Схемы, платы, компоненты

Попали ко мне в ремонт несколько плат с АЦП, разработки начала нулевых, производства середины-конца нулевых. Попали с жалобой на дрейф показаний АЦП. Платы выходили из строя постепенно, большинство включены были и работали 10..20 лет.

Первую пару ремонтировал с заменой ИМС АЦП, для надёжности. Следующие - просто менял все ёмкости по входам и, на всякий случай, все защитные диоды по входам.

Типоразмер конденсаторов 0805, толщина 1.2мм, светло-коричневые. Ёмкость 0.1мкФ, X7R по зависимости ёмкости от температуры (на глаз). Когда стало понятно, что в конденсаторах дело, стал сдувать все в сигнальных цепях. В общем, у меня на рабочем столе их было рассыпано изрядно.

И вот, на столе порядок. Собираю я прототип устройства с ратиометрическим входом 1..5В постоянного тока, с опорным напряжением 5В. На входе опорного напряжения, стоит цепь из последовательного резистора 10кОм и конденсатора 0.1мкФ на землю. Собрал, проверяю работу входного буфера. И тут:

- На входе 5.062В. Норма.

- На выходе буфера... Колеблется... 4.67..4.85В. Обрыв резистора? Уже было в этом проекте. Из-за обрыва резистора (сломал при монтаже на макетку, выгибал провода), уже видел плавающее напряжение на выходе буфера. Тут же меняю резистор.

- Лучше. На выходе 4.92В. Почему не 5.06? Ожидаю смещения в пару милливольт. Что-то не так. Смотрю... Колеблется. Колеблется меньше, но напряжение не полное.

- Размыкаю цепь опорного напряжения. Измеряю последовательный резистор. 10001 Ом (так совпало, обычно они +/-0.22% из куска ленты). Резистор не при чём.

- Включаю осциллограф. Смотрю закрытым входом на выходе буфера. А там - шум! Тык на опорное напряжение - чисто. Тык на вход буфера - тот же шум. Картинку не снял, но с размахом за сотню милливольт случайный процесс, типа розового шума.

- Паял аккуратно, питание снимал, коротышей не было, от статики не страдал. Вряд ли вход ОУ так странно вышел из строя. Остаётся конденсатор. Выпаиваю, оставляя только последовательный резистор на входе ОУ-буфера.

- Ура! На выходе буфера точно то напряжение, что надо. Достаю конденсатор из свежей поставки, YAGEO, вроде, 0.1мкФ 50В X7R, 0805. Впаиваю на место. ОК. Норма! Всё работает как и должно.

Итого, у меня получились такие наблюдения:

1. Была по крайней мере партия конденсаторов, которые выходят из строя через десяток-другой лет работы при напряжении 5В (выше не будет - защищено диодами на питание микросхем АЦП, микросхемы живые).

2. Дефект выглядит как утечка, не постоянная, а имеющая характер розового шума без ярко выраженных скачков (шум не дробовой).

3. Прогрев паяльником резко уменьшает дефект. Но дефект быстро возвращается. Например, профилактическая пропайка платы, позволяет ей пройти выходной контроль. Но через месяц лежания на полке, проблемы проявляются при включении устройства в работу.

4. Мойка в УЗ-ванне делает дефект заметным даже при импедансе цепи в 10кОм. Последующий прогрев паяльником (конденсатор был рядом с резистором, который заменялся как подозреваемый в обрыве) снова заметно снижает утечку.

Написал это сообщение по горячим следам, потеряв час рабочего времени на устранение неисправности во вновь конструируемом устройстве - на вход АЦП вместо чистого опорного напряжения, шёл шум с меньшим средним уровнем. В отличие од других случаев, в этот раз, для ускорения работы, мыл плату от флюса в УЗ-ванне. Не исключено, что воздействие ультразвука обостряет утечку у конкретной партии дефектных конденсаторов. Ну и такого яркого дефекта с шумом в цепи с резистором 10кОм и напряжением 5В я не встречал.

Встречал замыкания. Встречал обрывы. Но шума не встречал.

P.S. У меня на столе лежала ленточка свежих конденсаторов. Брал и ставил по мере необходимости. Просто один старый, с дефектной платы, затаился на краю коврика и не был сметён при уборке. Чудом был схвачен и запаян мной вместо новенького, создав мне очередное приключение.