Este artigo está na série de livros Como testar Componentes de minha autoria. O artigo ensina como testar circuitos integrados comuns com procedimentos simples não específicos, podendo ajudar muito os makers. Outros procedimentos podem ser encontrados na seção de instrumentação do site.
O que são
Como o nome sugere, são circuitos completos fabricados numa única pastilha de silício. Dessa forma, existem milhões de tipos diferentes de circuitos, cada qual projetado para uma determinada finalidade contendo, desde poucos componentes até milhões deles, como no caso dos microprocessadores.
Não existe portanto um símbolo para cada circuito integrado, mas sim símbolos gerais que nada dizem sobre o modo como os componentes estão ligados no seu interior. Na figura 1 temos alguns circuitos integrados comuns com os símbolos normalmente adotados. Veja que não existe um símbolo geral, se bem que seja comum adotarmos o triângulo para amplificadores e comparadores, retângulos para circuitos lógicos e reguladores, etc.
Os componentes que existem no interior de um CI, se é que podemos chamá-los desta forma, são diodos, transistores, resistores, etc.
O que testar
Pelo que vimos, a não ser em casos raros em que o circuito integrado consiste em um conjunto de elementos discretos, como o da figura 2, não existe um teste simples geral que indique o seu estado.
No caso da figura 2, podemos considerar o componente como transistores comuns e testar um a um, pois as ligações em comum que eles têm não influem no funcionamento de cada um. Para os outros tipos o teste é mais complexo, mas existem algumas possibilidades interessantes que explicaremos a seguir.
Instrumentos Usados
• Multímetro
• Seguidor de sinais
• Circuito de Prova
• Circuito de prova com osciloscópio
Procedimento
Os procedimentos que damos a seguir são gerais, podendo ser aplicado a praticamente qualquer tipo de circuito integrado, oferecendo uma boa margem de precisão na determinação de problemas desse tipo de componente. No entanto, eles nada revelam se o componente tem uma alteração de características e mesmo com ela ainda permanecem em funcionamento. Para esse caso, é interessante fazer testes específicos de que trataremos mais adiante.
a. Medidas de Resistência com o Multímetro
Esse é um teste que funciona quando temos um circuito integrado igual ao suspeito, mas que temos certeza de que está em bom estado. O que fazemos é comparar certo número de resistências medidas entre seus terminais com o do circuito em bom estado. Se houver uma grande diferença de valores, podemos suspeitar que o circuito se encontra com problemas.
Procedimento
a) Retire o circuito integrado suspeito do circuito em que ele se encontra Observamos que em alguns casos trata-se de operação trabalhosa e que deve ser feito com muito cuidado). Nos casos de componentes SMD não se trata de algo que deve ser tentado, principalmente com componentes que tenham grande quantidade de terminais. Evidentemente, o leitor também deve ter recursos para reinstalação (estação de retrabalho).
b) Ajuste o multímetro para ler resistências numa escala intermediária. Ohms x100 ou x10 para os analógicos (zere-o) e 2 000 ou 20 000 ohms para is tipos digitais.
c) Escolha alguns pares de terminais do circuito integrado suspeito, medindo sua resistência e comparando-a com a resistência medida nos mesmos terminais do circuito integrado que se encontra em bom estado.
A figura 3 detalha o modo como esse teste deve ser feito.
Observação
É preciso ter muito cuidado para não se tocar em dois terminais do CI ao mesmo tempo e nunca tentar a prova com o equipamento ligado. Além disso, verifique se o circuito integrado suporta a tensão e a corrente de prova aplicadas pelo seu multímetro.
Interpretação da Prova
As resistências medidas nos dois integrados (referência e suspeito) são iguais em todas as combinações possíveis. Isso indica que provavelmente o integrado suspeito está bom. Se pelo menos uma das resistências for muito diferente, então com certeza o circuito integrado se encontra com problemas.
Observação
É preciso tomar cuidado na comparação das resistências com a polaridade das pontas de prova, pois estamos testando um dispositivo com junções semicondutores. Assim, se num mesmo par de terminais medirmos a resistência com polaridades opostas, certamente os resultados serão diferentes, conforme mostra a figura 4.
b. Medidas de Tensão no Circuito
Nos casos em que se dispõe de um diagrama do aparelho em que o circuito integrado é usado, ou ainda de um manual em que se indique as tensões típicas nos pinos, a medida das tensões é um recurso muito interessante para se encontrar problemas nos CIs.
No entanto, é preciso levar em conta que, o problema de uma variação de tensão pode também ser devido ao componente que está ligado ao pino alterado do circuito integrado. Assim, conforme mostra a figura 5, encontrando uma medida alterada devemos antes verificar se o(s) componente(s) ligados ao pino não são os responsáveis pela alteração.
Somente depois de descartada a possibilidade do problema ser devido aos componentes é que podemos ter certeza de que o CI se encontra defeituoso.
Procedimento
a) Ajuste o multímetro (analógico ou digital) para ler a tensão que se espera encontrar no pino do circuito integrado suspeito. Veja que a prova é feita “no circuito”.
b) Ligue o aparelho em que o circuito integrado se encontra. Cuidado para tornar acessível os terminais do CI em teste, mas sem o perigo de que ele encoste (ou a placa) em outros pontos do circuito.
c) Meça, com cuidado, a tensão nos diversos pinos do circuito integrado suspeito.
d) Encontrando valores alterados, retire e teste os componentes que estão ligados a este pino.
A figura 6 mostra o procedimento típico para a realização dessa prova.
Interpretação da Prova
As tensões coincidem, mas o circuito não funciona. Verifique eventuais problemas com capacitores abertos, pois eles podem ser a causa do problema. Se estiverem bons, o CI pode realmente apresentar defeito. Se as tensões estiverem normais, o CI em princípio está bom.
Se as tensões não coincidirem, verifique os componentes associados. Se todos estiverem bons, o problema é do CI.
c. Teste de sinais com o Seguidor de Sinais
Circuitos integrados de áudio como pré-amplificadores, amplificadores, circuitos usados na mixagem ou processamento de sinais podem ser analisados com a ajuda de um seguidor de sinais. Um seguidor de sinais nada mais é do que um amplificador de áudio (para sinais de áudio) ou um detector ligado a um amplificador (para sinais de RF) que permite extrair o sinal de um ponto qualquer de um circuito, verificando se ele está presente nesse local sem distorções.
Na figura 7 damos um circuito simples de um seguidor de sinais alimentado por pilhas e bastante sensível.
Para usar o seguidor de sinais é preciso saber quais são os pinos do circuito integrado em que se encontram sinais de áudio que podem ser utilizados como comprovação de funcionamento. Vamos tomar como exemplo um circuito de um amplificador comum em que temos um CI pré-amplificador e um CI amplificador de potência, conforme mostrado na figura 8.
Procedimento
a) Ligue o circuito que vai ser testado, certificando-se de que ele está processando algum tipo de sinal de áudio. Num amplificador ligue uma fonte de sinal, por exemplo. Num rádio, certifique-se de que ele está sintonizando alguma estação.
b) Procure o sinal de áudio na entrada do circuito e depois, passo a passo, vá acompanhando o percurso do sinal, procurando-o nos pinos dos CIs em que ele deve aparecer.
c) Analise a intensidade e a fidelidade dos sinais obtidos em cada ponto do circuito analisado.
A figura 9 mostra como fazer isso.
Interpretação da Prova
O sinal aparece com intensidade crescente e sem distorções, da entrada do circuito até sua saída. Nesse caso, os circuitos integrados do equipamento, por onde passa o sinal, se encontram bons.
No entanto, se em determinado ponto o sinal desparece, passa a apresentar distorções ou tem uma queda de intensidade acentuada, verifique inicialmente os componentes associados ao CI em que isso ocorre assim como as tensões. Se todos estiverem bons o CI pode estar com problemas.
Observação
O mesmo tipo de teste pode ser feito com circuitos que processam sinais de RF. Nesse c aso, pode-se utilizar o próprio sinal do circuito como referência e um seguidor de sinais com e ntrada demoduladora. Na figura 10 damos um circuito simples de um seguidor de sinais que possui uma ponta demoduladora, ideal para companhar sinais de alta freqüência modulados com áudio.
d. Análise de formas de onda com o Osciloscópio
Quando os circuitos integrados trabalham com sinais que possam ser visualizados num osciloscópio, a observação desses sinais pode ajudar a verificar se eles estão bons ou não. Em muitos diagramas ou mesmo folhas de dados dos circuitos integrados, assim como as tensões encontradas nos seus diversos terminais, também podem ser indicadas as formas de onda, conforme mostra a figura 11 .
Nesses casos, como no das tensões, para observar as formas de onda e em caso de anormalidade, suspeitar em primeiro lugar dos componentes em torno do CI. Se todos estiverem bons então podemos ter a certeza de que o problema tem origem num CI defeituoso.
Procedimento
a) Procure nos diagrama ou manuais técnicos os pontos principais em que as formas de onda devem ser observadas.
b) Abra o equipamento em que se encontra o CI suspeito e prepare o osciloscópio para observação dos sinais. Veja com cuidado qual é a intensidade e a frequência do sinal que vai ser observado.
c) Procure o ponto de aterramento (referência) no equipamento para ligação do terra do osciloscópio.
d) Ligue o equipamento e o osciloscópio refazendo os ajustes finos até que a forma de onda a ser observada se torne visível.
e) Analise a forma de onda.
A figura 12 mostra o procedimento para esse tipo de análise.
Tomamos como exemplo um circuito simulado no Electronics Workbench em que verificamos a presença do sinal de entrada num 4017 e depois no pino divisor por 5 do mesmo componente. Na prática, podemos usar tanto o osciloscópio como o analisador de níveis lógicos. Evidentemente, a presença do sinal na entrada, mas não na saída indica um componente com problemas.
Observação
Se o equipamento em análise não for isolado da rede local, é uma boa prática a utilização de um transformador de isolamento.
e. Circuito de Prova
O grande problema para o teste da maioria dos circuitos integrados é que se tratam de componentes “dedicados”, ou seja, a maioria se destina a operação segundo umas poucas configurações específicas. Por exemplo, um amplificador de áudio como o LM386 é apenas um amplificador de áudio não servindo como regulador de tensão ou circuito, lógico.
Assim, uma prova real desse componente exige que ele seja ligado para funcionar como um amplificador, ou seja, usando componentes específicos externos numa configuração específica, como mostra a figura 13.
Muitos componentes, como o que pegamos como exemplo, em seus manuais ou folhas de dados, dão circuitos de testes que podem ser implementados com facilidade. Levando em conta que existe um certo número de componentes que são muito utilizados, podemos elaborar circuitos específicos para esses componentes ou para algumas famílias de componentes de modo a comprovar se funcionam ou não.
