Erfolgreiche Fehlersuche in elektronischen Schaltungen

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1 Horst Engels(Hrsg.)/Lothar Stoll Wolfgang Merkle/Jochen Müller Andre van der Stichelen Erfolgreiche Fehlersuche in elektronischen Schaltungen Prüfung analoger und digitaler Schaltungen mit Multimeter, Oszilloskop, Speicher- Oszilloskop, Logikanalysator und Expertensystem lit 313 Abbildungen und 36 Tabellen Franzis 9

2 Inhalt 1 Messen und Prüfen mit dem Multimeter (Horst Engels) Grundlagen Analog anzeigende Meßgeräte Digital anzeigende Meßgeräte Vorteil elektrischer Meßgeräte Reihenfolge der Fehlersuche Fehlersuchplan in der Elektronik Multimeter Grundlagen Spannungsmessung Spannungsmessung mit dem Multimeter Spitzenwertmessung einer Wechselspannung Fehlersuche durch Spannungsverfolgung Spannungswerte an der Sinuskurve Strommessung Strommessung mit dem Multimeter Eingangsschutz des Multimeter bei der Strommessung Meßfehler bei der Strommessung Strommessung mit einer Stromzange Indirekte Strommessung Widerstandsmessung Widerstandsmessung mit dem Multimeter Widerstandsbestimmung nach der Strom-Spannungsmethode Wheatstone'sche Meßbrücke Widerstandsermittlung von Spannungsquellen Halbleiter-Bauteile Prüfung mit dem Multimeter Grundlagen Diodenprüfung Brückengleichrichterprüfung Zenerdiodenprüfung Prüfung von Transistoren (bipolare Transistoren) Prüfung von Darlington-Transistoren Durchgangsprüfer Fehler und Fehlerquellen Fehlerquellen, 54

3 8 Unhalt Systematische Fehler Gerätefehler (Grundfehler) Sporadische Fehler Fehlerangabe Genauigkeit analoger Meßinstrumente Genauigkeit digital anzeigender Meßinstrumente Meßregeln Sicherheitshinweise Geräteschutzklassen nach DIN 57 und VDE Begriffe Schutzklassen der Betriebsmittel 63 2 Praktische Fehlersuche mit Clip-Testsystemen (Lothar Stoll) Einführung In-Circuit-Test Analoger In-Circuit-Test Digitaler In-Circuit-Test Fehlersuche mit Clip-Testsystemen Spannungstest Verbindungstest IC-Verbindungstest VI-Kurventest Funktionstest Suchverfahren Teststrategien und Fehlerabdeckung Vergleichsfunktion Vorbereitung der Baugruppen Kurzschluß-Lokalisierung Glossar Netzanalyse im öffentlichen Netz (Horst Engels) Einführung Netzstörungen allgemein Netzstörungen - Ursache und Wirkung Netzstörung: Spannungsschwankungen Netzstörung: Spannungsunsymmetrien Netzstörung: Oberwellen Grundsätzliches Klassifizierung von Oberschwingungen Verursacher von Oberwellen Mittel- oder Nulleiter Abhilfemaßnahmen Netzstörung: Zwischenharmonische 153

4 Inhalt Allgemeines Abhilfemaßnahmen Echteffektivwertmessung Blitzschutz Netzentstörfilter Allgemeine Verträglichkeitsbetrachtungen Prüftechnik mit dem Oszilloskop (Horst Engels) Vorwort Begriffe und Baugruppen, die für Analog- und Digitalspeicher-Oszilloskope gelten Meßraster Bandbreite, Eigenanstiegszeit des Y-Vorverstärkers Eingangsimpedanz, Eingangswiderstand Vertikalsystem, Blockschaltbild Eingangskopplung GND Eingangskopplung DC Eingangskopplung AC Darstellung von Rechtecksignalen Spannungsmessungen Pulsparameter, Sprungfunktionen Handhabung von Tastköpfen Triggerung, Zeitmessungen Digitalisierung analoger Signale Quantisierung Digitalisierungsrate Abtastpunkte pro Periode Aliasing-Effekt Nyquist-Bedingung, Abtast-Theorem Signalauflösung Quantisierungsfehler Digitalspeicheroszilloskop Einführung Punktdarstellung Störspannungs-Impulserfassung (Glitch) Speichertiefe, horizontale Auflösung Bauteileprüfung mit dem Oszilloskop Allgemein X-Y-Signal-Darstellung Bauteileprüfung 213

5 10! Inhalt 5 Prüftechnik mit dem Logikanalysator (Jochen Müller) Einführung in die Logikanalyse Was ist ein Logikanalysator? Die Betriebsarten des Logikanalysators Anwendung des Zustandsanalysators Anwendung des Zeitanalysators Anwendung des Oszilloskops Erste Versuche an einem Binärzähler Datenaufnahme und Darstellung Triggerung des Zeitanalysators Stoppen des Datenflusses Stopp dank Trigger-Bedingung Zeitfenster filtert Zustände Triggern mit Impulsflanken Trigger-Bedingungen verknüpfen Flankengesteuertes Abtasten Triggern auf Störimpulse Latch-Technik Glitch-Technik Glitch-Triggerung Zustandserfassung Zustandsanalyse am Beispiel " Triggerung des Zustandsanalysators Datenspeicherung Selektives Speichern In Sequenzen triggern Triggern mit mehreren Bedingungen Triggern mit Entscheidungen..] Triggereigenschaften des HP-Logikanalysators Weitere Betriebsarten Vergleichen (Compare) Darstellen von Zustandsdaten in Kurvenform Analoge Darstellung von Binärdaten Messungen an Mikrocomputern Beeinflussung der Messungen Adaptoren für Mikroprozessorsysteme Disassemblierung Multiplexbetrieb Hardware- oder Softwarefehler? Komplexe Eigenschaften Intermodul-Bus GHz-Analysator Digitaloszilloskop für schnelle Einzelsignale 271

6 Leistungsanalyse von Software Stimulus im Analysesystem Übersicht einiger Logikanalysatoren Einbindung in ein CAE-System Einsatz des Logik-Analysators zum Debuggen von Quell-Code Ausblick NF-Verstärkerprüfung (Horst Engels) Dezibel Grundlagen Übertragungssysteme Absolut-Pegel U Relative oder absolute Pegelangabe Schalldruck, Schalldruckpegel Lautstärke in Phon Leistungsmerkmale und Begriffe der NF-Technik Leistungsbandbreite Übertragungsbereich Eingangswiderstand von Verstärkerschaltungen Leistungsanpassung Eingangsempfindlichkeit Lineare und nichtlineare Verzerrungen Lineare Verzerrungssteller Universalentzerrer Gehörrichtige Lautstärker-Einstellung Filter Klirrfaktor Dynamik \ Meß- und Prüfverfahren Meßmittel Durchführung der Messung Lastwiderstand Frequenzgangprüfung einer Filterschaltung Differenztonverfahren Fehlereinkreisung Auswertung von Oszillogrammen Fehlererkennung durch EMV-Unverträglichkeit (Andre van der Stichelen) Einleitung Grundlagen Allgemeines Arten der elektromagnetischen Verträglichkeit 330

7 12 [Inhalt Gestrahlte Emissionen durch Stromschleifen und Diskontinuitäten Gleichstromemissionen Meßtechnik T Der Spektrumanalysator Meßaufnehmer Fehlersuche mit Hilfe von Nahfeldsonden Reproduzierbarkeit bei der Fehlersuche Aktive Fehlersuche Schirmung Schirmungseffektivität Schirmung niederfrequenter magnetischer Felder Diskontinuitäten an Schirmen Diagnose mit Expertensystemen (Wolfgang Müller) Einleitung Allgemeine Betrachtungen zur Diagnose Der Zustandsraum eines Diagnoseproblems Zusammenhänge zwischen den Parametern Verfahren für die rechnergestützte Diagnose Entscheidung unter Unsicherheit Sicheres Schließen mit Verfahren der Logik Das Resolutionskalkül der Aussagenlogik Die Prädikatenlogik Das Resolutionskalkül der Prädikatenlogik Unsicheres Schließen mit Bewertungsfaktoren Bewertungsfaktoren und gewichtete Regeln Ein Inferenzverfahren für gewichtete Regeln Regelbasierte Verfahren und Wahrscheinlichkeiten Unsicheres Schließen mit Wahrscheinlichkeiten Wahrscheinlichkeiten Glaubensnetze Berechnungen in Glaubensnetzen Vage Begriffe und unscharfe Mengen Unscharfe Mengen Unscharfe Mengen und unsichere Aussagen Neuronale Netze 416 Sachverzeichnis 419