ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6292| Title: | Діагностування друкованих материнських плат |
| Authors: | Рудаков, Костянтин Сергійович Колодяжний, Богдан Ігорович |
| Issue Date: | Jun-2024 |
| Abstract: | Виконано аналіз роботи структурної схеми материнської плати та ШІМ-контролера, розглянута конструкція материнської плати ноутбука, представлено алгоритм пошуку програмних та апаратних несправностей, розглянуто технологію ремонту та відновлення працездатності материнської плати. Результатом даної кваліфікаційної роботи є удосконалення ефективного методу діагностування друкованих плат, що дозволить здійснювати продуктивне відновлення вузлів керування системної плати. Також у результаті роботи над пошуком дефектів материнських плат виконано наступне: проаналізовано існуючі рішення та обґрунтовано функціональні можливості сучасних вимірювальних приладів; проаналізовано основні характеристики та режими роботи системних плат; проведено системний аналіз сучасних компонентів зокрема імпульсних блоків живлення та мікросхем ШІМ контролера; розглянуто найсучасніші методи автоматизованих перевірок друкованих плат; Удосконалено схему послідовного застосування діагностичних пристроїв та логічної послідовності при пошуку несправностей електронних приладів. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6292 |
| Appears in Collections: | 123 Комп’ютерна інженерія (Спеціалізовані комп’ютерні системи) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Б_123_2024_Колодяжний.pdf Restricted Access | 1.99 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ Пояснювальна записка до кваліфікаційної роботи освітнього ступеня «бакалавр» на тему: ДІАГНОСТУВАННЯ ДРУКОВАНИХ МАТЕРИНСЬКИХ ПЛАТ Виконав: здобувач вищої освіти 4 курсу, групи СКС-2007 спеціальності 123 Комп’ютерна інженерія Богдан КОЛОДЯЖНИЙ (ім'я та ПРІЗВИЩЕ) Керівник Костянтин РУДАКОВ (ім'я та ПРІЗВИЩЕ) Рецензент (ім'я та ПРІЗВИЩЕ) Черкаси 2024 року ЗМІСТ ЗМІСТ ................................................................................................................... 2 СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ..................................... 3 ВСТУП .................................................................................................................. 4 РОЗДІЛ 1 ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ .................................................... 5 1.1 Актуальність обраної теми .................................................................... 5 1.2 Мета дослідження ................................................................................... 8 РОЗДІЛ 2 МАТЕРИНСЬКА ПЛАТА ................................................................ 11 2.1 Обґрунтування технічних рішень ........................................................ 13 2.2 Технічні характеристики материнської плати ноутбука .................... 20 2.3 Режими роботи материнської плати .................................................... 23 2.4 Імпульсний блок живлення .................................................................. 29 2.5 Мікросхеми ШІМ контроллера............................................................ 36 РОЗДІЛ 3 АНАЛІЗ СВІТОВИХ ДОСЯГНЕНЬ ................................................ 41 3.1 Інноваційні методи діагностування ..................................................... 41 3.2 Автоматизована оптична перевірка ..................................................... 46 РОЗДІЛ 4 ДІАГНОСТИКА МАТЕРИНСЬКОЇ ПЛАТИ НОУТБУКА ............ 52 4.1 Технічні засоби діагностики ................................................................ 57 4.2 Послідовність пошуку дефекту материнської плати ноутбука .......... 59 4.3 Ремонт материнської плати ноутбука ................................................. 64 ВИСНОВКИ ....................................................................................................... 67 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ........................................................... 68 ЧДТУ.242065.001 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата РозроКбив Колодяжний Діагностування друкованих Літ. Лист Листів Керівник Рудаков материнських плат 2 78 Реценазент Пояснювальна записка кафедра РСКС Н.Контро ль Затвфердив Лукашенко група СКС-2007 е СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ PCB – Printed Circuit Board (друкована плата) ПЗП – Постійний запам’ятовуючий пристрій ОЗП – Оперативний запам’ятовуючий пристрій RAM – Random Access Memory (пам'ять з довільним доступом) ПК – Персональний комп’ютер. FSB – Front Side Bus PCI – Peripheral component interconnect, дослівно: взаємозв'язок периферійних компонентів USB – Universal Serial Bus SPI – Serial Peripheral Interface LPC – Low Pin Count Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 3 Зм. Лист № докум. Підпис Дата ВСТУП Вже кілька десятиріч людство не може уявити своє життя без «досягнень цивілізації». Плоди науково-технічного розвитку стали невід'ємною частиною нашого повсякденного життя. У нових економічних умовах споживачі прагнуть інвестувати свої накопичення в технічно складні товари довгострокового призначення, такі як домашня техніка, електроніка та засоби зв'язку. У сучасному технологічному бізнесі повсюдно покладаються на електронні пристрої, що робить ремонт і технічне обслуговування електроніки ключовим аспектом для власників бізнесу будь-якого розміру. Незалежно від того, чи керуєте ви невеликим стартапом чи стоїте за великою промисловою корпорацією, безперебійне функціонування вашої електроніки має вирішальне значення для успіху та продуктивності. Своєчасний ремонт може значною мірою сприяти економії коштів у довгостроковій перспективі, тоді як нехтування обслуговуванням може коштувати досить дорого. Таким чином, дуже важливо знати, коли і кому телефонувати, коли справа доходить до ремонтних викликів. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 4 Зм. Лист № докум. Підпис Дата РОЗДІЛ 1 ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ 1.1 Актуальність обраної теми Коли мова заходить про бізнес, то час – це гроші. І коли ваше електронне обладнання виходить з ладу, це може бути серйозною проблемою, яка перериває продажі або надання послуг. Підприємства будь-якого розміру повинні приділяти увагу підтримці своєї електронної інфраструктури, оскільки це: 1. Підвищення продуктивності і швидкості Регулярне технічне обслуговування та ремонт електронних пристроїв суттєво сприяє оптимізації їх продуктивності та швидкості. З часом оновлення програмного забезпечення, накопичені дані та знос можуть уповільнити роботу систем. Вирішуючи ці проблеми шляхом своєчасного технічного обслуговування, підприємства можуть гарантувати, що їхнє електронне обладнання працює з максимальною ефективністю, тим самим підвищуючи продуктивність. 2. Подовження терміну служби Фінансові інвестиції в електронне обладнання є значними, і підприємства, природно, прагнуть збільшити термін служби своїх пристроїв. Регулярне технічне обслуговування та професійні послуги з ремонту промислової електроніки допомагають виявляти та вирішувати потенційні проблеми до їх загострення, зрештою подовжуючи термін служби електронних пристроїв і зменшуючи частоту поломок. 3. Запобігання втраті даних Дані є важливим активом для бізнесу, і електронні пристрої часто зберігають конфіденційну інформацію. Регулярне технічне обслуговування не тільки забезпечує належне функціонування пристроїв зберігання даних, але й допомагає запобігти втраті даних через апаратні збої. Це особливо важливо в Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 5 Зм. Лист № докум. Підпис Дата галузях, де цілісність даних має першочергове значення, наприклад у фінансах, охороні здоров’я та юридичному секторі. 4. Мінімізування ризику шкідливого програмного забезпечення Оскільки підприємства все більше покладаються на взаємопов’язані електронні системи, зростає ризик шкідливого програмного забезпечення та загроз безпеці. Регулярні оновлення та перевірки безпеки під час технічного обслуговування можуть захистити від потенційної вразливості, надаючи підприємствам надійний захист від кібератак і несанкціонованого доступу. 5. Покращення терміну служби батареї Для пристроїв, що працюють від акумуляторів, важливо підтримувати оптимальний стан акумулятора. Регулярні перевірки та ремонти можуть виявити проблеми, що впливають на термін служби батареї, забезпечуючи тривалу роботу електронних пристроїв без необхідності частого підзаряджання або заміни батареї. 6. Економія коштів Інвестиції в регулярне обслуговування та своєчасний ремонт промислової електроніки є проактивною стратегією, яка може призвести до значної економії коштів у довгостроковій перспективі. Вирішуючи проблеми до того, як вони переростуть у серйозні проблеми, підприємства можуть уникнути дорогої заміни та забезпечити більш передбачуваний бюджет на технічне обслуговування електронного обладнання. 7. Підвищення безпеки У деяких галузях електронне обладнання є невід’ємною частиною забезпечення безпеки як працівників, так і процесів. Регулярне технічне обслуговування допомагає виявити потенційні загрози безпеці, проблеми з електрикою або несправні компоненти, забезпечуючи безпечне робоче середовище для всіх. Сьогодні попит на надійні комп'ютерні системи продовжує зростати, і багато людей стикаються з проблемами через нездатність розпізнати Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 6 Зм. Лист № докум. Підпис Дата справжню несправність комп’ютера - програмну або пов'язану з апаратним забезпеченням. Апаратні збої є найбільш критичні, оскільки впливають на наше повсякденне життя та роботу. Широке використання комп'ютерів робить поломку комп'ютерного обладнання як проблему, яку не можна ігнорувати і яку необхідно вирішувати. Зазвичай причини виходу з ладу комп'ютерного обладнання узагальнено та наведено конкретні методи діагностики несправностей комп'ютерної техніки, але іноді втручання спеціаліста не уникнути. При потребі відремонтувати електроніку, завжди доцільно доручити роботу професіоналам. Тонкощі комерційних і промислових електронних систем вимагають спеціальних навичок і глибоких знань, які добуваються лише з досвідом. Крім того, електронні системи можуть переплітатися з іншими системами, спричиняючи накладання та проблеми, якщо ними керує хтось, не знайомий з їх організацією. Це може призвести до накопичення негативного ефекту, який завдасть шкоди системі в цілому. Але з практичним досвідом професіонала це не буде проблемою. Невід'ємна складова будь якого електронного пристрою – материнська плата, так звана друкована плата (Printed Circuit Board) - це носій, який використовується для з'єднання або сполучення компонентів між собою в схемі. Вона має форму ламінованої багатошарової структури з провідних та ізоляційних шарів: кожен з провідних шарів має малюнок зі шляхів, площин та інших особливостей (подібних до дротів на плоскій поверхні), витравлених з одного або декількох шарів міді, ламінованих на та/або між шарами непровідної підкладки. Електричні компоненти можуть бути закріплені на провідних майданчиках на зовнішніх шарах у формі, призначеній для розміщення контактів компонента, як правило, за допомогою паяння, щоб забезпечити електричне з'єднання та механічне закріплення компонента на Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 7 Зм. Лист № докум. Підпис Дата них. Інший виробничий процес додає отвори, наскрізні порожнини, які забезпечують з'єднання між шарами. Друковані плати використовуються в різноманітному електронному обладнанні та виробах, включаючи все: від настільних комп'ютерів до медичного обладнання, аерокосмічних застосувань та виробничого обладнання. Але ці важливі друковані плати можуть бути пошкоджені під час використання або з часом. Звичайно, ви можете викинути стару друковану плату і замінити її, але це може коштувати дорого, іноді навіть дорожче самого пристрою. До категорій комп'ютерних несправностей відносяться відмова апаратного оснащення комп'ютера, пошкодження операційної системи, шпигунське програмне забезпечення, перенавантаження, віруси або викрадення даних через браузер. Апаратна несправність є основною причиною багатьох збоїв у роботі комп'ютерних систем у різних галузях бізнесу, а більшість помилок, що виникають на комп'ютері, спричинені апаратним, а не програмним забезпеченням. 1.2 Мета дослідження Це поточне дослідження знайомить з методами вирішення проблеми діагностики несправностей комп'ютерного обладнання та їх причин. Серед основних проблем є такі, як проблеми з увімкненням та вимкненням комп'ютера, проблема з непередбачуваним завершення роботи, накопичувача, неполадки процесора, оперативної пам'яті, несправність материнської плати. Крім того, це дослідження знайомить з тим, як класифікувати проблеми та вирішувати апаратні несправності. Метою даного проекту є пошук методів діагностики несправностей комп'ютерного обладнання. Багато людей стикаються з цими проблемами, але вони витрачають багато часу на визначення проблеми. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 8 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Багато дрібних ремонтів плат можна виконати за допомогою методичного підходу з використанням базових інструментів, таких як цифрові вимірювальні прилади та осцилографи для вимірювання форм сигналів у важливих контрольних точках схеми. Усунення несправностей сучасних, складних, багатошарових друкованих плат часто є складним, тому такі фактори, як наявність документації, відіграють важливу роль у швидкості ремонту. І хоч автоматизовані системи можуть виявитися економічно ефективними для великих ремонтних навантажень, та для ремонту вживаних пристроїв і окремих випадків несправностей дуже складно створити автоматизовану перевірку, тому існують люди, що спеціалізуються на задачах з обслуговування поломок електронних пристроїв. Комп'ютерний технік - це людина, яка відповідає за усунення проблем з комп'ютером. Фахівець з обслуговування комп'ютерів або технічний спеціаліст повинен перевіряти кожен комп'ютер по черзі та класифікувати апаратні несправності. Зазвичай комп'ютерному техніку не знадобиться багато часу, щоб виявити та ідентифікувати причини несправності комп'ютерного обладнання. Майстер повинен перевірити кожну частину пристрою окремо, щоб діагностувати апаратну несправність. Коли причину несправності комп'ютерного обладнання буде виявлено, процес діагностування завершиться, і майстер усуне несправність. Сьогодні друковані плати складніше ремонтувати, ніж навіть кілька років тому, а виробничі помилки та несправності компонентів в процесі експлуатації стали звичним явищем. І якщо старі друковані плати можуть виходити з ладу через вихід з ладу компонентів - зокрема, електролітичних конденсаторів, то нові (за умови правильної компоновки) можуть не працювати через виробничі помилки, погано або неправильно спаяні деталі. Тому в той час як проста пайка і заміна компонентів можуть підійти для менш складних проблем, для деяких ремонтів можуть знадобитися більш Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 9 Зм. Лист № докум. Підпис Дата кваліфіковані підходи для пошуку причин несправностей. Ремонт цілих блоків друкованих плат може здатися страшним, але методичний підхід допомагає швидко знаходити та усувати проблеми. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 10 Зм. Лист № докум. Підпис Дата РОЗДІЛ 2 МАТЕРИНСЬКА ПЛАТА Материнська плата – це основний компонент кожного комп’ютера, який керується як внутрішніми так і зовнішніми пристроями. Від її роботи залежить стабільність всього комп’ютера в цілому, а тип встановленої материнської плати визначає загальну продуктивність комп’ютера. На материнських платах розміщено всі основні елементи ПК, лінії їх з'єднання та роз'єми для підключення зовнішніх пристроїв. В даний час все більшою популярністю користуються ноутбуки, вони набагато компактніші і практичніші за комп'ютери.[1] Материнські плати для ноутбуків дещо відрізняються від материнських плат для стаціонарних комп'ютерів. У стаціонарних комп'ютерах, як правило, використовується модульна система, коли відеокарта, звукова карта є окремими пристроями, які можна легко замінити в у разі несправності, модернізувати у разі старіння, і навіть сама материнська плата стаціонарного комп'ютера може бути замінена у разі необхідності, на аналогічну чи досконалішу. Материнська плата ноутбука являє собою комплексний виріб, на якому змонтовано все периферійне обладнання комп'ютера: відеокарту, звукову карту, модем, мережну плату, картридер і т.п. У разі виходу з ладу будь-якого модуля, його не вдасться просто замінити на новий, доводиться здійснювати ремонт материнської плати, з повним розбором ноутбука. Іншою особливістю ноутбуків є те, що материнські плати не взаємозамінні, тобто. якщо, наприклад, потрібна материнська плата для ноутбука Acer Nitro AN-515, то доведеться шукати тільки таку плату з ідентичним маркуванням LA-J871P, інакше доведеться ремонтувати несправну, бо встановити материнську плату від іншого ноутбука не вийде через те, що всі корпуси в ноутбуках різні, і кожна нова модель зазвичай являє собою новий дизайн корпусу і нову конфігурацію плати під цей корпус. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 11 Зм. Лист № докум. Підпис Дата В даний час у зв'язку зі зростаючими технологіями виробництва як самих ноутбуків, так і материнських плат для них актуальним стає розробка методики діагностики та ремонту цих пристроїв. Причини виходу з ладу друкованих плат Перш ніж ремонтувати друковану плату, нам потрібно зрозуміти причину несправності, що допоможе нам швидше вирішити проблему. Нижче перераховані деякі поширені причини несправностей друкованих плат: 1. Фізичне пошкодження Друковані плати містять доріжки, які полегшують передачу сигналів та енергії між електронними компонентами. Коли друкована плата зазнає фізичного пошкодження, це може призвести до збою в роботі, порушуючи ці лінії або завдаючи шкоди компонентам. Наприклад, якщо плата вигинається або в ній з'являються тріщини, це може призвести до порушення або відключення провідників, що з'єднують компоненти. Крім того, надмірна вібрація або удари можуть призвести до зміщення або від'єднання компонентів від плати, що, в свою чергу, порушить функціональність пристрою. Тому дуже важливо поводитися з друкованими платами обережно, щоб мінімізувати ризик їх фізичного пошкодження і збільшити термін їх служби. 2. Несправність компонентів З часом функціональність електронних компонентів може вийти з ладу через старіння, надмірне нагрівання або електричні несправності. Крім того, ці окремі частини можуть ослабнути або від'єднатися від плати. У таких випадках потрібно лише замінити або повторно приєднати пошкоджені компоненти за допомогою методів пайки. Однак ланцюгові доріжки можуть спричиняти проблеми, коли вони втрачають провідність через коливання напруги, перегрів або старіння. Щоб усунути цю проблему, потрібні більш передові технічні знання.[1] Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 12 Зм. Лист № докум. Підпис Дата 3. Поганий дизайн друкованої плати Поганий дизайн друкованої плати є однією з поширених причин несправності друкованої плати. Поширеною помилкою конструкції, яка може зробити друковану плату нефункціональною, є неправильна маршрутизація доріжок. Якщо доріжки не прокладено належним чином, це може призвести до перешкод сигналу або створення точок із високим опором, які порушують плавну передачу сигналів. Наприклад, якщо дві траси, що передають різні сигнали, прокладені занадто близько одна до одної, вони можуть заважати одна одній, спричиняючи шум або втрату сигналу. Подібним чином, якщо траса надто довга або містить численні вигини, вона може створити точку високого опору, тим самим зменшуючи силу сигналу.[2] 4. Відшарування маски припою Відшарування маски припою відбувається, коли захисний шар на друкованій платі частково або повністю відшаровується через неправильне поводження або неякісні матеріали. Це може вплинути на зовнішній вигляд плати і призвести до проблем з ремонтом. Причини включають несумісні матеріали, вплив вологи, тепла, хімічних речовин і механічні пошкодження. Профілактичні заходи включають використання якісних матеріалів, правильне поводження та методи зберігання, щоб забезпечити цілісність паяльної маски та захист основної друкованої плати. 2.1 Обґрунтування технічних рішень Конструктивно материнська плата є багатошаровою друкованою платою зі специфічною конфігурацією, на якій встановлено основні компоненти ноутбука, вона конструктивно поєднує всі вузли в єдине ціле та координує роботу всіх функціональних комплектуючих ноутбука - процесора, контролерів різних вузлів, відеочіпа, ОЗП, ПЗП і т.д. Материнська плата має першорядне значення в будь-якому комп'ютері, так як є сполучною ланкою в роботі практично всіх основних систем. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 13 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Наведено докладніше її конструкцію. Рисунок 1 - Конструкція материнської плати (вид зверху) 1. Роз'єм (Socket) центрального процесора - це гніздовий або щілинний роз'єм, призначений для встановлення центрального процесора. 2. Північний міст - мікросхема, що відповідає за взаємодію найпродуктивніших компонентів комп'ютера на х86 платформі: процесора (підключеного через шину FSB), оперативної пам'яті, відеоадаптера. Виходячи з функціонального призначення, північний міст визначає основні характеристики (можливий тип, частота, пропускна здатність): системної шини і, опосередковано, процесора, оперативної пам'яті та підключеного графічного адаптера. У деяких випадках саме параметри і продуктивність північного моста визначають вибір Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 14 Зм. Лист № докум. Підпис Дата реалізованих на материнській платі шин розширення (PCI, PCI Express) системи. У свою чергу, північний міст з'єднаний з іншою частиною материнської плати через відповідний інтерфейс і південний міст. Коли технології виготовлення не дозволяють компенсувати підвищене тепловиділення чіпа, сучасні потужні чіпи North Bridge, окрім пасивного охолодження для їх стабільної роботи вимагають використання індивідуального вентилятора або застосування водяної системи охолодження, що, в свою чергу, збільшує енерговитрати всієї системи вимагає більш потужного джерела живлення. 3. Відеочіп – призначений для виведення зображення на екран та являє собою інтегральну мікросхему з величезною кількістю діодів і транзисторів.[5] 4. Мікросхеми відеопам'яті – призначені для зберігання інформації, що відображається на екрані дисплея. 5. Південний міст - мікросхема з функціями організації взаємодії пристроїв введення-виводу (пов'язані південним мостом компоненти являються «повільними» відносно зв'язки північного моста). Північний і південний мости утворюють ChipSet, який є набором мікросхем. Дані мікросхеми включають контролери переривань, контролери прямого доступу до пам'яті та шину. Також одна з мікросхем включає в себе годинник реального часу з CMOS-пам'яттю. У сучасних моделях у склад мікросхем стали містити і контролери зовнішніх пристроїв. Візуально дані мікросхеми за розміром поступаються тільки центральному процесору.[5] 6. Дроселі імпульсних перетворювачів напруги – перетворюють напруга одного рівня в напругу іншого рівня, накопичують енергію в магнітному полі при проходженні струму. 7. Батарейка CMOS – це батарейка на материнській платі ноутбука служить для збереження установок BIOS у напівпостійній пам'яті CMOS, функціонування відліку часу за вимкненої системи. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 15 Зм. Лист № докум. Підпис Дата 8. Роз'єми модулів пам'яті – роз'єми, в які встановлюються модулі пам'яті. На материнських платах передбачено встановлення різних типів пам'яті: від старих форматів SIMM та DIMМ, до нових DDR, DDR2, DDR3. З 1996 року найбільшого поширення набула пам'ять DIMM, звана SDRAM (Synchronous DRAM), що широко застосовувалась протягом 5 років. Далі з'явилися модулі DDR, основною відмінністю яких стало те, що передача даних здійснювалася двічі за один такт. Слоти DDR2, які з'явилися вже в 2003 році, завдяки конструктивним ним доопрацюванням змогли функціонувати на більшій тактовій частоті. Слоти DDR3 відрізняються технологічним процесом та дозволяють економити до 40% електроенергії завдяки використанню покращеної технології виробництва. 9. Роз'єми периферійних пристроїв. Порт USB. Цей інтерфейс (Universal Serial Bus – універсальна послідовна магістраль) також призначений для підключення зовнішніх пристроїв і набув найширшого поширення останнім часом. Допускається підключення до 127 пристроїв до одного USB-каналу (використовуючи принцип загальної шини), швидкість обміну за інтерфейсом становить 12Мбіт/с. [6] Рисунок 2 - Конструкція материнської плати (вид знизу) Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 16 Зм. Лист № докум. Підпис Дата 10. Роз'єми живлення – роз'єми, які служать для живлення та заряджання ноутбука. 11. Мультиконтролер – мікросхема, що забезпечує моніторинг напруг і температур, роботу з периферійними пристроями. Такими пристроями можуть бути клавіатура, миша, кнопка включення, датчик закриття кришки і т.п. Мультиконтролер управляє включенням ШІМ-контролерів, які виробляють необхідні для роботи вузлів ноутбука напруги, ключами, що комутують цю напругу. Через мультиконтроллер за протоколом Firmware HUB або SPI підключено мікросхему flash з програмним забезпеченням. До складу мультиконтролера можуть входити контролери годинника реального часу, жорстких дисків, USB, інтегрований аудіоінтерфейс, інтерфейс LPC. 12. Мікросхеми ПЗП за способом програмування, поділяють на три групи ПЗУ, одноразово програмовані виробником за способом замовленого фотошаблону (маски), маскові ПЗП (ПЗПМ, ROM); ПЗП, які програмуються користувачем один раз методом випалювання оплавлених перемичок на мікросхемі (ППЗП, PROM); ПЗП,багаторазово програмовані користувачем, репрограмовані ПЗП (РПЗП, EPROM) користувачем. Конструктивно в мікросхемі ПЗП (ROM), найчастіше розміщується BIOS. Дане програмне забезпечення є базовою системою введення-виведення, воно доступне без звернення до жорсткого диску. BIOS укладає код, необхідний управління портами, клавіатурою, дисками та іншими пристроями. 13. Контролери мережі, аудіо, Wi-fi - це керуючі пристрої, які на апаратному рівні відпрацьовують алгоритми, закладені користувачем. Обслуговуванню та правильній експлуатації ноутбука слід приділяти особливу увагу, висока температура легко призводить до перегріву системи охолодження і, як наслідок – процесора. При підвищеній температурі Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 17 Зм. Лист № докум. Підпис Дата пришвидшується окислення контактів і можуть вийти з ладу мікросхеми. При роботі з ноутбуком потрібно дотримуватись певних правил експлуатації. Потрібно пам'ятати, що він не любить пилу. Для роботи в запилених приміщеннях існують спеціальні моделі. Для чищення поверхні ноутбука треба використовувати спеціальні чистячі засоби. Можна протерти поверхню ноутбука злегка вологою, не ворсистою ганчіркою. При цьому не потрібно докладати зусиль. Крім того, бажано користуватись звичайними заходами такі ж, які використовуються і в стаціонарних комп'ютерах. Наприклад, не тягнути за дроти, не докладати великих зусиль при вставці вилки в роз'єм, не вставляти сторонні предмети в отвори ноутбуку і т.д. Не бажано піддавати ноутбук дії прямих сонячних променів, залишати поряд з нагрівальними приладами, піддавати впливу електромагнітних випромінювань, особливо не слід потрапляти під дощ або залишати його у сильно зволоженому приміщенні. Не слід його кидати і причиняти сильних ударів, класти на нього будь-які предмети.[3-7] Ноутбук, як і комп'ютер має всередині деталі, які при роботі вимагають охолодження. На корпусі ноутбука, з боків та в нижній частині є отвори для вентиляції, а всередині корпусу встановлений кулер, який втягуючи повітря, охолоджує центральний процесор, відеокарту та чіпсет. Тому не можна довго тримати ноутбук на ліжку, або на колінах, оскільки в цих випадках вентиляційні отвори можуть бути перекриті. Без охолодження, будь-яка з перерахованих вище частин, може перегрітися і вийти з ладу. Не можна використовувати ноутбук при температурі нижче 0°С або вище 50°С. Дуже шкідливо для акумулятора, якщо шнур зарядного пристрою постійно підключений до мережі. Через таку експлуатацію ефективність акумулятора знизиться і з часом повного заряду акумулятора вистачатиме на 10-15 хвилин. Не можна вмикати ноутбук після сильного охолодження, інакше Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 18 Зм. Лист № докум. Підпис Дата конденсат що утворився всередині пристрою може замкнути струмопровідні доріжки на друкованих платах і пошкодити паяні з'єднання. У ноутбуці з часом накопичується пил, який перешкоджає охолодженню деталей. Необхідно періодично видаляти її. Для електронної техніки важливе стабільне електроживлення. Для захисту від перепадів напруги слід використовувати стабілізатор напруги, а для захисту від раптового відключення електроенергії - джерело безперебійного живлення (ДБЖ) або мати справний акумулятор. 2.2 Технічні характеристики материнської плати ноутбука Технічними характеристиками є форм-фактори материнських плат та їх сумісність, сокет, чіпсет, слоти для підключення модулів оперативної пам'яті, охолодження компонентів материнської плати, роз'єми, порти, розташування компонентів, підтримка технологій, виробники. Форм-фактор материнської плати – це стандарт, що визначає розміри материнської плати для користувацького комп’ютера, місця її кріплення; розташування на ній інтерфейсів шин, портів введення/виведення, тип сокету центрального процесора та слотів для оперативної пам'яті, а також тип роз'єму для підключення блоку живлення. В останніх версіях форм-фактора визначаються і вимоги до системи охолодження комп'ютера.[1] Форм-фактори для материнських плат: - Advanced Technology eXtended (ATX) - Системні плати форм-фактору ATX мають розміри 30,5x24,4 см. На сьогоднішній день більшість материнських плат, корпусів і блоків живлення на базі процесорів Intel і AMD наразі випускаються у форматі ATX; - micro ATX – зменшення стандарту ATX. Він використовується переважно в офісних машинах, де не потрібно багато слотів для нарощування конфігурації. Стандарт mATX має розміри 24.4x24.4 см і Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 19 Зм. Лист № докум. Підпис Дата підтримує 4 слоти розширення. Материнська плата стандарту mATX має основний роз'єм для підключення блоку живлення, що містить 20 або 24 контакти. Практично всі нові моделі, починаючи з 2003 р., мають 24- контактний роз'єм; - mini-ITX – стандарт електрично та механічно сумісний з форм- фактором ATX. Форм-фактор mini-ITX розроблений компанією VIA Technologies має невеликі розміри (170х170 мм). Однією з особливостей материнських плат формату mini-ITX є наявність впаяного процесора, що здешевлює загальну вартість комп'ютера. Завдяки відносно низькому тепловиділенню на багатьох материнських платах mini-АTX використовується пасивна система охолодження; - nano-ITX – форм-фактор материнських плат, запропонований корпорацією VIA Technologies. Заснований на використанні фірмових процесорів і чіпсетів VIA. Відмінність систем на базі Nano-АTX в тому, що в них поєднується прийнятна швидкість роботи та функціональність з низьким енергоспоживанням та малими розмірами (120x120 мм). - pico-ITX - форм-фактор системних плат для PC, анонсований-ний VIA Technologies у січні 2007 і продемонстрований того ж року на CeBIT. Материнська плата ноутбука характеризується: - Типом підтримуваного процесора. - Типом чіпсета; - додатковими функціями, що підтримуються материнською платою; - Виробником. Процесор - визначає надійність та продуктивність ноутбука. характеризується: - тактовою частотою процесора (MHz) - характеристика, дозволяючи визначати кількість операцій, що виконуються процесором в секунду; - Модель процесора. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 20 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Чіпсет або набір системної логіки - сполучний компонент у роботі Основні елементи системи ноутбука. У дослівному перекладі з англійської означає "набір мікросхем". Цим набором мікросхем на системній платі є чіпи, що відповідають за взаємодію основних компонентів процесора, пам'яті, портів введення-виведення тощо. На ранніх етапах розвитку комп'ютерними технологіями це були цілі групи окремих мікросхем. З моменту появи шини PCI, мікросхеми чіпсету стали називати мостами, зокрема, північним і південним. Чіпсет, що складається з двох мостів, прийнято називати «двомістовим», також існують «одномостові» чіпсети, де два мости об'єднані в одному чипі. Пам'ять - швидкодія системи ноутбука забезпечується використаннямпотужного і надійного ОЗП, характеристиками якого є: - тип пам'яті: DDR-2/3/4; - Об'єм пам'яті (mb). Жорсткий диск – основне сховище даних на ноутбуці характеризується об'ємом (Gb) та інтерфейсом, як правило, SATA. Мережа - завдяки вбудованим пристроям ноутбук здатний виходити у мережу як провідних, так і бездротових способом. При цьому у користувача буде можливість не тільки вербального спілкування за допомогою підключеного мікрофона та якісних динаміків, але й можливість відтворення відео за допомогою вбудованої веб-камери. Wi-Fi - автоматично знаходить мережу і підключається до неї придозволеному доступі. LAN - платформа, завдяки якій ноутбук завжди може стати частиною локальної обчислювальної мережі (як правило, при роботі в офісі). Bluetooth - дозволяє встановлювати зв'язок між пристроями, що підтримують цю технологію в радіусі до 10 метрів. Так модуль безпроводного зв'язку може працювати як для обміну медіафайлами, так і як засіб передачі повідомлень. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 21 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Кардрідер - суттєво спрощує роботу з такими гаджетами, як телефони, комунікатори, фото та відеокамери, навігатори. Картрідер дозволяє швидко передати інформацію з носія на диск ноутбука або перемістити дані у зворотному напрямку. Материнська плата ноутбука, як правило, оснащується такими портами та роз'ємами: - HDMI – підключення зовнішнього монітора чи проектора; - RJ45 – підключення кабелю локальної мережі; - USB – підключення додаткових пристроїв USB; - вихід для навушників - відтворення звуку під час підключення додаткових стереодинаміків із зовнішнім живленням, навушників, гарнітури або телевізійної акустичної системи; - мікрофон – дозволяє підключати додатковий комп'ютерну гарнітуру з мікрофоном, стереофонічний або монофонічний мікрофон; - порт еSATA/USB - підключення додаткового зовнішнього жорсткого диска eSATA, або підключення додаткового USB-пристрою. 2.4 Режими роботи материнської плати Материнська плата із встановленою на неї оперативною пам'яттю може працювати у наступних режимах. Одноканальний режим. Найпростіший режим роботи: один контролер працює відразу з усім обсягом оперативної пам'яті. Підтримується всіма материнськими платами і не вимагає будь-яких удосконалень щодо модулів пам'яті, їх сумісності і т.п. Двоканальний режим. У цьому режимі з оперативною пам'яттю працюють два незалежні контролери, сама пам'ять поділяється на два блоки і обмін інформацією відбувається у два потоки, що відповідно збільшує швидкість роботи. Для роботи у двоканальному режимі підходять тільки Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 22 Зм. Лист № докум. Підпис Дата спеціальні модулі пам'яті - парні, з однаковим об'ємом і характеристиками, що підтримують двоканальний режим. Двох/трьохканальний режим. Такі материнські плати, як правило, мають 6 роз'ємів під модулі пам'яті і можуть працювати як у дво-, так і в три- канальному режимі. Останній повністю аналогічний двоканальному, відрізняючись від нього лише кількістю каналів і, відповідно, контроллерів. Триканальний режим. У ньому вся оперативна пам'ять розбивається на три блоки, з кожним блоком пам'яті працює окремий незалежний контролер, завдяки чому ефективна пропускна здатність збільшується. Чотириканальний режим. У цьому режимі вся оперативна пам'ять розбивається на чотири блоки, з кожним блоком пам'яті працює окремий незалежний контролер, завдяки чому ефективна пропускна датність збільшується вчетверо. Для роботи у чотириканальному режимі необхідно використовувати модулі пам'яті однакового обсягу з однаковими ними характеристиками, встановлені групами по чотири штуки.[6] Принцип роботи за структурною схемою Наведено принципову схему материнської плати ноутбука на рисунку 3, мікропроцесор або CPU, спільно з операційною системою виконує управління комп'ютером. Мікропроцесор виділяє багато тепла, тому в настільних комп'ютерах використовуються для його охолодження циркулююче повітря, вентилятор та радіатор – система пластин, каналів та охолоджуючих ребер, що відбирають тепло у процесора. Оскільки в ноутбуці значно менше місця для застосування кожного з цих методів охолодження, використовуваний в ньому процесор, як правило працює при зниженій напрузі живлення та нижчій тактовій частоті. Це дозволяє зменшити виділення тепла та споживання енергії, але водночас і зменшує швидкодію процесора. Більшість ноутбуків також працюють при вищій Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 23 Зм. Лист № докум. Підпис Дата напрузі живлення та тактовій частоті процесора, коли живляться від мережі, і при менших їх зна-ченнях, коли працюють від батарей. Рисунок 3 – Принципова схема материнської плати ноутбука У ноутбуках для відведення тепла від процесора зазвичай встановлюються невеликі вентилятори, радіатори, розсіювачі тепла або теплові трубки. У деяких моделях ноутбуків вищого класу виділяється тепло з використанням рідкого теплоносія, поміщеного в канали, які розміщуються вздовж теплової трубки. Крім того, більшість процесорів ноутбуків розташовуються на краю пристрою. Це дозволяє вентилятору відразу ж видаляти нагріте повітря з корпусу, а не обдувати ним інші компоненти.[3-4] У більшості ноутбуків є звукові карти або інтегровані засоби обробки звуку на материнській платі, а також невеликі вбудовані динаміки. У той же час, у ноутбуці, як правило, не вистачає місця для високоякісної звукової карти або високоякісного динаміка. Користувачі можуть доповнювати можливості Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 24 Зм. Лист № докум. Підпис Дата відтворення звуку, використовуючи зовнішні пристрої обробки звуку, що підключаються до ноутбуку за допомогою портів USB. Пам'ять ноутбука може певною мірою компенсувати понижену швидкодію, що є наслідком низької тактової частоти процесора. У деяких ноутбуках кеш-пам'ять знаходиться в процесорі або у безпосередній близькості від нього, що забезпечує більшу швидкість доступу до даних. У деяких пристроях є великі шини що прискорюють проходження даних між процесором, материнською платою та пам'яттю. У ноутбуках використовують такі типи пам'яті: - малогабаритні модулі пам'яті з дворядним розташуваннямвиходів Small Outline Dual Inline Memory Module (SODIMM) - синхронні динамічні ОЗП із подвоєнням тактової частотишини даних Dual Data Rate Synchronous RAM (DDR SDRAM) - синхронні динамічні ОЗП без подвоєння тактової частотишини даних Single Data Rate Synchronous RAM (SDRAM) У деяких ноутбуках є пам'ять, що модифікується, і передбачені знімні панелі для полегшення доступу до модулів пам'яті. Графічний процесор (Graphics Processing Unit, GPU) представляє собою мікропроцесор, що робить підрахунки для рендерингу (візуалізації) тривимірної графіки. Так само, як і центральний процесор, графічний процесор у ході роботи сильно гріється. У більшості ноутбуків засоби обробки графіки вбудовані в материнську плату або є відеокарти меншого розміру з графічним процесором, спеціально призначені для використання в ноутбуках. Якщо всередині ноутбука є знімна графічна плата, слот PCI Mini або слот модернізованого стандарту PCI Express, тоді можна встановити нову плату, відключити інтегровану і користуватися оновленим пристроєм. [3-4] Одним з основним компонентів материнської плати ноутбука Північний міст (англ. Northbridge; в окремих чіпсетах Intel, також контролер пам'яті Memory Controller Hub). MCH - це системний контролер чіпсета материнської Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 25 Зм. Лист № докум. Підпис Дата плати платформи x86, до якого в рамках організації взаємодії під'єднується нижченаведене обладнання: - через Front Side Bus - мікропроцесор, якщо до складу процесора не входить контролер пам'яті, то оперативна пам'ять підключається через шину контролера пам'яті. - через шину графічного контролера – відеоадаптер у бюджетних материнських плат часто інтегрований. У такому разі північний міст, зроблений Intel, називається GMCH (Від англ. Chiрset Graphicsаnd Memory Controllеr Нub). У багатьох випадках саме характеристики та продуктивність північного мосту надають змогу визначити вибір реалізованих на материнській платі шин розширення (PCI, PCI Express) системи. Останнє покоління процесорів фірми Intel CORE i7 використовує вбудований в процесор контролер пам'яті і спеціальну високовиробничу шину для зв'язку процесора з оперативною пам'яттю, тому північний міст більше не впливає на швидкість обміну даними між ОЗП та ЦП. Південний міст також відомий як контролер вводу/виводу (Input/Output Controller Hub - ICH). Це мікросхема, яка реалізує поступові повільні взаємодії на материнській платі між чіпсетом материнської плати та її компонентами. У Південний міст входить контролер прямого доступу та контролер переривань, контролери шин IDE, USB та SATA. Ця мікросхема також реалізує функції пам'яті CMOS, годинника і т.д. Як показано на схемі (див. рис. 3), південний міст зазвичай не підключений безпосередньо до процесора на відміну Північного мосту, тобто, зв'язок всіх пристроїв, підключених до Південного мосту, з процесором здійснюється лише через Північний міст. Функціонально Південний міст включає в себе: - шину PCI; - DMA-контролер; Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 26 Зм. Лист № докум. Підпис Дата - SMBus (SM шина) чи інтерфейс I2C; - контролер переривань (IRQ); - IDE (SАТА)-контролери; - годинник реального часу (Real Time Clock); - керування живленням (Power Management АРМ та ACPI); - енергонезалежну пам'ять BIOS (CMOS); - контролер мережевої плати Ethernet; - контролер USB; - Звуковий контролер. Додатково Південний міст також може містити підтримку, WI-FI, Raid, FireWire (IEEE1394) контролера. Іноді Південний міст містить у собі підтримку клавіатури, миші, послідовних портів. Та зазвичай ці пристрої підключаються за допомогою іншого пристрою — Super I/O (контроллера введення/виводу). Функції Південного мосту постійно розширюються і регулярно додаються нові контролери, що розробляються за новими технологіями. Контролер DMA надає пристроям доступ до оперативної пам'яті напряму, без участі центрального процесора. Контролер переривань реалізує механізм для інформування програми, що виконується на ЦП, про події на периферійних пристроях. Інтерфейс SATA дозволяє системі «бачити» вінчестери. Шина LPC забезпечує обмін даними та керування пристроями SIO (такими як клавіатура,миша, паралельний порт, послідовний порт) і BIOS (флеш-пам'ять). APM або ACPI функції дозволяють переключити комп'ютер у режим сну, гібернації або вимкнути його. Системна пам'ять CMOS, живиться від батарейки і дозволяє створити обмежену за об’ємом область пам'яті для зберігання системних налаштувань (налаштувань BIOS). [3-4] 2.5 Імпульсний блок живлення Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 27 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Невід'ємною частиною кожного ПК є блок живлення. Основне його призначення - формування напруг живлення, які потребує кожен блок комп’ютера. Основні живлення системи це: +12В, +5В, +3,3В, також існує додаткова напруга: -12В та -5В. Ще блок живлення забезпечує електричну розвязку між мережею 220В та комплектуючими компютера. Це необхідно для усунення витоків струму, як приклад: корпус ПК б’ється струмом, а також перешкоджанню виникнення паразитного струму при сполученні пристроїв. Для забезпечення гальванічної розв'язки вистачить простого трансформатора з необхідною кількістю витків. Але для забезпечення роботи комп'ютера потрібна чимала потужність, особливо для новітніх моделей. Для живлення персонального комп'ютера довелося б виготовити трансформатор, який був би не тільки величезним, але й дуже важким. Проте зі збільшенням робочої частоти трансформатора потрібно менше витків і менший переріз магнітопроводу, щоб створити той самий магнітний потік. У джерелах живлення на основі перетворювачів частота напруги живлення трансформатора в більш ніж 1000 разів вища. Це дає можливість створювати компактні і неважкі блоки живлення. [3-4] Рисунок 4 – Блок-схема імпульсного БЖ Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 28 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Перший модуль перетворює змінну мережеву напругу в постійну. Цей перетворювач містить діодний міст, який випрямляє змінну напругу, і конденсатор, який вирівнює коливання випрямленої напруги. Ця сторона також містить додаткові елементи: мережеві фільтри для запобігання пульсаціям імпульсного генератора та термістори для згладжування стрибків струму в момент увімкнення. Однак ці елементи можуть бути відсутніми з метою економії коштів. Наступний вузол - імпульсний модуль, який генерує імпульси певної частоти для подання на первинну обмотку трансформатора. Тактова генерація імпульсів у різних блоків живлення різна і варіюється в діапазоні від 30 до 200 кГц. Трансформатор виконує основні функції джерела живлення: гальванічна розв'язка від мережі та зниження напруги до заданих величин. Напруга змінного струму, отримана від трансформатора, перетворюється на напругу постійного струму наступним блоком. До складу блоку входять діоди, які випрямляють напругу, та фільтр коливань. У цьому модулі фільтр значно складніший, ніж у першому модулі, і складається з групи конденсаторів. З метою економії виробники можуть встановлювати конденсатори з низькою ємністю і дроселі з низькою індуктивністю. Рисунок 5 – Принципова схема однотактного джерела живлення Першим імпульсним джерелом живлення був двотактний або однотактний перетворювач. Двотактний передбачає процес генерації, що складається з двох частин. У такій схемі два транзистори почергово Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 29 Зм. Лист № докум. Підпис Дата відкриваються і закриваються. В однотактному перетворювачі відкривається і закривається один транзистор. Рисунок 6 – Принципова схема двотактного джерела живлення Детальніше зупинимося на елементах схеми: • Х2 - джерело живлення. • Х1 - роз’єм вихідної напруги. • R1 - опір, що задає початковий невеликий зсув на витоках. Він необхідний для безпершкодного запуску процесу коливань. • R2 - опір, що обмежує струм на транзисторах, використовується для запобігання від перенавантаження на транзисторах. • ТР1 - Трансформатор з трьома групами витків. Перша обмотка служить для формування вихідої напруги. Друга обмотка забезпечується навантаженням для транзисторів. Третя створює управляючу напругу на затворах транзисторів. У початковий момент увімкнення першого кола транзистор злегка відкритий, оскільки на його базу через резистор R1 подається позитивна напруга. Через відкритий транзистор тече струм, який також протікає через другу трансформаторну обмотку. Струм, що йде через трансформаторну, створює магнітне поле. Магнітне поле створює напругу в інших обмотках. В результаті на обмотці номер три створюється позитивна напруга, яка ще більше сприяє відкриванню транзистора. Цей процес триває до тих пір, поки Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 30 Зм. Лист № докум. Підпис Дата транзистор не досягне насичення. Режим насичення визначається тим, що вихідний струм залишається незмінним при збільшенні струму керування транзистором. Через те, що напруга в обмотках генерується тільки при зміні магнітного поля, і при зростанні або спаді, відсутність збільшення струму на виході транзистора призведе до зникнення ЕРС в обмотках 2 і 3. Відсутність напруги в обмотці 3 призведе до зменшення ступеня відкривання транзистора. І вихідний струм транзистора буде зменшуватися, тому магнітне поле буде знижуватися. Зменшення магнітного поля призведе до появи напруги негативної полярності. Негативна напруга на обмотці «3» почне ще активніше зачиняти транзистор. Процес буде продовжуватися до тих пір, поки магнітне поле повністю не вимкнеться. Коли магнітне поле зникає, напруга на обмотці «3» також зникає і цикл повторюється знову.[9] Двотактний конвертор працює за тим же принципом, але різниця в тому, що там два транзистори, і вони відкриваються і закриваються по черзі. Це означає, що коли один в відкритому стані, інший у закритому. Схема двотактного перетворювача має більшу перевагу, оскільки використовує всю петлю магнітопроводу осердя трансформатора. Використання тільки однієї частини петлі гістерезису або перемагнічування тільки в одному напрямку призводить до багатьох небажаних ефектів, які знижують ефективність перетворювача і знижують його технічні якості. Саме тому найчастіше використовується схема двокаскадного конвертера з фазозсувним трансформатором. У схемах, де важлива простота, малі розміри і невелика потужність, як і раніше використовується однокаскадна схема. Отже розберемо що таке широтно-імпульсна модуляція (ШІМ), - це метод зменшення середньої потужності в сигналі змінного струму (АС). Суть ШІМ полягає в ефективному скороченні частин форми сигналу для зменшення середньої напруги, не впливаючи на базову частоту сигналу. Збільшення Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 31 Зм. Лист № докум. Підпис Дата періоду, коли напруга «вимкнена», зменшує середню напругу, а отже, і потужність. Рисунок 7 – Зображення живлення методом імпульсної модуляції Керування виходом ШІМ Імпульсні джерела живлення повинні мати зворотний зв'язок для підтримання вихідної ШІМ-напруги в необхідних межах при зміні умов навантаження - вихідна напруга джерела живлення проходить через підсилювач для формування керуючого сигналу. Найпоширенішим методом керування є використання ШІМ. Ширина імпульсу сигналу змінного струму на вході джерела живлення регулюється для збільшення або зменшення електричної активності, що, в свою чергу, призводить до зміни напруги на виході джерела живлення. Наприклад, збільшуємо тривалість вхідного імпульсу - вихідна напруга зростає, зменшуємо тривалість імпульсу - вихідна напруга знижується. Цей механізм забезпечує управління вихідною напругою в замкнутому контурі зі зворотним зв'язком.[9] Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 32 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Слід пам'ятати, що типова форма сигналу змінного струму має тенденцію до помірних підйомів і спадів. Під час керування джерелом живлення ШІМ, особливо при меншому робочому циклі, фронт і спад можуть стати більш різкими. Раптові зміни напруги можуть генерувати перехідні процеси, сприяючи виникненню електромагнітного шуму і викликаючи великі пускові струми в схемі ШІМ. Крім того, незначні помилки в схемі керування можуть посилюватися до значних вихідних помилок, що потенційно може призвести до нестабільної вихідної напруги. Стандартним рішенням є уникнення різких перемикань вхідної форми сигналу і замість цього обмеження швидкості зміни за допомогою методу компенсації нахилу. Перехідний пусковий струм Одним з недоліків імпульсних джерел живлення, особливо коли вони використовуються в ізольованих джерелах живлення, є те, що значний короткочасний струм може бути спричинений подачею напруги на індуктивні елементи джерела живлення при увімкненні. Крім того, початковий струм не є передбачуваним; він буде змінюватися в залежності від точної точки циклу змінного струму, коли індуктивні елементи вперше отримують напругу. Схеми керування на основі ШІМ можуть реалізовувати функцію плавного пуску, яка може контролювати початкову фазу увімкнення, щоб обмежити енергію, доступну для ШІМ-схеми, і обмежити струм живлення, доки джерело живлення не досягне стаціонарного стану. По суті, це призведе до затухаючого ввімкнення, щоб уникнути вищезгаданих коливань. Обмеження початкового імпульсного струму захищає компоненти і може зменшити шкідливі витоки, пов'язані з протіканням перехідного струму. Багато мікросхем стабілізаторів потужності мають цю функцію, яка доступна за допомогою відповідного виводу на пристрої. Прикладом є LTM8052 від Analog Devices; час плавного пуску на цьому пристрої програмується підключенням конденсатора до виводу SS. [3-5] Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 33 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Рисунок 8 – Структурна схема місросхеми LTM8052 Захист від перевантаження Перевагою ШІМ-керування є те, що логіка вимірювання струму може бути використана для відключення джерела живлення шляхом вимкнення ШІМ, якщо вихідний струм перевищує визначену межу. Це забезпечує простий у реалізації механізм захисту від перевантаження по струму, який автоматично скидається, як тільки сила струму повертається в задані межі. 2.6 Опис мікросхеми ШІМ-контролера Формувати ШІМ сигнал досить складно. Однак промисловість випускає відмінні спеціалізовані мікросхеми - ШІМ контролери, які вирішують проблему формування широтно-імпульсного сигналу. Наведено структурну схему такого ШІМ-контролера. Типова мікросхема контролера широтно-імпульсної модуляції має такі контакти: - Загальний вивід (GND) – підключається до загального дроту схеми живлення контролера - Виведення живлення (VC). Через цей висновок до мікросхеми підводиться живлення. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 34 Зм. Лист № докум. Підпис Дата - Виведення контролю живлення (VCC). Якщо напруга на цьому висновку падає нижче заданого для даного контролера, то контролер вимикається. Рисунок 5 – Принципова схема мікросхеми TL494 Зазвичай цю ніжку з'єднують із VC. - Інвертуючий та неінвертуючий входи підсилювача помилки (IN1, NONIN1). На вході ШІМ контролера стоїть звичайний операційний підсилювач. Це його інвертуючий та неінвертуючий входи. Збільшення напруги на неінвертуючому вході призводить до збільшення тривало сті імпульсів, зменшення - до зменшення. З входом, що інвертує, все навпаки. Зазвичай неінвертуючий вхід підключають до опорної ніжки напруги, а на інвертуючий висновок подають вихідну напругу через дільник та ланцюг зворотного зв'язку; - Вивід FB-вхід зворотного зв'язку; - Вивід DTC - вхід регулювання «мертвого часу» (час, протягом якого закриті обидва вихідні транзистори, причому незалежно від величіні струму навантаження); Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 35 Зм. Лист № докум. Підпис Дата - Вивід Rt, Ct. - для підключення зовнішніх елементів до вбудованого генератору напруги. Резистор і конденсатор задають частоту роботи контролера Контролер працює певній частоті. Імпульси слідують із цією частотою; - Вивід С1 та Е1 - колектор та емітер першого транзистора; - Вивід С2 та Е2 - колектор та емітер другого транзистора; - Вивід ОТС - вибір режиму роботи (можлива робота в одно- або двотактному режимі: якщо на цьому висновку є логічна "1", то транзистори відкриваються по черзі (двотактний режим роботи); якщо на висновку буде "0", то це однотактний режим, при цьому транзистори можуть бути включені паралельно збільшення вихідного струму; - Опорна напруга (VREF). Для зручності контролер зазвичай доповнені функцією формування стабільно опорної напруги. Виробники зазвичай рекомендують з'єднувати цей Вивід із загальним проводом конденсатора 1 мкф. Це підвищує якість та стабільність опорної напруги; - Висновки IN2, NONIN2–інвертуючий та неінвертуючий входи підсилювача 2. Визначення ширини коливань досягається порівнянням позитивної напруги, отриманої на конденсаторі Ct з двома управляючими сигналами (один із них надходить на вихід "deadtime control", другий формується з вихідних сигналів підсилювачів і сигналу зворотнього зв'язку). Логічний елемент АБО- НЕ відкриває вихідні транзистори тільки тоді, коли амплітуда синусоїдальної напруги перевищує амплітуду керуючих сигналів, а тактова лінія вбудованого тригера знаходиться в стані низького логічного рівня. Це відбувається лише до тих пір, поки амплітуда напруги вища за амплітуду керуючого сигналу. Таким чином, збільшення амплітуди керуючих сигналів призводить до зменшення ширини вихідних імпульсів. Керуючими сигналами є напруги, що генеруються виводом контролю мертвого часу (вивід 4), підсилювачами помилок (виводи 1, Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 36 Зм. Лист № докум. Підпис Дата 2, 15, 16) і ланцюгом зворотного зв'язку (вивід 3). Вхід компаратора контролю мертвого часу має зміщення 120 мВ, що обмежує мінімальний час нечутливості на виході до перших 4% від тривалості циклу напруги. В результаті, максимальний час робочого циклу становить 96%, коли вивід 13 заземлений, і 48%, коли на вивід 13 подається опорна напруга. Час неактивності на виході можна збільшити, подавши постійну напругу на вхід керування мертвим часом (вивід 4) в діапазоні 0...3,3в.[8-9] ШІМ - компаратор регулює тривалість вихідних сигналів від максимального значення, що визначається входом керування мертвим часом, до нуля при зміні напруги зворотного зв'язку від 0,5 до 3,5В. Виходи підсилювачів помилок мають активну напругу HIGH і об'єднуються функцією АБО на неінвертуючому вході неінвертуючого ШІМ-компаратора. У цій конфігурації домінує підсилювач, який вимагає мінімального часу для включення виходу. Коли конденсатор С розряджається, на виході компаратора мертвого часу формується позитивний імпульс, який спрацьовує тригер і блокує вихідні транзистори VT1 і VT2. Якщо на вхід вибору режиму роботи (вивід 13) подати опорну напругу, то тригер безпосередньо керує двома вихідними транзисторами в протифазі (двотактний режим), і вихідна частота становить половину частоти генератора. Вихідний перетворювач також може функціонувати в одноетапному режимі, коли обидва транзистори відкриваються і закриваються одночасно, і коли потрібен максимальний коефіцієнт заповнення менше 50%. Це бажано, коли трансформатор має обмотку з обмежуючим діодом, який використовується для пригнічення перешкод. Якщо потрібні високі струми в однотактному режимі, вихідні транзистори можна ввімкнути паралельно. Для цього потрібно замкнути вхід вибору режиму ОТС на землю, що заблокує вихідний сигнал з тригера. Частота вихідного сигналу в цьому разі буде дорівнювати тактовій частоті генератора. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 37 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Мікросхема має вбудоване джерело опорної напруги на 5,0В, здатний забезпечити струм, що витікає, до 10мА для зміщення зовнішніх елементів схеми. [8-9] Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 38 Зм. Лист № докум. Підпис Дата РОЗДІЛ 3 – АНАЛІЗ СВІТОВИХ ДОСЯГНЕНЬ Тестування друкованих плат стає невід'ємною частиною процесу виробництва друкованих плат. Так звана перевірка друкованої плати полягає в перевірці раціональності конструкції друкованої плати, перевірці проблем або дефектів, які можуть виникнути в процесі виробництва, забезпеченні функціональності та зовнішнього вигляду виробу, а також підвищенні якості кінцевого продукту. Як правило, перевірку друкованих плат можна розділити на дві категорії: - ручний візуальний контроль; - контроль обладнання і приладів. Підрядні виробники електроніки пропонують різноманітні методи тестування друкованих плат, але можна виділити сім основних типів: - Візуальний огляд - Внутрішньоконтурне тестування (In-circuit testing - ICT) - Випробування літаючим зондом (Flying Probe Testing - FPT) - Автоматизований оптичний контроль (Automated optical inspection - AOI) - Рентгенівський контроль - Випробування на стійкість до вигорання - Функціональне тестування (Functional testing - FCT) 3.1 Інноваційні методи діагностування 1. Візуальний огляд Ручний візуальний контроль все ще залишається найпоширенішим методом тестування. Він вимагає лише низьких початкових витрат, не вимагає випробувального обладнання і лише одного оператора, оснащеного простим збільшувальним склом або мікроскопом. Цей метод випробування можна гнучко змінювати і добре адаптувати до змін продукту. Тому цей метод Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 39 Зм. Лист № докум. Підпис Дата випробування все ще широко використовується на великих заводах з виробництва друкованих плат. Його основні недоліки: на результат виявлення впливає суб'єктивна помилка оператора, висока вартість навчання, складність збору та сортування даних.[18-21] 2. Внутрішньоконтурне тестування ICT, або внутрішньосхемне тестування, є обов'язковим випробувальним обладнанням для сучасних виробників друкованих плат. Це дуже потужний інструмент. Він забезпечує надійний метод перевірки з високим рівнем покриття несправностей для всіх електронних компонентів в компонентах друкованих плат. В основному за допомогою тестового зонда контактуйте з тестовою точкою макета друкованої плати, щоб виявити обрив ланцюга живлення PCBA, коротке замикання, всі ділянки несправностей та чітко проінформувати персонал. Навіть працівники зі скромними навичками електроніки можуть легко впоратися з несправними друкованими платами. 3. Випробування літаючим зондом (Flying Probe Testing – FPT) На відміну від традиційних методів тестування, в яких тестові датчики розміщуються у фіксованому положенні, при тестуванні з використанням літаючого датчика використовуються два або більше незалежних датчиків, які працюють без фіксованої тестової точки (звідси і назва «літаючий зонд»). Ці датчики є електромеханічними і рухаються відповідно до певних програмних інструкцій. Тому початкова вартість тестування за допомогою «літаючого зонда» є низькою, і його можна здійснити, модифікуючи програмне забезпечення без зміни фіксованої конструкції. На відміну від цього, початкова вартість пристосування для ICT є вищою, тому тестування за допомогою літаючих зондів дешевше для невеликих партій, але ICT є швидшим і менш схильним до помилок, ніж тестування за допомогою літаючих зондів, тому ICT все ще є більш економічно ефективним для великих партій.[18-21] Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 40 Зм. Лист № докум. Підпис Дата 4. Автоматизований оптичний контроль (Automated optical inspection) Автоматизований оптичний контроль (AOI) - це автоматизований візуальний контроль виробництва друкованих плат (PCB) (або РК-дисплеїв, транзисторів), під час якого камера автономно сканує пристрій, що тестується, як на наявність катастрофічних збоїв (наприклад, відсутній компонент), так і на наявність дефектів якості (наприклад, розмір або форма виводів або перекіс компонентів). Він широко використовується у виробничому процесі, оскільки є безконтактним методом тестування. Він застосовується на багатьох етапах виробничого процесу, включаючи перевірку голої плати, перевірку паяльної пасти (SPI), перед оплавленням і після оплавлення, а також на інших етапах. Цей метод являється найпопулярнішим методом тестування плат останніми десятиліттями, тому нижче він буде досліджений більш детально. 5. Рентгенівський контроль Технологія рентгенівського контролю, яку зазвичай називають автоматизованим рентгенівським контролем (AXI), - це технологія, що використовується для перевірки прихованих особливостей цільових об'єктів або виробів за допомогою рентгенівських променів як джерела. В основному вона використовується для виявлення надмалих інтервалів і надщільних друкованих плат. В даний час рентгенівський контроль широко використовується в багатьох сферах, таких як медицина, промисловий контроль та аерокосмічна промисловість. 6. Випробування на стійкість до вигорання Як випливає з назви, випробування на вигоряння є більш інтенсивним випробуванням друкованої плати. Він призначений для виявлення ранніх відмов і визначення навантажувальної здатності. Відповідно до проектних вимог, виріб поміщається в певні умови температури і вологості, безперервне Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 41 Зм. Лист № докум. Підпис Дата моделювання протягом від 72 годин до 7 днів, запис даних про продуктивність, реверс виробничого процесу для поліпшення, щоб гарантувати, що його продуктивність може задовольнити ринковий попит. 7. Функціональне тестування (Functional testing - FCT) Функціональні випробування імітують реальне робоче середовище і проводяться на завершальних етапах виробництва як остаточна процедура контролю якості. Відповідні параметри тестування зазвичай надаються замовником і можуть залежати від кінцевого використання друкованої плати. Повне 100% функціональне тестування все частіше використовується в невеликих партіях, щоб гарантувати, що кожна плата, яка виходить з конвеєра, функціонує належним чином. Недоліки полягають в тому, що написання програм функціонального тестування є складним, трудомістким і вимагає кваліфікованих спеціалістів для аналізу причини дефекту. Якщо ви хочете швидко вивести свій продукт на ринок, це може бути не найкращим вибором. На додаток до вищезазначених 7 тестів, для подальшого забезпечення якості друкованих плат на основі вимог до продукту використовуються інші методи тестування, такі як тести на паяність, тести на забруднення друкованих плат, тести на плавучість припою і т.д. [18-21] 3.2 Автоматизована оптична перевірка АОП - це технологія візуального контролю, яка широко використовується в промисловості електронної промисловості для підвищення якості продукції шляхом ефективного виявлення дефектів під час та після виробничого процесу. Ця технологія поєднує вдосконалену оптику, камери та можливості обробки зображень для перевірок. AOI відомий своєю швидкістю та точністю, що робить його цінним у різних галузях, таких як автомобілебудування, споживча електроніка та виробництво медичних приладів, де він допомагає підтримувати високі стандарти якості. AOП, Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 42 Зм. Лист № докум. Підпис Дата важлива система для візуального контролю на виробничих лініях, перевірки на наявність дефектів, помилок поверхневих характеристик і проблем з якістю. Він функціонує як промислова інспекційна машина, використовуючи цифрові камери або сканери та штучний інтелект для імітації перевірки людського зору, але з більшою швидкістю, точністю та послідовністю. В першу чергу це метод тестування друкованих плат, AOП виявляє збої в якості або катастрофічні збої, як-от відсутність компонентів. Цей безконтактний метод тестування часто використовується після виробництва або після оплавлення припою. Машини AOП перевіряють різні особливості поверхні, включаючи наявність або відсутність, розмір, колір, форму, вирівнювання та малюнок компонентів. Вони перевіряють кожен компонент у режимі реального часу під час виробничого процесу, щоб переконатися, що він відповідає конкретним критеріям дизайну. Наприклад, у виробництві електронних плат інтегровані системи перевірки друкованої плати після оплавлення AOI можуть виявляти такі проблеми, як розриви ланцюгів, короткі замикання, короткі замикання, надлишок припою та неправильне розміщення компонентів. [19] Компоненти AOI Системи AOI мають два основні компоненти: оптичну систему та програмний алгоритм, який може змінюватися залежно від виробничого процесу. Оптичні системи в AOI У системі AOI оптична система відіграє ключову роль, оскільки вона відповідає за отримання зображень предмета, який перевіряється. Якість цих зображень безпосередньо впливає на загальну продуктивність системи. Типова оптична система в AOI складається з джерела світла, набору лінз і цифрової камери. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 43 Зм. Лист № докум. Підпис Дата • Джерело світла: Джерело світла освітлює виріб, що перевіряється. Тип джерела світла, його колір і кут освітлення можуть сильно впливати на ефективність дефектоскопії. Різні системи AOI використовують різні типи джерел світла залежно від застосування. Раніше використовувалися різні джерела світла, такі як люмінесцентні лампи, лампи розжарювання та ультрафіолетове світло. Однак сучасні системи використовують світлодіодні матриці та галогенні лампи, які забезпечують постійне та рівномірне освітлення. • Лінзи: цей компонент системи спрямовує світло, відбите від продукту, на датчик камери. Високоякісні об’єктиви мають вирішальне значення для отримання чітких зображень. Систему лінз можна регулювати для зміни поля зору та глибини різкості, що дозволяє перевіряти різні розміри та типи виробів. • Камера: Нарешті, цифрова камера фіксує зображення продукту. Камери в системах AOI можуть варіюватися від стандартних 2D-камер до складних 3D-сенсорів, які фіксують інформацію про глибину. Вони містять мільйони крихітних світлочутливих комірок, званих пікселями, які перетворюють отримане світло в цифрові дані. Потім ці дані обробляються алгоритмами програмного забезпечення AOI для проведення перевірки. Програмні алгоритми в AOI Продуктивність машини або системи AOI значною мірою залежить від потужності та точності алгоритмів програмного забезпечення обробки, які вона використовує. Ці алгоритми беруть на себе завдання аналізу даних, отриманих оптичною системою, для виявлення дефектів або аномалій в об’єктах, що перевіряються. По суті, вони служать «мозком» системи AOI, дозволяючи їй відрізнити прийнятні одиниці від тих, що мають дефекти. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 44 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Існує кілька типів програмних алгоритмів, які зазвичай використовуються в системах AOI. • Алгоритми зіставлення шаблонів: вони працюють шляхом порівняння зображення перевіреного предмета зі збереженим еталонним зображенням, шукаючи значні відхилення. Цей метод дуже ефективний у програмах, де послідовність є ключовою, наприклад перевірка розміщення та орієнтації компонентів на друкованій платі. • Статистичне зіставлення шаблонів: це більш розширений варіант зіставлення шаблонів. Цей алгоритм вивчає нормальні варіації зовнішнього вигляду продукту на кількох хороших одиницях і використовує статистичні показники, щоб визначити, коли продукт надто сильно відхиляється від нормальної варіації. Це дозволяє створити набагато більш адаптивну систему, здатну обробляти зміни натурального продукту без помилкових тривог. • Алгоритми на основі функцій: вони особливо корисні, коли завдання перевірки передбачає перевірку складних характеристик. Ці алгоритми ідентифікують і кількісно визначають певні особливості зображення, такі як краї, кути або ділянки певного кольору чи текстури. Визначені характеристики потім порівнюються із заздалегідь визначеними критеріями, щоб визначити, чи перевірений блок пройшов чи не пройшов. • Алгоритми машинного навчання: останніми роками алгоритми машинного навчання почали знаходити своє місце в системах AOI. Ці алгоритми, часто засновані на архітектурі нейронної мережі, здатні навчитися виявляти дефекти з великого набору навчальних зображень. Це робить їх особливо ефективними для завдань, де типи дефектів різноманітні та їх важко чітко визначити, або коли зовнішній вигляд продукту може значно відрізнятися. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 45 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Важливо відзначити, що вибір алгоритму багато в чому залежить від специфіки завдання перевірки. Певні алгоритми можуть працювати виключно добре в деяких ситуаціях, але не в інших. Таким чином, глибоке розуміння вимог до перевірки має вирішальне значення для вибору найефективнішого алгоритму для певної системи AOI.[19] Різні типи систем AOI Системи AOI випускаються в різних формах, кожна з яких підходить для різних типів завдань перевірки. Ключовим фактором, який відрізняє ці системи, є тип технології зображення, яку вони використовують. Системи AOI зазвичай належать до однієї з двох категорій: 2D або 3D системи. Обидва мають свої унікальні сильні сторони, і вибір між ними часто залежить від специфіки завдання перевірки. Системи 2D AOI Двовимірні системи AOI є найпоширенішим типом AOI, який використовується сьогодні. Ці системи використовують 2D-камери для зйомки зображень предмета, що перевіряється. Цей тип AOI особливо ефективний у виявленні ряду дефектів на поверхневому рівні, таких як неправильні компоненти, відсутні компоненти, неправильне розташування компонентів і дефекти пайки. У системі 2D AOI для перевірки в основному використовуються звичайні технології візуалізації та розпізнавання образів. Процес зазвичай передбачає отримання зображення перевіреного елемента, зазвичай друкованої плати (друкованої плати), і порівняння цього зображення зі збереженими даними бездоганної друкованої плати без дефектів. Це порівняння дозволяє системі точно визначити будь-які невідповідності або дефекти на фактичній друкованій платі. Переваги 2D AOI: Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 46 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Системи 2D AOI є надійним рішенням для багатьох завдань інспекції та продовжують широко використовуватися в промисловості виробництва електроніки. 1. Ці системи перевірки та контролю якості є надійними, коли йдеться про якість зображення, частоту кадрів, роздільну здатність камери, здатність створювати HD-зображення та порівнювати зображення на основі алгоритмів. 2. Ці системи мають хорошу швидкість перевірки, а також менш складні та дешевші, ніж системи 3D AOI. Обмеження 2D AOI: Хоча системи 2D AOI ефективні для виявлення широкого діапазону дефектів, вони мають деякі обмеження. 1. Перш за все, вони можуть неточно визначити деякі типи дефектів, які виникають у трьох вимірах, наприклад, підняті проводи чи компоненти або недостатній об’єм припою під компонентом. 2. Вони можуть мати проблеми з певними умовами освітлення через свою залежність від двовимірного зображення. Системи 3D AOI Тривимірні системи AOI представляють більш просунуту еволюцію технології AOI. Ці системи використовують технологію 3D-зображень, яка зазвичай базується на лазерній тріангуляції або проекції структурованого світла, щоб отримати детальну топографічну карту перевіреного об’єкта. • Лазерна тріангуляція: передбачає проектування лазерної лінії на поверхню предмета, а потім використання камери для захоплення зображення лінії. Аналізуючи спотворення лінії, система може зробити висновок про висоту профілю поверхні. Цей метод надзвичайно точний і дозволяє вимірювати висоту з роздільною здатністю до 1 Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 47 Зм. Лист № докум. Підпис Дата мікрона. Однак це відносно повільно, оскільки вимагає сканування лазерної лінії по всій поверхні предмета. • Проекція структурованого світла: це швидша альтернатива лазерній тріангуляції. Цей метод проектує візерунок світла на поверхню предмета та фіксує зображення спотвореного візерунка за допомогою камери. Аналізуючи спотворення візерунка, система може зробити висновок про висоту профілю поверхні. Цей метод швидший, ніж лазерна тріангуляція, але трохи менш точний, із типовою роздільною здатністю по висоті близько 10 мікрон. Переваги 3D AOI: Ці системи високоточні та здатні виявляти складні дефекти. 1. Однією з головних переваг систем 3D AOI є їх здатність виявляти ширший діапазон дефектів, у тому числі пов’язаних з об’ємом і формою компонентів і паяних з’єднань. Наприклад, 3D-система вимірювання може точно виміряти об’єм паяного з’єднання та визначити, чи є він недостатнім або надмірним, що виходить за межі можливостей 2D-систем. 2. Ще одна перевага полягає в тому, що на 3D-системи менше впливають зміни освітлення та кольору компонентів, ніж на 2D-системи. Це робить їх більш надійними та універсальними, здатними перевіряти широкий діапазон компонентів без необхідності налаштування для різних типів компонентів або кольорів. Обмеження 3D AOI: 1. Незважаючи на деякі основні переваги, існує кілька напрямків, де 2D- системи мають перевагу. 2. Системи 3D AOI є більш складними та дорогими, ніж 2D системи. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 48 Зм. Лист № докум. Підпис Дата 3. Ці системи також потребують більшої обчислювальної потужності для обробки 3D-даних, що в деяких випадках може зробити їх повільнішими. У той час як системи 2D AOI були поширеними протягом деякого часу, пропонуючи економічно ефективні рішення для перевірок на основі візерунків і кольорів. З іншого боку, технологія 3D AOI, хоч і є більш складною та дорожчою, надає значні переваги при перевірці тривимірних дефектів, які в іншому випадку залишилися б непоміченими під час перевірки 2D. Отже за підсумками дослідженого можна зробити висновок, що вплив технології автоматизованого оптичного контролю на сучасні виробничі процеси є глибоким. У цих системах використовуються передові оптичні системи (як 2D, так і 3D-рішення, які мають унікальний набір переваг і обмежень) і програмні алгоритми для виконання перевірок із швидкістю й точністю, недосяжною для інспекторів-людей. Підсумовуючи, технологія AOI вже змінила світ виробництва та продовжує розвиватися, щоб задовольнити постійно зростаючі потреби галузей у всьому світі. Його вплив на підвищення продуктивності, зниження витрат і покращення якості є незаперечним свідченням його важливої ролі в сучасному виробництві. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 49 Зм. Лист № докум. Підпис Дата РОЗДІЛ 4 ДІАГНОСТИКА ТА РЕМОНТ МАТЕРИНСЬКОЇ ПЛАТИ НОУТБУКА Несправності материнської плати ноутбука можна поділити на три основні види: - апаратні; - програмні; - програмно-апаратні. До апаратних несправностей можна віднести порушення контакту в багатошаровій друкованій платі або в якомусь з роз'ємів розширення системної плати. Порушення контакту в друкованій платі становить 50% усіх несправностей. До програмних несправностей можна віднести переповнення ОЗП небажаними постійними програмами або неполадки ОС. Програмно-апаратні дефекти - це пошкодження прошивки ПЗП BIOS, втрата або спотворення данних конфігурації, що зберігається в енергонезалежній ПЗП на системній платі. Діагностика несправностей здійснюється двома способами: 1. Програмним. 2. За допомогою діагностичних інструментів (логічного аналізатора, мультиметра). [27] Програмний спосіб реалізується за допомогою налаштованої програми POST або зовнішніх спеціальних діагностичних додатків, а також із використанням діагностичних плат розширення. Несправність системної плати може бути виявлена під час першого запуску системи (самотестування), під час перевірки у программах і в процесі навантаження (через 20...30 хв після увімкнення). Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 50 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Перш за все, слід скористатися візуальною і звуковою сигналізацією, яка передбачена в ПК. Для спрощення роботи на першому етапі діагностики існує POST-карта. Рисунок 10 – POST карта для ноутбука Основною функцією діагностувальних пристроїв (post card) є фіксування та відображення POST-кодів, що автоматично формуються процедурою POST в процесі перевірки стану всіх елементів системи комп'ютера при натискання кнопки «power ON». Використання діагностичної плати значно підвищує ймовірність швидкого визначення несправності. Більшість діагностичних програм, вбудованих в плату, написані з урахуванням того, що мікропроцесор працює коректно. Такий підхід цілком обґрунтований, оскільки мікропроцесор рідко виходить з ладу. Слід зазначити, що наявність списку з вихідним кодом BIOS на мові асемблера значно підвищує шанси розібратися з вашими проблемами самостійно. При спотворенні прошивки BIOS виконання тестової програми POST стає проблематичним і помилки на дисплеї можуть не висвічуватись. Для діагностики апаратним способом бажано мати певні знання в галузі обчислювальної техніки та навички роботи з тестовим обладнанням. Методика пошуку несправностей за допомогою приладів полягає в послідовній перевірці: Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 51 Зм. Лист № докум. Підпис Дата - живлення системної плати; - другорядних джерел живлення (дежурки); - кварцових(тактових) генераторів; - функціонування шин даних; - вихідних сигналів на контактах мікросхем; Найчастіше причинами несправності материнської плати є неякісний дизайн плати, низький рівень технології виробництва та погане розташування. І якшо раніше з ладу виходили переважно буферні мікросхеми та периферійні ВІС (Великі Інтегральні Схеми), в даний час найбільш слабка ланка - мікросхеми з набору НВІС(Надвеликі Інтегральні Схеми). Темпи розробки та впровадження нових наборів НВІС для системної плати зросли так стрімко, що у виробництво іноді йдуть запчастини з істотно низькою надійністю. До того ж локальні перегріви системної плати стали сьогодні досить частим явищем, не зважаючи на те, що якість збірки поступово стає кращою. Існують такі типові несправності системної плати. Несправності живлення. Непоодинокі випадки вигорання материнської плати через неякісне живлення. Якщо материнська плата вийшла з ладу з цієї причини, швидше за все, постраждали блоки, що відповідають за живлення окремих модулів, встановлених на материнській платі. В такому випадку потрібно перевірити наявність та відповідність норм опору на процесорі, оперативної пам'яті та шині PCI. Але перед цією трудомісткою маніпуляцією варто провести попередній розбір ситуації за допомогою POST кодів - він покаже явно несправні блоки управління. Після тестування плати і визначення несправної ділянки за вказаним кодом можна переходити до більш детальної перевірки і усунення несправності. [10] Візьмемо для прикладу, що індикатор вказав на проблему із процесором. POST-плата виявила, що ЦП не виходить на зв’язок з північним мостом. Таким чином, можна зробити висновок, що несправна система живлення процесора і Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 52 Зм. Лист № докум. Підпис Дата варто почати ремонт з неї. Живлення CPU та багатьох інших пристроїв засноване на ШІМ контролерах. Він представляє собою керований стабілізатор напруги, за допомогою якого можна одержати різні його значення. Крім ШІМ у такому «вузлі» живлення містяться додаткові логічні елементи: транзисторні ключі, резистори, але найчастіше виходить з ладу саме мікросхема. Варто згадати, що при стрибку напруги, викликаного несправністю блоку живлення, також може статися пробій електролітичних конденсаторів, встановлених у ланцюзі живлення. Для точної діагностики роботи ШІМ краще мати осцилограф або, у крайньому випадку, мультиметр. Насамперед спробуємо знайти інформацію про вразливі місця схеми живлення цієї моделі плати. Якщо вам нічого не вдасться знайти слід перевірити схему живлення на наявність короткого замикання. Якщо коротке замикання присутнє, то причину слід шукати в одному з вузлів формування живлення або в конденсаторах. Після усунення короткого замикання потрібно «прозвонити» схему і простежити шлях від процесора до ШІМ, тобто знайти і перевірити по черзі всі елементи в ланцюзі живлення. Таким чином можна знайти точку, де пропадає напруга, і можливого винуватця. Після виявлення несправного компонента на платі потрібно знайти опис основних елементів схеми живлення і перевірити її на наявність коротких замикань і напруг, які не відповідають документації. Після цього можна встановлювати новий компонент, не боячись його пошкодити.[17] Несправності в ланцюгах джерела живлення системної плати також можуть виникати з вини заводу виробника. Найчастіше це проявляється у швидкому висиханні електролітичних ємностей (причини можуть бути найрізноманітніші: від неякісних конденсаторів до перегрівання), які при цьому втрачають свою ємність і можуть викликати коротке замикання. В результаті цього нерідко зовнішній вигляд елементів плати не змінюється, але плата не працює. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 53 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Проблеми із охолодженням. Іноді, через досить тривалий час після покупки, у материнської плати можуть несподівано виникати помилки, причому незакономірно. В такому випадку слід зняти радіатор з північного моста і перевірити якість термоінтерфейсу. Якщо виробник заощадив і використав дешевий термоінтерфейс замість хорошої термопасти, то чіп починає перегріватися. Іноді буває недостатній прижим між системою охолодження та кристалом, сам радіатор має нерівну підошву і щоб усунути проблему, необхідно прибрати залишки старого термоінтерфейсу, вирівняти підошву радіатора і нанести шар перевіреної термопасти. Помилки в роботі BIOS. Проблеми, пов'язані з BIOS, а точніше, з його численними помилками прошивки, зустрічаються дуже часто. Винуватцями таких неспровокованих збоїв найчастіше є самі розробники, які писали прошивку. Однак нерідкі випадки, коли користувач сам «знищує» BIOS. Незважаючи на те, що причин збоїв прошивки багато, результат завжди один - система не завантажується. Типовими причинами пошкоджень мікропрограми є: - розгін процесора іноді призводить до збою BIOS, і хоча прошивка не пошкоджена, система не запускається. У багатьох випадках проблема вирішується скиданням CMOS, від'єднанням батарейки RTC або встановленням спеціальних перемичок. - ушкодження мікросхеми з ПЗ, або пошкодження прошивки, зокрема, через стрибок напруги в мережі. - Дії малодосвідченого користувача. Як правило, це проявляється в тому, що BIOS прошитий неякісно. Існує кілька варіантів відновлення пошкодженої прошивки: - деякі плати підтримують «Режим відновлення». Цей режим або запускається автоматично при псуванні мікропрограми або встановлюється спеціально на платі. У завантажувальному блоці Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 54 Зм. Лист № докум. Підпис Дата «bootblock» BIOS є спеціальна програма для відкату прошивки до початкового стану. Якщо при збої цей блок залишився цілим, відновити BIOS нескладно. Для цього варто зробити портативний завантажувальний носій для завантаження в в DOS і помістити на нього програму та файл з прошивкою. При включенні система автоматично почне завантажуватися з флеш- накопичувача і дасть можливість перезаписати мікропрограму, якщо мат. плата не має режиму відновлення, то скоріше за все доведеться використати програматор.[26] 4.1 Технічні засоби діагностики Діагностика ноутбука спрямована на визначення несправності, перевірку сумісності програмного забезпечення та комплектуючих. Перед початком роботи проводиться діагностика ноутбука. За результатами діагностики будуть відомі обсяг та вартість робіт. Технічна діагностика – це спеціальна методика, що дозволяє оцінити технічний стан апарату за певними оціночними показниками. Діагностика ноутбука починається з первинного зовнішнього огляд апарату. Для цього потрібно перевірити всі модулі на предмет дефектів за зовнішніми ознаками. До таких ознак належать механічні пошкодження корпусу, матриці, клавіатури, блоку живлення також якість підсвічування дисплея, стан акумуляторної батареї та інші характерні особливості, що свідчать про можливі проблеми в майбутньому. Але одного зовнішнього огляду замало. Для повної якісної діагностики потрібна повна розбірка пристрою, іноді не зручно але це важливо для перевірки працездатності материнської плати та системи вцілому. Після розбирання апарата вузли ноутбука перевіряються на спеціальному діагностичному столі з антистатичними килимками. У ході діагностики оцінюються всі робочі параметри важливих деталей та їх відповідність встановленій нормі. Для діагностики та ремонту материнських плат можуть знадобитися наступні інструменти: Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 55 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Мультиметр (тестер) – інструмент, за допомогою якого проводиться діагностика несправності материнських плат Цей пристрій поєднує в собі омметр, вольтметр та амперметр. З його допомогою можна визначити місце, де пошкоджено доріжки на платі, знайти непрацюючий компонент, заміряти напругу в потрібній ділянці та багато іншого. Паяльник або паяльна станція – інструмент, за допомогою якого можна замінити елементи материнської плати, для цього підійде малопотужний паяльник з гострим жалом. Їм зручно працювати на друкованих платах. Також існує паяльна станція з феном. Вона дозволяє регулювати температуру паяльника, а використовуючи фен, можна перепаювати невеликі контакти (SMD конденсатори, резистори тощо) і замінювати практично всі чіпи розташовані на платі. Спеціальні щипчики, пінцети значно спрощують ремонт материнської плати. З їхньою допомогою можна щось підтримати, притиснути, підправити або підрівняти. Наприклад, при заміні порту USB потрібно акуратно пінцетом виставити його в потрібному положенні і тільки потім припаювати. Витратні матеріали – це флюси, припої, засоби для чищення, термо- паста, термопрокладки та інше. Для паяння плат найкраще підходить трубчатий припій, усередині якого знаходиться флюс. Він зручний, оскільки не треба додатково наносити флюс та перегрівати плату. Осцилограф – це радіовимірювальний прилад, який використовується для визначення, спостереження та фіксації амплітудних та тимчасових параметрів електричного сигналу. Термоповітряна паяльна станція - це один з видів паяльного. обладнання, який оснащений мікропроцесорним управлінням темпера- турою та повітряним потоком. Застосування термоповітряної паяльної станції передбачає демонтаж або паяння різних радіоелектронних компонентів поверхневим способом, тобто з використанням гарячого повітря. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 56 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Дані станції складаються з термоповітряного фена, який забезпечує нагрівання повітря. Мікроскоп – оптичний прилад для отримання збільшеного зображення дрібних об'єктів та їх деталей, невидимих неозброєним оком. Спеціальні антистатичні меблі – необхідна умова при виробництві якісної електронної продукції. Завдяки спеціальним антистатичним матеріалам та заземленню робочого столу, такі меблі дозволяють створити зону, ефективно захищену від статичної електрики. [27] 4.2 Послідовність пошуку дефекту материнської плати ноутбука Материнська плата - дуже складний елемент ноутбука з високою ступінню інтеграції компонентів. Тому одного єдиного алгоритму ремонту материнської плати ноутбука немає. Можна намітити лише загальні етапи цього процесу. Все починається з діагностики. Під час неї визначається, який елемент або якісь елементи материнської плати ноутбука вийшли з ладу, і наскільки сильні ушкодження. Після цього вибирається спосіб відновлення працездатності ноутбука та здійснюється ремонт материнської плати ноутбука. В деяких випадках достатньо виправити паяні з'єднання, замінити згорілі конденсатори тощо. При більш серйозних пошкодженнях може знадобитися заміна певних блоків, наприклад, південного мосту, відеочіпа чи всієї відеокарти. Ну і в найважчих випадках виникає потреба повної зміни материнської плати. Відбувається це досить рідко. Маємо ноутбук, який не вмикається, реакція на підключення зарядного пристрою відсутня і реакція на натискання кнопки ввімкненя також відсутня. Перше що треба перевірити – це справність блоку живлення, чи видає він заявлену напругу (зазвичай 18.5-20в) і чи отримує її материнська плата. Якщо адаптер живлення виконує свою функцію, можна переходити до наступного кроку – перевірка материнської плати. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 57 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Візуальний огляд пристрою Використати Так Подайте живлення на мультиметр Ні плату Чи можна подавати живлення на друковану плату? Коротке замикання, Перевірте всі напруги Заниження/Завищення Опору і тд. Перевірте сигналні ланцюги Чи є можливісти Замініть необхідні порівняти плату? Так елементи Перевірте на Підключіть основні схожість інтерфейси (екран, дизайну миша, клавіатура) Ні Запустіть Перевірте всі функціональні тести керовані компоненти (екрану, миші, за допомогою клавіатури) мультиметра Запустіть Транзистори, резстори, діоди, тиристори навантажувальні тести Перевірити опори живлення мікросхем Перевірити повну збірку пристрою Рисунок 11 - Блок-схема ремонту друкованої плати Розібравши ноутбук та отримавши повний доступ до материнської плати в першу чергу варто оглянути її візуально на наявність потрапляння рідини, наявність окислень, потемнівших або обплавлених елементів. Після цього треба взяти мультиметр і в режимі вимірювання опору перевірити вхідні ланцюги живлення(19в), а потім другорядні (3в, 5в, 12в) на наявність короткого замикання. Відсутність дефектів в цій частині плати підводить нас до перевірки напруг та сигналів які формуються при підключенні блоку живлення. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 58 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Під’єднавши 19 вольт до плати потрібно перевести мультиметр у режим вимірювання постійної напруги та послідовно перевіряти елементи що присутні на платі. Найкращим помічником у цьому буде логічна схема материнської плати, а саме розділ з послідовністю запуску сигналів. Рисунок 12 – Логічна схема материнської плати Виявивши відсутність живлення будь якого з елементів треба повернутись до першого кроку і виміряти опір на всіх ніжках контроллера який формує цю напругу або навпаки - повинен отримувати. Щоб зрозуміти як працює контроллер та за які сигнали відповідають його виводи, варто звернутись до DataSheet цього компонента.[3] Перевірка мікросхеми на прикладі ШІМ-контролера TL494. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 59 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Рисунок 13 – Принципова схема мікросхеми TL494 Таблиця 1 – Технічні властивості мікросхеми TL494 Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 60 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Спочатку необхідно виміряти напругу живлення мікросхеми (Вив.12), яке має становити 10 -15В (по ТД допускається 7-40В). Якщо цієї напруги немає або вона сильно знижена, слід розімкнути доріжку друкованої плати, що йде до виводу 12, і знову провести вимірювання. Якщо напруга з'явиться, значить, мікросхема несправна і підлягає заміні. Якщо ж напруга не з'явилася, слід простежити цей ланцюг ретельніше. У деяких моделях ця напруга виходить з маленького трансформатора, підключеного до високовольтного вирівнювача. До його вторинної обмотки із середньою точкою підключений двонапівперіодний випрямляч та фільтруючий конденсатор. Далі перевірити вихід опорної напруги (вив. 14), яка повинна бути +5В. Ця напруга використовується для подачі через резистивні дільники на входи компараторів. Якщо воно перевищує номінальне більш ніж на 10% або дорівнює напрузі живлення, мікросхема підлягає заміні. Якщо опорна напруга менше номінальної або дорівнює нулю, слід розімкнути доріжку на друкованій платі, що веде до вив. 14. Якщо після цього воно підвищилося до номінального, несправність знаходиться поза мікросхемою, якщо не змінилося – мікросхема підлягає заміні. Підключивши щуп осцилографа до виводу «5» мікросхеми. На ньому повинно бути хвилеподібна напруга амплітудою близько 3В і частотою до кількох десятків кілогерц (мікросхема TL494 може працювати в діапазоні 1 - 300кГц, типове значення 50кГц). "Хвиля" не повинна мати спотворень. Якщо є спотворення або занадто мала (велика) частота, слід перевірити навісні елементи генератора: конденсатор, підключений до виводу «5» мікросхеми, і резистор, підключений до виводу «6». Якщо ці елементи справні, мікросхему доведеться замінити. Перевірити сигнали на виходах мікросхеми. Вихідні транзистори мікросхеми включені за схемою з СК(спільний коллектор) або СЕ(спільний еміттер) забезпечують струм до 250мА. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 61 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Схему включення можна визначити візуально: якщо висновки 9 і 10 з'єднані з загальним проводом, отримуємо схему з СЕ, і, отже, вихідні сигнали потрібно спостерігати на висновках 8 та 11 мікросхеми. Якщо висновки 8 і 11 з'єднані з виведенням напруги живлення, отримуємо схему з СК, та вихідні сигнали можна спостерігати на висновках 9 та 10 мікросхеми. На виходах повинні бути імпульси з чіткими фронтами амплітудою 2 - 3В і шаруватістю, залежить від струму навантаження. Ці імпульси безпосередньо або через розділені трансформатори надходять на бази транзисторів високовольтного ключа. Якщо амплітуда імпульсів різко знижена, слід перерізати провідники, що відходять від виходів мікросхеми, та подивитися сигнали безпосередньо на виводах. Якщо амплітуда нормальна, то, швидше за все, пробиті база-емітерні переходи транзисторів високовольтного ключа і транзистори підлягають заміні. 4.3 Ремонт материнської плати ноутбука Маючи всю інформацію про несправні елементи, такі як резистори, транзистори, конденсатори, контроллери живлення, заряду, первинної та вторинної напруг можна переходити до заміни компонентів, також рекомендується замінювати основні елементи що стоять в цьому ланцюзі для запобігання повторного виходу з ладу через деградацію пайки чи внутрішнього опору. Різні виробники мат. плат використовують різний припій тому перед роботою варто перевірити при яких температурах паяні з’єднання починають оплавлятись і за потребою використовувати не тільки паяльник, а й нижній підігрів, щоб не пошкодити маску друкованої плати та доріжки які на ній знаходяться. Більше того, в залежності від типу паяного з’єднання треба правильно підбирати жало для паяльника, розмір насадки на паяльний фен або тип флюсу, щоб мінімізувати ризики пошкодження сусідніх елементів. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 62 Зм. Лист № докум. Підпис Дата Приступаючи до роботи та проаналізувавши всі інструкції для правильної пайки можна замінювати мікросхему, що вийшла з ладу та встановлювати нову. Нарешті, працездатність відремонтованого ноутбука потрібно перевірити шляхом всебічного тестування. Перед включенням материнської плати необхідно зробити її попередній огляд. Чи не пошкоджено сусідні резистори чи мікросхема що встановлювалась, якщо так, таку плату включати не можна. При підозрах на несправність цих елементів необхідно заміряти опір між керуючими ніжками та землею. Увімкнення блоку живлення. На деяких платах блок живлення зможе запуститись тільки при встановленому CPU. Якщо материнська плата включає блок живлення, то перевіряє наявність наступних величин: напруги на 3.3V STDBY, напруги на ніжках кварцу і так далі. Необхідно перевірити, чи не гріються якісь елементи, особливо звернути увагу на EC та південний міст. Після натискання на кнопку ввімкнення, знову перевірити, чи не гріються вищезгадані елементи. Якщо материнська плата при включенні не виводить зображення, варто звернутись до діагностичної карти, якщо ж ніяких кодів на POST карту не надходить або знаходиться в RESET, необхідно перевірити наявність: - напруги живлення CPU; - напруги під роз'ємами RAM; - напруги на ніжках кварцу. Далі потрібно провести «продзвонку» плати, особливо в області провідників, що з'єднують північний міст з CPU та північний міст із південним мостом. Чи не замкнуті між собою контакти в роз'ємах PCI, DDR. Провести перевстановлення CPU, перевірити на запуск при сильно притиснутому CPU, притиснутих кутах південного мосту, будь-яких легких згинах плати. Необхідно перевірити, чи бачить материнська плата пам'ять. Без пам'яті вона Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 63 Зм. Лист № докум. Підпис Дата повинна щось сигналізувати, з пам'яттю - запускатись далі. На несправність пам'яті вказує код D3, D4.[18] В інших випадках, якщо материнська плата виконує які-небудь коди, але не доходить до завантаження операційної системи варто спробувати прошити BIOS. Ремонт не вважається завершеним, якщо не було проведене тестування пристрою після виконаних робіт, саме тому тестування материнської плати включає перевірку слідуючих пристроїв: - батарейки - чи не скидається CMOS після відключення блоку живлення із мережі на 5–10 сек. Якщо таке відбувається – заміряти напругу батарейки, за потреби замінити або підігнути контакти; - Усіх слотів DDR шляхом установки в них планок ПЗУ; - USB, достатньо тільки підключення USB пристрою і визначення його в ОС. - Функції всіх периферійних пристроїв (екрану, миші, клавіатури, вебкамери). Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 64 Зм. Лист № докум. Підпис Дата ВИСНОВОК У кваліфікаційній роботі бакалавра виконано аналіз роботи структурної схеми материнської плати та ШІМ-контролера, розглянута конструкція материнської плати ноутбука, представлено алгоритм пошуку програмних та апаратних несправностей, розглянуто технологію ремонту та відновлення працездатності материнської плати. Результатом даної кваліфікаційної роботи є удосконалення ефективного методу діагностування друкованих плат, що дозволить здійснювати продуктивне відновлення вузлів керування системної плати. Також у результаті роботи над пошуком дефектів материнських плат виконано наступне: - проаналізовано існуючі рішення та обґрунтовано функціональні можливості сучасних вимірювальних приладів; - проаналізовано основні характеристики та режими роботи системних плат; - проведено системний аналіз сучасних компонентів зокрема імпульсних блоків живлення та мікросхем ШІМ контролера; - розглянуто найсучасніші методи автоматизованих перевірок друкованих плат; - Удосконалено схему послідовного застосування діагностичних пристроїв та логічної послідовності при пошуку несправностей електронних приладів; Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 65 Зм. Лист № докум. Підпис Дата СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 1. Чураков, А.Я. Архітектура ЕОМ: посібник/ А.Я. Чураков, С.В. Шаров, О.В. Строкань. – Мелітополь: РВЦ МДПУ, 2012. – 195 с. 2. Основи схемотехніки електронних схем / Бойко В.І., Жуйко В.Я. та інші. Підручник. – К.: Вища школа, 2004. – 526 с. 3. Бабич М.П., Жуков І.А. Комп’ютерна схемотехніка. Навчальний посібник. – К.: «МК-Прес», 2004. – 412 с. 4. Матвієнко, М.П. Комп’ютерна логіка: навч. посібник / М.П, Матвієнко. – К.: Видавництво Ліра-К, 2012. – 288 с. 5. Матвієнко, М.П. Архітектура комп’ютерів: навч. посібник /М.П, Матвієнко, В.П, Розен, О.М. Закладний.– К.: Видавництво Ліра-К, 2013.– 264 с. 6. Основи технічної електроніки : у двох кн. : підруч. для студ. вищ. техн. навч. закл. Київ : Вища шк., 2007. Т. 2 : Схемотехніка/Бойко В.І., Гуржій А.М., Жуйков В.Я., Зорі А.А., В.М. Співак та ін. 510 с.. 7. W. Lechner, “Diagnosis and Maintenance of Computer Hardware Failures,” Computer Era, no. 5, p. 014, Jul. 2011. 8. S. Mandal, S. Chatterjee, and B. Neogi, “Diagnosis And Troubleshooting Of Computer Faults Based On Expert System And Artificial Intelligence,” International Journal of Pure and Applied Mathematics, vol. 83, no. 5, pp. 717– 729, 2013. 9. D. W. Patterson, Introduction to Artificial Intelligence and Expert Systems. Prentice-Hall, 1990, pp. 326–337. 10. M. Negnevitsky, Artificial Intelligence. Pearson Education, 2005. 11. B. Coppin, Illuminated. Jones And Bartlett Publishers, 2004. 12. A. Saad, A. Al, S. M. Hussaini, and A. K. Jilani, “Empirical Model using Expert System Techniques in Hardware Failure of a System during Backup of Data,” International Journal of computer Science and Network Security, vol. 13, no. 2, pp. 53–59, 2013. Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 66 Зм. Лист № докум. Підпис Дата 13. A. Sukesh and G. Ka, “of Medica . Expеrt Systems in Health in the Indian,” Defence Science Journal, vol. 47, no. June, pp. 499–504, 1997. 14. S. I. Gallant, “Automated Generation of Connectionist Expert Systems For Problems Involving Noise and Redundancy,” arXiv preprint arXiv:1304.2735., 2013. 15. G. Biswas and T. S. Anand, “Using The Demster Shafer Scheme In A Diagnostic Expert System Shell,” arXiv preprint arXiv:1304.2721., 2013. 16. Suzuki, H.; Junkosha Co Ltd. Official Gazette of the United States Patent and Trademark. Printed Circuit Board. U.S. Patent US 4,640,866, 16 March 1987 17. Magera, J.A.; Dunn, G.J.; Motorola Solutions Inc. The Printed Circuit Designer’s Guide to Flex and Rigid-Flex Fundamentals. Printed Circuit Board. U.S. Patent US 7,459,202, 21 August 2008 18. Malge, P.S. PCB Defect Detection, Classification and Localization using Mathematical Morphology and Image Processing Tools. Int. J. Comput. Appl. 2014, 87, 40–45. 19. Hosseini, H.; Xiao, B.; Jaiswal, M.; Poovendran, R. On the Limitation of Convolutional Neural Networks in Recognizing Negative Images. In Proceedings of the 2017 16th IEEE International Conference on Machine Learning and Applications (ICMLA), Cancun, Mexico, 18–21 December 2017; pp. 352–358. 20. Gómez, J., Gámez, J., González, A.G., Nieto, L., Satorres, S. and Sanchez, A. (2007). A robotic system for PCBs inspection based on computer vision and mobile probes, IFAC Proceedings Volumes, Vol. 40 No. 3, pp. 171–176 21. Jurj, S.L., Rotar, R., Opritoiu, F. and Vladutiu, M. (2020). Affordable flying probe-inspired in-circuit-tester for printed circuit boards evaluation with application in test engineering education, 2020 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2020 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC / I&CPS Europe), IEEE, Madrid, Spain, pp. 1–6 Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 67 Зм. Лист № докум. Підпис Дата 22. Nayak, J.P.R., Anitha, K., Parameshachari, B.D., Banu, R. and Rashmi, P. (2017). PCB fault detection using image processing, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Vol. 225, p. 012244 23. Russell, B. (2005). Verifying flying prober performance - fitness is survival, Proceedings - International Test Conference, Vol. 2005, pp. 17–24 24. Kanimozhi, S. and Gopalakrishnan, K. (2016). A smart automated embedded based PCB–bare board testing machine design and development using flexible flying probe, Indian Journal of Science and Technology, Vol. 9 No. 25 25. Mysore, G.D., Conrad, J.M. and Newberry, B. (2006). A microcontroller-based bed-of-nails test fixture to program and test small printed circuit boards, Proceedings of the IEEE SoutheastCon 2006, presented at the IEEE SoutheastCon 2006, IEEE, Memphis, TN, pp. 104–107 26. K. Chomsuwan, S. Yamada and M. Iwahara,' Improvement on Defect Detection Performance of PCB Inspection Based on ECT Technique With MultiSV-GMR Sensor', IEEE Transaction on Magnetics vol.43, no. 6, June 2007. 27. T. Taniguchi, D. Kacprzak, S. Yamada, M. Iwahara, and T.Miyogashi, 'Defect Detection on Printed Circuit Board by using Eddy-Current Technique and Image Processing', 101 Press, 2000 Лист ЧДТУ.242065.001 ПЗ т 68 Зм. Лист № докум. Підпис Дата