistoren Grundform digitaler Verknüpfungsglieder Negation Kippglieder, Register und Speicher International gebräuchliche Abkürzungen in englischer Sprache Referenzkennzeichnungen - Reference Designators Weitere Abkürzungen - Abbreviations Teilverhältnisse von Spannungsteilern Parallelschaltung von Widerständen, Serienschaltung von Kondensatoren Widerstand, Spannung, Strom, Leistung Kennzeichnung von Widerständen und IEC-Reihen Kennzeichnung von Kondensatoren Transistoranschlüsse Symbole für Flussdiagramme nach DIN 66001 Erläuterungen der Anschlussbezeichnungen an ICs ASCII-Zeichen-Zuordnungstabelle ASCII-Zeichen-Zuordnungstabelle (Fortsetzung) Griechisches Alphabet für Größen und Maßeinheiten Dezibel-Tabelle Stecker und Buchsen für die HiFi- und Videotechnik Stecker und Buchsen für die Datenübertragung
Busbelegung Serielle TTY/V24-Schnittstelle BAS-Monitorschnittstelle IEC-Schnittstelle Telekommunikations-Anschlusseinheiten Der analoge Netzanschluss Die analoge Telekommunikations-Anschlusseinheit Die Gleichstrombedingungen im analogen Netz PC- und Notebook- Anschlussfunktionen Sensoren
216 217 219 220 220 221 222 227 228 234
Lösung zu den Übungen
237
Sachverzeichnis
241
Elektronik Dietmar Benda
Wie misst man mit dem
Oszilloskop? Technik, Geräte, Messpraxis mit über 150 Messbeispielen
Eigenschaften und Funktionen des Oszilloskops Messtechnische Grandlagen Bedien- und Anzeigeelemente eines Oszilloskops Die Darstellung Vertikale Messwerteinstellung und Signalart Horizontale Zeitablenkung Triggereinrichtung Funktion des Oszilloskops Vertikalverstärkersystem Horizontalverstärkersystem Zeitablenkung Triggerung Pegel- und Flankentriggerung Triggerkopplung Triggerquellen Kennwerte und Technische Daten Übungen zur Vertiefung
Funktion und Einstellung der Elektronenstrahlröhre Aufbau und Funktion der Elektronenstrahlröhre Anforderungen an Elektronenstrahlröhren Elektronenstrahl suchen und scharf einstellen Die Funktionen TRACE und BEAM FIND Übungen zur Vertiefung
34 34 37 38 40 44
3 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.2.1 3.2.2
Spannungs- und Amplitudenmessungen Messaufbau Bezugspotenzial, Erdungsprobleme und Masseführung Innenwiderstand Messleitungen, Einfluss von Länge und Qualität Messung von Gleich- und Wechselspannungen ohne Zeitablenkung Messung von Gleichspannungen Messung von Wechsel-(Sinus-)Spannungen
46 46 47 50 52 54 57 58
8
Inhalt
3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.5
Messung von Gleich- und Wechselspannungen mit Zeitablenkung Messung von Gleichspannungen Messung von Wechselspannungen Messung von Mischspannungen Amplitudenmessungen mit Tastköpfen Tastteiler Dioden-(Demodulator-)Tastkopf Übungen zur Vertiefung
60 60 61 63 64 64 66 67
4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
Triggerung und Synchronisation von Messsignalen Triggerquelle Auswahl der Triggerart Auswahl der Triggerflanke und des Triggerpegels Hinweise und Beispiele für die Triggersignalankopplung Dehnung des Zeitablenkkoeffizienten Übungen zur Vertiefung
75 75 80 82 87 90 92
5 5.1 5.2 5.3
Messungen mit Zweikanaloszilloskop Betriebsarten Differenzmessungen Übungen zur Vertiefung
Digitale Speicheroszilloskope Technische Kennwerte und Funktionen des DSO Messbeispiele mit dem Digitaloszilloskop Analog-Oszilloskop und Digital-Speicheroszilloskop im Vergleich Vorteile des Analog-Oszilloskops (АО) Vorteile des Digital-Speicheroszilloskops (DSO) Unterscheidung zwischen kontinuierlicher Aufzeichnung und Abbildung. Übungen zur Vertiefung
127 129 132 142 142 142 144 145
8 8.1 8.2 8.3
Messungen an Anwendungs- und Versuchsschaltungen Aliasing-Effekt vermeiden Amplituden- und Frequenzmodulation Antriebsregelsysteme
147 149 149 151
Inhalt
8.4 Buskonflikte mit Logiktriggerung erfassen 8.5 BUS-Systeme 8.6 Darstellung der Kennlinien von Bauelementen 8.7 Drehzahlmessungen an Inkrementalgebern 8.8 Frequenzfilter 8.9 Frequenzmessungen 8.10 Gleichtaktstörsignale an Schaltungen prüfen 8.11 Impulsmessungen 8.12 Impulsmessungen mit Spitzenwerterfassungsfimktion 8.13 Digitale Signalformen stabilisieren 8.14 Metastabile Zustände in digitalen Systemen finden und darstellen 8.15 Netzgleichrichter 8.16 Operationsverstärker 8.17 Phasenmessungen 8.18 Physikalische Funktionsabläufe von Sensoren 8.19 Puls- und EKG-Signale 8.20 Rauschen von Netzgeräten 8.21 Reflexionsmessungen an Verbindungs-und Übertragungsleitungen 8.22 Seltene Signale erfassen 8.23 Spannungs- und Stromverstärker 8.24 Ursachen von Störsignalen schnell diagnostizieren 8.25 Verzerrungsanalyse 8.26 Videosignale an Fernsehgeräten und Monitoren 8.27 Übungen zur Vertiefung
