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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Pgina 2

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.

Pgina 3

(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

Pgina 4 ABI Electronics 2014 - Redaccin: Sergio Soriano

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