Teknik melacak kerusakan rangkaian digital

PELACAKAN KERUSAKAN RANGKAIAN DIGITAL
1. Karakteristik Keluarga IC Digital 2. Rangkaian Bistable, Counter dan Register 3. Peralatan Bantu Melacak Kerusakan Digital	4. Teknik Melacak Kerusakan Digital 5. Contoh Kasus Kerusakan Rangkaian Digital

Sebelum dilakukan pelacakan kerusakan pada suatu rangkaian digital secara terperinci, ada beberapa hal yang harus diyakini terlebih dahulu, yaitu:

• Tersedia suatu manual servis terbaru yang dilengkapi dengan rangkaian-rangkaian, diagram-diagram tata letak dan spesifikasinya.
• Tersedianya alat-alat yang diperlukan, dan instrumen-instrumen uji serta suku cadangnya.
• Hati-hati dengan tipe IC logik yang dipergunakan pada rangkaian. Khususnya perlu diketahui level-level logik yang diharapkan, dan spesifikasi tegangan catu dayanya.
• Hindarkan penggunaan probe-probe uji yang besar agar tidak terjadi hubung singkat saat pengukuran.
• Jangan mengeluarkan ataupun memasukkan suatu IC pada saat catu daya sedang aktif/on.
• Jangan memberikan sinyal-sinyal uji pada saat catu daya sedang dimatikan.
• Periksalah tegangan catu daya di pin-pin IC yang sebenarnya bukan pada jalur-jalur P.C.B.

Ada beberapa cara yang menarik, yang dapat dipakai untuk membantu menemukan IC yang rusak, misalnya:

• Lihat dan sentuh (dengan indera)
  Gunakan mata, hidung, dan tangan (gambar 5.32).
  
  
  
  
  Kadang-kadang kerusakan komponen menimbulkan perubahan warna atau munculnya gelembung, atau noda hitam. Juga komponen yang terbakar menimbulkan bau khas (misalnya bau kapasitor elektrolit yang pecah). Dan chip yang mengalami hubung-singkat akan terasa panas, atau bahkan ada yang sampai retak pada bagian atasnya atau sampingnya. Dengan jari dapat dirasakan daerah yang panas pada board.


• Panaskan dan dinginkan
  Pengetesan dengan cara ini sangat cepat dan efektif, yaitu: dengan cara memanaskan dan mendinginkan suatu IC sehingga segera diketahui penyebab kerusakan rangkaian tersebut. Sering komponen yang sudah tua menjadi panas setelah dipakai bekerja beberapa lama. Unjuk kerjanya menurun, dan akhirnya mulai tersendat-sendat serta mogok.
  Bila daerah tertentu tempat chip yang diduga rusak dipanaskan (dengan hair dryer) sehingga kerusakan benar-benar terlihat, dan kemudian didinginkan pada setiap komponen dengan semprotan pendingin, maka terlihat chip yang rusak itu berfungsi lagi.
  Dengan berganti-ganti memanaskan serta mendinginkan, maka dapat diketahui bagian mana yang rusak dengan cepat. Berhati-hatilah dalam memakai teknik ini, karena perlakuan panas terhadap chip dapat menimbulkan tegangan dan memperpendek umur komponen yang masih baik.
  Kita hanya perlu menyemprotkan pendingin selama 1-2 detik agar komponen yang panas dapat berfungsi lagi, dan usahakan jangan sampai menyemprot kapasitor eletrolit, karena cairan minyak didalamnya bisa mengeras sehingga dapat merubah karakteristik kapasitor tersebut.


• Penumpukan Chip/IC
  Ciri-ciri IC yang rusak karena putus penghubungnya (kabel) didalam wadah adalah tetap dapat beroperasi saat dingin. Untuk mengecek itu dapat dilakukan dengan cara menumpukkan IC sejenis pada rangkaian tersebut (seperti gambar 5.33 dibawah ini).
  
  
  
  
  Letakkan chip sejenis yang masih baik di atas chip yang diduga rusak. Ingat-ingat, sebelumnya matikan catu daya, baru setelah chip terpasang dengan baik, catu daya dihidupkan. Kita harus menekan chip yang di atas, agar pin-nya kontak dengan baik dengan pin chip di bawahnya. Bila kerusakan disebabkan oleh terbukanya hubungan, maka chip yang di atas akan bereaksi terhadap masukan data dan menghasilkan keluaran yang seharusnya.


• Pendekatan dengan Chip Sejenis
  Sangat sering kita dapat melokalisir kerusakan atas beberapa chip, tetapi kita harus menentukan lagi, yang mana sebenarnya yang menjadi biang-keladinya. Bila waktu tidak mendesak, gantilah chip dengan chip sejenis yang masih baik, lalu menguji apakah chip yang diganti itu penyebab kerusakannya. Bila ternyata bukan chip itu, gantilah chip lain. Jika waktunya mendesak dan beberapa chip tersebut tersedia dalam komponen cadangan kita serta harganya tidak terlalu mahal, maka gantilah chip-chip tersebut sehingga rangkaian pasti jalan. Jika ada kesempatan, maka chip-chip bekas dari rangkaian tersebut bisa kita tes dengan menggunakan IC tester, untuk mengetahui mana yang rusak dan mana yang masih bagus untuk dapat dipergunakan lagi pada saat yang lain.


• Pengukuran kabel hingga mikrovolt
  Jika kita memiliki sebuah meter dengan kepekaan mikrovolt dan telah mengisolasi sebuah masalah "stuck low" kedua chip, dapat dicoba teknik yang diperlihatkan dalam gambar 5.34.
  
  
  
  
  Ukurlah turunnya tegangan antara masukan gerbang B pin 1 dan keluaran gerbang A pin 3. Hal ini berarti mengukur ujung-ujung yang berlawanan dari lintasan yang sama atau potongan kabel. Kita tertarik untuk menentukan ujung mana dari lintasan itu yang lebih negatif. Ujung yang terdekat dengan sebuah chip yang rusak akan lebih negatif, sebab chip yang rusak akan mengalami hubung-singkat tegangan lintasan ke ground yang menyebabkan titik ini menjadi lebih negatif daripada pin 3. Beberapa hal penting yang menyebabkan suatu rangkaian digital mengalami kerusakan adalah sebagai berikut:
  • Kelebihan tegangan catu daya.
  • Kelebihan temperatur.
  • Tegangan input yang berlebih.
  • Tegangan pada data bus yang berlebih.
  • Pulsa clock yang berlebih tegangannya.
  Proses sebenarnya dari diagnosa kesalahan suatu rangkaian digital adalah dengan cara mengopera sikan gerbang-gerbang (gates) IC secara berurutan, untuk memban dingkan hasil keluarannya dengan yang sebenarnya.
  Ada dua cara pemeriksaannya, yaitu:
  1. Secara dinamis: dengan cara menerapkan sinyal-sinyal uji, dan memeriksa hasilnya dengan menggunakan sebuah osiloskop yang bandwidth (BW) nya lebar. Bandwidth CRO yang paling rendah 10 MHz, dan triggering-nya haruslah baik. Jika tidak, beberapa informasi pulsa akan tidak mengenai sasarannya. Pengujian dengan cara ini akan mempersempit ruang lingkup pencarian suatu kesalahan pada sistem secara keseluruhan.
  2. Secara Statik: yaitu sebuah gerbang atau fungsi IC pada suatu waktu. Hal ini mungkin dapat mematikan ataupun memperlambat sistem clock generator. Pada tahap ini dapat digunakan alat uji bantu seperti yang telah dibicarakan, yaitu: IC test clip, logik probe, dan pulser logik.

Dan yang terpenting lagi jika dilakukan pengukuran pada IC TTL dengan menggunakan multimeter, maka untuk logik 0 seharusnya dibawah 0,8 Volt, dan logik 1 seharusnya di atas 2 Volt. Jadi, kalau ada tegangan keluaran IC TTL di antara 0,8Volt sampai 2 Volt berarti IC tersebut ada masalah.

Kondisi-kondisi kesalahan bagi suatu pintu tunggal diilustrasikan di gambar 5.35 (a) dan (b).

Pada (a) Keluaran stuck di 0, keluaran seharusnya logik 1.
Kemungkinan kerusakan: Transistor dalam terhubung singkat, atau jalur daya +5V membuka baik dalam maupun luar.

Pada (b) Keluaran stuck di 1, dengan logik 1 pada masukan-masukan, keluaran seharusnya lebih kecil dari 0,8 V
Kemungkinan kesalahan: Transistor dalam membuka rangkaian (open circuit), atau jalur daya 0 V membuka rangkaian baik ke dalam maupun keluar.
Dalam suatu sistem yang masukan-masukannya disuplai oleh keluaran-keluaran gerbang lainnya, dan keluarannya dapat mengendalikan beberapa masukan-masukan dari gerbang-gerbang kendali, seperti Gambar 5.36 dimana pintu A dengan keluarannya yang Stuck permanen di 0.

Pemeriksaan bahwa masukan-masukan yang tepat tidak memaksakan suatu perubahan keadaan, yaitu: dengan mengambil suatu masukan turun ke 0, kita dapat menganggap bahwa kesalahannya ada di pintu A. Tetapi hal ini dapat tidak benar, karena hubung singkat menjadi 0V dari masukan di gerbang-gerbang B, C, atau D, juga membuat keluaran A di 0 V.