缺乏图纸情况下的主控模块的维修

[摘 要]在缺乏图纸情况下，维护维修各类企事业单位生产设备的主控模块是一件比较困难的事情，本文就在这种情况下的维修思路提出一些方法和建议。

[关键词]主控模块、维修

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0389-02

引言

利用含有CPU、DSP等大规模数字芯片的控制技术正广泛的应用在工业、通信电力、交通运输等相关行业的各种技术服务部门。随着技术的进步，设备的日趋复杂，相关设备也越来越倾向于采用含有通用或者嵌入式芯片的技术来控制整机的运行。由于大多数设备产商所提供技术资料并不完整，没有足够详细的技术图纸。在这种情况下，如果设备主控模块故障，对维护维修人员来说，是有一定难度的，这就需要一种相对统一的方法和思路给经验相对欠缺的维修人员提供一定的提示和指导。

一、目前设备资料的现状

大多数设备本身，厂家会提供安装说明、操作说明、模块功能说明等相关资料，但不会提供详细的技术图纸，在信号走向上只提供大致的说明。相关附属设施，如充电器，稳压器，UPS等，仅会有简单的使用说明，不再附带任何技术资料。当它们故障时，特别是主控模块故障时，由于含有大量的数字电路和主控芯片，在维修上就显得相对困难甚至是没有思路。

二、在缺乏技术资料背景下目前能够做到的常规技术手段

在面对一块缺乏详细资料的故障电路板时，目前能够采取的措施，可以分为以下几个方面：

对故障模块进行认定，各种模块可以分为：电源部分、含CPU或DSP等数字芯片的数字处理部分、接口部分、小信号处理部分、缓冲放大部分、功放部分等。通过分析不同的模块特征，可以区别这些模块。有些厂家提供设备框图进行简单的说明，要尽量利用这些说明，非常有利于我们初步的判断。

当确认某一模块故障时，仍然是先进行简单的目测判定，如主板上有没有明显的烧蚀或损坏的痕迹，电容有没有爆裂，接口是否接触良好等。

但在大多数情况下，主控模块的故障并没有那么明显，难以通过目测的方法加以判别。这个时候，我们就有必要进一步测量，通过一些特殊的方法和技巧对该故障模块进行检查，并最终找到故障所在。要做到这一点，我们必须对各类主控模块的通用线路特征要有概念性的认识。

一般的主控模块总是含有这些功能组件：中央处理单元（CPU），随机存储器（RAM），程序存储器（ROM），数字信号处理器（DSP），复位电路，通用接口或专用接口电路等。此时，电路板上元件或者线路特征可以透露大量信息。如各类数字逻辑芯片，从型号上就可以加以判断，它会告诉我们大概的电路功耗、电压范围、频率等；从排阻排容等元件的布局可以大致了解总线的分布和走向。随机存储器和程序存储器外型上有自己的特征。复位电路有可能是简单复位电路，也有可能是专门的芯片提供复位信号，可以观察其元件加以判断。总之，元器件本身会告诉你大量信息，并相互印证，这有助于你对该电路的理解，有时候甚至能够以此看出它大概的设计思路。

对于复杂的大规模集成芯片，可以通过网络搜索芯片上的型号，找到相关资料，相当程度上对分析周边线路有所帮助，并对于分析整个模块的功能、类型也大有助益。

灵活运用仪器仪表判定线路的工作状态：我们常用的仪表有万用表、示波器、频率计等。在电路上进行测量时，尽量在在线状态下测量（也就是加电测试），这样能够以正常的思路理解电路的工作状态。用仪表测量时，要注意仪表本身对被测线路的影响，由于大规模集成电路大多信号较弱，比较容易受到外来因素的影响。尽量选用电路上已有的测试点，以减少不必要的干扰。

元器件的试更换：一般遵循从简单到复杂，从廉价到昂贵的原则，要注意该类主控模块的覆铜板本身也容易造成故障，未必要完全怀疑是元件的问题。

很多电路板卡都比较复杂，有时候我们并不需要分析整块电路所有的功能模块，仅分析我们感兴趣的部分，或通过一些技巧绕过难以分析的部分，将使整个维修过程变得相对简单而快捷。

三、单元电路分析举例

一般设备主控模块，会有如下几个部分组成：

1.CPU，即中央处理单元。

2.随机存储器RAM，提供程序运行时的临时数据保存。

3.程序存储器，提供控制程序本身的存储空间。

4.DSP，数字信号处理器。

5.复位电路，提供所有模块的复位。

6.键盘接口，提供前面板键盘的键位扫描或者按键信息的读取。

7.其它接口接口线路，如USB接口，RS232接口等。

基本检测过程如下：

1.首先进行目测检查，查看模块上是否有目测可见的故障点。

2.电源检查，对于一个没有详细图纸的电路。区别电源的办法可以注意接口附近相对比较粗的线路，部分内置的稳压集成模块，经常维修可能会比较熟悉。有的主控模块会先通过给定的一个电压，再通过外部接口提供给中央处理单元一个中断指令，启动模块的初始化操作，这种情况要特别注意。电源可能有+/-18V，+/-15V，+5V，+3.3V，+2.5V等，多测试几次，取得相对可靠的结论。

3.晶振的测量，晶振是非常容易区分的，元件特征就非常明显。这里要特别注意的一点是，晶振容易因为测量仪器的干扰而人为停振。所以，坚持一个原则，当你测量到振荡信号后可以证明电路已经起振，否则不能反向证明。随机测量各个总线是否有信号，也可以作为电路是否起振的辅助证明。注意有的主控模块有多个振荡源。

4.测量复位信号，复位信号是保障整机能够启动并顺利运行的基础，相对复位电路的故障可能性要比晶振高。复位电路有简单的复位电路，也有专用复位芯片，有的复位电路会提供一个较大的电容进行延时，可以作为判断复位的辅助依据。复位电路故障时，可以通过人工引入复位信号尝试整个模块能否重新启动。

5.测量总线电路或接口电路，总线电路的特征是排列整体，相应接口处有排阻或排容等元件用于防止干扰并保护芯片的输入输出端口。很多情况下，部分总线断线，或接口对地短线是造成故障的重要原因，类似电路如图一。

6.数模转换，存储器等线路特征的判断

数模转换电路特点，可以看到用于输出滤波的电容。这样，就可以在附近找到数模转换芯片。我们可以尝试测量字时钟，位时钟，以及输入输出等各类信号，对电路的工作状态做出一个较为准确的判断。对于存储器，很多模块都采用通用闪存芯片，从芯片外观就比较容易判别，如图二所示。

总之，检查带有大规模芯片的主控电路板，也是本着先易后难原则，通过电路特征分析线路状态，细心兼耐心的找到故障点。在大多数情况下，主控模块的故障都不会太复杂，大规模芯片的损坏机率较低，一般都是焊接不良（特别是大规模集成电路容易虚焊），少量的排阻排容损坏（对地短路等）以及通孔接触不良造成。只有耐心加细心，大多能够找到故障所在。

四、技术人员应具备的知识或能力

1.平常应注重技术积累，特别是对各种类型的主控模块特征线路要多加以分析总结，找到它们的共同点。很多时候，迅速的解析整块电路或通过关键参数找到故障点都有赖于技术人员对电路设计架构以及元件器特性的深刻理解。

2.注意学习新知识、新技术。电子技术是一门日新月异的技术，必须不断的学习才能跟上技术发展的步伐。

3.在任何情况下，维修都是一项谨慎的工作。技术人员应养成良好的操作习惯，维修前做好静电防护，仪器仪表注意量程，工具使用整洁有序等。

五、结论

通过以上的分析讲解，我们可以得出如下结论：含有大规模芯片的主控电路的维修表面上比较困难，但并非没有规律可循。技术人员要加强平时积累，对各种电路和元件性能了解得越多越有利于故障的判断；善于利用电路中的关键点是我们查找故障或绕开难点的捷径；判断过程中善于利用各种信息和测量结果有利于技术人员对陌生电路的了解；学会综合利用各种信息片段，加强理解、整合能力是技术人员努力的方向。

总之，故障的判断和维修是一个不断学习和实践的过程，虚心求学、小心操作，经常性的总结和实践，总能让自己的维修能力和技术水平得到不断的提高。

作者简介

作者：吴丹.福建福州 民航福建空管分局