anlisis de firmas analgicas (ASA,
tambin conocido como prueba V-I) es
una poderosa tcnica para el
diagnstico de fallas en placas de
circuito impreso, y es el mtodo de
eleccin cuando se carece de los
esquemas y la documentacin de los
circuitos, tambin
cuando no se puede
alimentar la PCB con
seguridad. La tcnica
se utiliza desde hace
mucho tiempo, pero es
todava poco conocida o entendida.
Muchos de los potenciales clientes de
esta tecnologa, diseadores de
circuitos, mantenimiento de equipos,
empresas de reparacin, no han
utilizado nunca o no han odo hablar
del test V-I que consiste en aplicar una
seal con un voltaje variable adecuado
al componente bajo test y a
continuacin medir la corriente
resultante obteniendo un grfico (firmas
V-I)del mismo. En situaciones reales, el
anlisis comparativo de las seales
analgicas se puede utilizar haciendo
coincidir las firmas analgicas de una
PCB en buen estado y compararlas con las firmas de la PCB bajo sospecha, una
diferencia en las firmas podra indicar
una falla potencial.
El problema de la reparacin de
tarjetas electrnicas se ha hecho cada
vez ms complejo. Se necesita una
gran cantidad de tiempo para
detectar una falla, gran conocimiento
de Hardware y Software por parte de
los tcnicos y un alto costo
administrativo. Otra forma tradicional
del mantenimiento de
los mismos, se haca a
nivel de reemplazar
directamente si se presentaba alguna
anomala, lo cual era rpido y no exiga
personal cualificado. En contrapartida,
este mtodo implica un costo elevado
para el mantenimiento y adems de la
dificultad para detectar ciertos tipos de
errores, est provocando la prdida de
otras metodologas de bsqueda de
deteccin de fallas. Para superar todos los retos que supone
el diagnstico tarjetas electrnicas, ABI
Electronics ha implementado entre
muchas de sus pruebas funcionales, los
anlisis de firmas analgicas llevando el
diagnstico a otro nivel de versatilidad
y rapidez en las pruebas de PCBs. El
Una imprimacin de los anlisis de
firmas analgicas
Una elegante y poderosa tcnica para el diagnstico
de circuitos impresos.
Happy holidays from our family to yours!
El ingeniero de soporte Mathieu Bini
de ABI Electronics mantiene que:
Los anlisis de firmas analgicas
deben ser una parte del repertorio de
todos los ingenieros y tcnicos de
prueba
La figura. 1: Para capturar
firmas analgicas con un
probador V-I se requiere
una fuente de frecuencia
variable, una seal de
voltaje, medicin de
corriente y un display. La
cada de tensin en el
dispositivo bajo prueba
DUT (Device Under Test)
acciona la pantalla en el eje
X, mientras que la corriente
medida a travs del (DUT)
acciona el eje Y del display.
Principio de funcionamiento (Fig.1).
Gracias a los
sistemas de ABI es
posible: Acelerar los procesos
de reparacin con
secuencias de test
interactivos.
Implementar su propia
estrategia de
mantenimiento con
independencia del
fabricante.
Detectar fallos en
condiciones no
visibles para otros
instrumentos.
Diagnostica PCBs
digitales y
analgicas con los
sistemas de ABI.
Pgina 1 ABI Electronics 2014 - Redaccin: Sergio Soriano
Por lo tanto, al utilizar esta tcnica en una amplia gama
de dispositivos bajo prueba, se requiere una amplia
gama de resistencias de limitacin de corriente. En el
mundo real de diagnstico de PCBs, varios componentes
pueden estar conectados a un nodo en particular y la
firma caracterstica resultante ser un complejo
compuesto de todas las curvas caractersticas de los
componentes afines, por lo que es algo difcil entender
estas firmas por completo. Sin embargo, la mayora de
las aplicaciones usan las firmas V-I de manera
comparativa, donde no es necesario la comprensin de
la curva caracterstica. Contrastando las firmas de una
placa en buen estado contra otra bajo prueba es todo
lo que se necesita para hacer la prueba por el camino
ms rpido, pero en el caso de que no dispongamos de
la PCB buena podremos seguir utilizando V-I y analizar los
displays en busca de firmas que no compongan las suma
de curvas caractersticas que conoceremos a
continuacin, pudiendo encontrar as fallos catastrficos
por sobretensiones, cortos o
circuitos abiertos o firmas fluctuantes o inesperadas en
distintos rangos de frecuencias.
Uno de los puntos a destacar en la tecnologa de ABI
Electronics es todo el abanico de opciones que trae
consigo para amplificar la cobertura de la tcnica V-I al
mximo, entre las que podemos resaltar el barrido de
frecuencia representado en grficas 3D, con el cual
obtenemos informacin de la respuesta analgica de un
dispositivo en todo un rango de frecuencia pudiendo
detectar as firmas inesperadas dependientes de la
frecuencia. Adems de poder comparar la firma 3D al
completo, tambin cuenta con un modo multi-referencia
llamado V-I Matricial que se usa para circuitos integrados
haciendo un anlisis ms a fondo de las firmas
caractersticas internas del DUT pudiendo as detectar
uniones entre pines presentes en una PCB y en otra no, hilos
o circuitos abiertos internamente o fallos que hayan podido
producir firmas inesperadas o fluctuantes. Una de las
ventajas de este test es que no necesitamos buscar una
referencia a tierra, tan solo conectar el clip en el CI.
Una gran ventaja cuando se testea un dispositivo
con un probador V-I, es que el dispositivo bajo
prueba no requiere ser alimentado. Esto hace que la
tcnica sea ideal para la el diagnstico de las
llamadas PCBs muertas
Con las pruebas V-I una seal de precisin de onda
sinusoidal de corriente limitada se aplica a los puntos
correspondientes o componentes en el dispositivo
bajo prueba usando unas sondas o clips de contacto
apropiados y el resultado del flujo de corriente, cada
de tensin y el desplazamiento de fase de la seal
(es decir, la impedancia caracterstica) son
mostrados en pantalla. El flujo de corriente se
muestra como una desviacin de la traza vertical
en la pantalla, mientras que el voltaje a travs del
componente se muestra como una desviacin
traza horizontal (eje X = tensin; eje Y = corriente).
La traza resultante en la pantalla se denomina "firma analgica." (Fig.1).
Cada seal de prueba o rango tiene cuatro
parmetros bsicos: la forma de onda de origen,
tensin (Vs), impedancia de origen (Rs) y frecuencia
de la fuente (Fs), variados para obtener la firma
analgica descriptiva y revelando la firma analgica
en diversos puntos de prueba.
A partir de la Ley de Ohm (R = V / I), se puede
observar que la caracterstica resultante que
representa la impedancia del DUT. Impedancia es
frecuencia relacionada para los componentes
dependientes de la frecuencia, tales como
condensadores e inductores, por lo que se requiere
un estimulo de frecuencia variable para estos tipos
de componentes. La cobertura de la prueba se puede aumentar
gracias a la implementacin del V-I Matrix de ABI
Electronics, un modo multi-referencia de anlisis ms
a fondo de los de los dispositivos bajo prueba (CI).
Incluso los dispositivos con puertas pueden ser
estimulados y testeados de forma dinmica con el
uso de las salidas de pulsos.
Utilizando la tcnica V-I
NOTA: La resistencia limitadora de corriente
y el DUT forman un divisor de tensin, de
modo que para lograr una traza razonable, la
resistencia limitadora de corriente debe ser
del mismo orden que la magnitud de la
impedancia del DUT.
Entendiendo la tcnica V-I
Pgina 2 ABI Electronics 2014 - Redaccin: Sergio Soriano
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Entendiendo los displays Circuitos abiertos/cortos
La mayora de fallos en PCBs bajo
reparacin son fallos catastrficos tales
como circuitos abiertos o cortos, y son
fciles de detectar con la tcnica V-I si un
anlisis complejo.
Por ejemplo: Un cortocircuito (resistencia
0-) se muestra con una lnea vertical,
debido a que el flujo de corriente para
cualquier tensin aplicada sera
tericamente infinita, mientras que un
circuito abierto (resistencia infinita) mostrara una lnea horizontal, porque la
corriente es siempre cero
independientemente del voltaje aplicado
( Fig. 3).
La pantalla V-I traza la tensin a travs
del dispositivo bajo prueba (V) en el eje
horizontal, y la corriente a travs del
dispositivo bajo prueba (I) en el eje
vertical. Diferentes tipos de
componentes y dispositivos producen
diferentes firmas, dependiendo del flujo
de corriente as como de los cambios de
voltaje aplicados, con cuatro firmas
bsicas: Resistencias, condensadores,
inductancias y semiconductores (Fig.2).
Cada uno de estos cuatro componentes
fundamentales responde de manera
diferente al estimulo de onda sinusoidal.
Reconociendo estas nicas cuatro firmas
bsicas en la pantalla, es una de las
claves del xito para detectar fallos con
esta tcnica. La firma real en un nodo de
circuito es un compuesto de las firmas de
componentes bsicos en ese punto en el
circuito. Por ejemplo, un circuito con una
resistencia y un condensador tendr una
firma que combinara la firma
caracterstica de una resistencia junto
con la de un condensador.
Figura3: firma analgica para cortocircuitos (a) y
circuitos abiertos (b) varan en un solo eje.
Sabas que en el
TestFlow o secuencia
de pasos puedes
incluir todo tipo de
archivos media?
(a) (b)
Examinando las firmas V-I
La firma de una resistencia pura se indica con una lnea recta
en un ngulo de 0 a 90 y cuya
pendiente es proporcional a la
resistencia debido a que la corriente
es proporcional a la tensin aplicada
(Fig. 4a). El valor de una resistencia
bajo prueba afecta a la pendiente
de la recta, a mayor resistencia ms
cerca del eje horizontal (Circuito
abierto). Para mayor precisin se
debe seleccionar la impedancia de
la prueba. Una buena pendiente
para una resistencia sera lo ms
cerca posible de los 45. Una
diferencia en la pendiente cuando se compara una PCB
buena con una PCB bajo reparacin indicara diferencia en los
valores de las resistencias.
Figura2: Las firmas analgicas que se muestran aqu para
resistencias (a), capacitancias (b), la inductancia (c), y
semiconductores (d) muestran formas tpicas. Las formas
reales pueden variar, pero teniendo una firma analgica de
un dispositivo de una pcb conocida(buena), permite a los
usuarios comparar la forma de la firma analgica del DUT
para ver si hay alguna variacin indicativa de fallo.
Figura 4a: La firma analgica
de una resistencia lo ms
cerca posible de los 45.
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(a) (b)
(c) (d)
ABI Electronics 2014 - Redaccin: Sergio Soriano
Pruebas funcionales bajo
estndar militar para CI
digitales y analgicos
Conexiones, voltaje,
temperatura y V-I
Operativo dentro y fuera
del circuito
Pruebas con bucles para
fallos intermitentes
Lmites lgicos regulables
Compensacin automtica
de circuito (adapta el test
segn como est
conectado el CI en la PCB)
Generacin de esquemas
Prueba de componentes
BGA/FPGA (JTAG
Boundary Scan)
Qu ms?
Con ABI cuenta con:
La firma de un condensador es un crculo o una elipse aproximadamente (Fig.-->). Condensadores con valores relativamente bajos tienen firmas elpticas aplanadas y horizontales mientras que los condensadores con valores relativamente altos tienen firmas elpticas, aplanadas y verticales. La firma ptima es un crculo casi perfecto, que se puede obtener mediante la seleccin de la frecuencia y la impedancia de prueba apropiada. Tpicamente cuanto mayor es la capacitancia menor es la impedancia y la frecuencia de la prueba. La firma de un inductor es circular o algo elptica debido a la resistencia interna y puede mostrar histresis (Fig. 4c). Inductores con valores relativamente altos tienen firmas elpticas, aplanadas y horizontales similares a la de los condensadores. La seal ptima sera un crculo casi perfecto. Los inductores pueden tener ferrita, hierro, latn o ncleos de aire que pueden ser o no ajustables. Inductores con el mismo valor pueden producir diferentes firmas si utilizan diferente materiales en el ncleo o si el ncleo se posiciona de manera diferente. Los inductores por lo general requieren una fuente de impedancia baja y frecuencias de prueba altas para exhibir una firma elptica. Un inductor con circuito abierto (un defecto comn con pequeas PCB de montaje de dispositivos) puede ser fcilmente detectado por las notables diferencias entre las curvas V-I al comparar dos PCBs.
Los transistores bipolares tienen una firma similar a la del diodo cuando se mide entre base-colector y base-emisor, si medimos entre colector-emisor la firma sera la de un circuito abierto. Aqu el generador de pulsos puede ser usado para aplicar una tensin de polarizacin a travs de una resistencia adecuada a la base del transistor de modo que se puede observar la accin de conmutacin (Fig. 5c). El generador de pulsos puede ser utilizado desde Transistores RF muy sensitivos o diodos de baja corriente schottky hasta robustos dispositivos de potencia tales como tiristores, transistores de
potencia o triacs. Es
particularmente interesante
observar el punto de
activacin del dispositivo
mediante la reduccin de la
tensin del pulso. Los
transistores con circuito
abierto o uniones con fugas
pueden ser fcilmente
identificados por las
marcadas diferencias entre
las curvas.
Un condensador de fugas dara una
curva inclinada debido a la
resistencia efectiva que se produce
en paralelo al condensador.
La firma de un diodo semiconductor se compone de dos o ms lneas rectas, que se asemejan a un ngulo recto con la conduccin en directo como con la polarizacin inversa. La firma de un diodo de silicio se puede identificar fcilmente (Fig. 5a). La parte vertical de la grfica muestra la zona de polarizacin directa y la tensin de activacin, tambin se puede observar la cada de tensin. La zona curvada de la traza muestra el paso de totalmente apagado a plenamente funcionando a medida que aumenta la tensin aplicada. La parte horizontal de la curva es la regin donde el diodo no conduce y efectivamente es un circuito abierto. Los defectos de los diodos pueden ser fcilmente identificados por una desviacin de esta caracterstica, por ejemplo, un diodo que presenta una significativa perdida en inversa tendra una curva diagonal en la regin inversa similar a la de una resistencia.
Los diodos zener conducen en ambas direcciones, la
caracterstica de corriente en directo es similar a la de un diodo
normal y la caracterstica en inverso es igual hasta que llega a la
zona de ruptura o zona zener, momento en el que aumenta
rpidamente la corriente y la tensin se fija. Esto produce la curva
de la Fig. 5b. Para conseguir esta
curva la tensin seleccionada
debe ser mayor que la tensin
Zener. Un diodo zener en mal
estado puede que no tenga una
inflexin bien definida y la parte
horizontal en la regin inversa
puede que muestre efectos de
prdidas de manera similar a la
del diodo.
V-I en componentes dependientes
de la frecuencia.
V-I en semiconductores.
(5a)
(5b)
(4c)
Fig.5c
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La tcnica de adquisicin de firmas analgicas es una poderosa herramienta de diagnstico de PCBs que no debe faltar a cualquier laboratorio de reparacin de electrnica industrial. A lo largo de su historia, ABI Electronics ha perfeccionado el manejo y ejecucin de esta tcnica a fin de que sus resultados puedan ser obtenidos de forma rpida, segura y confiable. La prueba V-I sumada a las dems tecnologas de diagnstico avanzado abarcadas por los sistemas de ABI, como las pruebas funcionales a nivel de componente, estn al alcance de los usuarios que pueden seleccionar la tcnica que mejor se adapte a cada PCB bajo reparacin a travs del software SYSTEM8 Ultimate. En ello, es posible generar los protocolos de prueba (TestFlows) bien como fcilmente interpretar, manejar, guardar y documentar toda la informacin de las distintas PCBs. De forma innovadora, ABI permite tambin a los usuarios personalizar todos los instrumentos de prueba controlados por el software SYSTEM8 Ultimate para que cuenten con herramientas que atiendan al nivel de sofisticacin exigidas por sus actividades de reparacin.
Los avances tecnolgicos y las demandas del mercado seguirn motivando ingenieros y tcnicos de reparacin a exigir medidas ms rpidas mediante soluciones flexibles, econmicas y de amplio alcance. Estas soluciones necesitan estar apoyadas en una interfaz de usuario que les ofrezca comodidad y agilidad en sus procesos de mantenimiento aportando as al cumplimiento de los exigentes plazos de entrega. El compromiso con la reduccin del desecho industrial y la nueva realidad econmica mundial tambin ha elevado exponencialmente el nmero de corporaciones que vienen buscando medios de ampliar la vida til de sus equipos industriales. Es por ello que ABI Electronics lleva ms de 30 aos en continuo desarrollo y actualizacin de sus sistemas de diagnstico avanzado universal, ofreciendo productos que aportan de gran manera al ahorro y a la competitividad de la industria y del sector de mantenimiento.
http://www.youtube.com/watch?v=CXcirOitDFU&feature=youtu.be
El instructor de mantenimiento electrnico en el Instituto politcnico Luis de Lucena de Guadalajara (Espaa) Domingo Llorente opina que:
A juzgar por el notable aumento de universidades y escuelas politcnicas que se observa a escala mundial, no cabe duda de que el sector de enseanza de electrnica sigue actualmente una trayectoria creciente. De manera paralela a dicho auge, la demanda de instrumentos de medida y prueba capaces de satisfacer los exigentes requisitos que demanda el mercado actual, hace imprescindible formar profesionales en estas nuevas tecnologas.
Para cubrir los diferentes mbitos de
ingeniera ofrecidos, los laboratorios se equipan de un amplio abanico de instrumentos de medida y prueba que abarcan desde osciloscopios y analizadores de espectro de alta gama, hasta equipos de diagnostico avanzado universal que cubren tanto las herramientas de medida comunes
(DMM, fuentes de alimentacin, generador de funciones etc) hasta todo tipo de pruebas funcionales a nivel de componente. El profesorado considera actualmente la integracin de estos instrumentos en los laboratorios, para que les permitan realizar desde un mismo ordenador tareas tan diversas como medida, anlisis, pruebas funcionales y almacenamiento de datos.
Haz click para ver el video sobre la tcnica V-I
Resumen.
ABI Electronics 2014 - Redaccin: Sergio Soriano
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http://www.youtube.com/watch?v=CXcirOitDFU&feature=youtu.be
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