ЖУРНАЛ СТА 1/1996

В ОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ КМОП В УСТРОЙСТВАХ ПРОМЫШЛЕННОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ Д о недавнего времени в промышленных компью- терах применяли микросхемы на основе техно- логии ТТЛШ. В последние годы в связи с увели- чением производства портативных ПК, использующих исключительно ИМС КМОП, большинство компаний пе- решло на производство ИМС исключительно по этой тех- нологии. Как ТТЛШ, так и КМОП ИМС имеют механизмы отказа, но эти механизмы различны. В этой статье опи- сываются наиболее распространенные причины отказа, характерные для аппаратуры на основе КМОП ИС, неза- висимо от фирмы-изготовителя. Однако значительная часть рассматриваемых причин отказов анализировалась на основе оборудования MicroPC фирмы Octagon Systems. Имея более 50 000 работающих в промышленных усло- виях систем, фирма Octagon создала надежную базу дан- ных причин отказов. Несмотря на то, что среднее время наработки на отказ изделий MicroPC превышает 11 лет, происходят отказы оборудования. Как показывает опыт, в основе большинства отказов лежат нарушения правил эксплуатации и существует очень небольшой процент от- казов, вызванных другими причинами. Статистика показы- вает, что наибольшее число отказов происходит во время ввода в строй первой системы. В последующих системах процент отказов существенно падает. Анализ возвращаемых в ремонт плат дает следующие процентные соотношения. ● Приблизительно 20% возвращаемых плат являются ис- правными. Эти платы, как правило, имеют неправильно ус- тановленные перемычки или неверно программировались. ● Из оставшихся 80% плат 90% отказало по причине не- верной эксплуатации или аварий. Как правило, пользователь не может точно определить причиныотказа самостоятельно. ● Таким образом, 72% возвращаемых в ремонт плат отказали по причине неверной эксплуатации или ава- рии. Для оставшихся 8% плат причины отказа устано- вить невозможно, и эти платы в пределах гарантийного срока ремонтируются бесплатно. Наиболее распространенные отказы процессорных плат связаны с: ● превышением допустимого напряжения питания; ● воздействием статических разрядов; ● повреждением последовательных и параллельных портов. Отказы плат расширения в большинстве случаев яв- ляются следствием: ● воздействия статических разрядов; ● превышения напряжений на входах; ● перегрузки выходов по току; ● неправильной эксплуатацией устройств на основе КМОП, связанной с нарушением последовательности подачи питающих напряжений. Особого внимания требует подключение к видеопла- там плоских дисплеев, поскольку в этом случае для каж- дого конкретного дисплея пользователюнеобходимо са- мостоятельно изготовить кабель и записать в ЭС ППЗУ видеоплаты соответствующий драйвер. Ошибка в кабеле или неверный выбор драйвера может привести к выходу из строя как видеоплаты, так и дорогостоящего дисплея. Известен случай, когда из-за неверной распайки кабеля был поврежден TFT-дисплей стоимостью $3000. ● Одновременный отказ нескольких компонентов Вероятность случайного отказа даже одного компо- нента является очень небольшой, поскольку среднее вре- мя наработки на отказ для плат фирмы Octagon превы- шает 11 лет. Исследования в течение 7 лет ни разу не вы- явили случая отказа нескольких компонентов одновре- менно, который не был связан с неверной эксплуата- цией или аварией. Поэтому одновременный выход из строя нескольких компонентов на плате должен быть од- нозначным сигналом пользователю тщательным обра- зом искать собственные ошибки. ● Проверка «мертвых» плат Для проверки полностью вышедших из строя плат су- ществует простой, но чрезвычайно эффективный тест, выявляющий причины, связанные с перегрузкой по на- пряжению питания, ошибкой в его полярности или дру- гой «силовой» ситуацией. Для начала нужно полностью отсоединить проверяемую плату от системы. Далее, ис- пользуя обычный цифровой измеритель сопротивления на пределе 2000 Ом, измерьте сопротивление между ши- нами «питание» и «земля». Запишите полученное значе- ние. Поменяв местами щупы прибора, измерьте обрат- Андрей Кузнецов 119 1/96 В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА