Fehlersuche in Elektronik-Schaltungen/ Neuentwicklungen

Die zuvor erklärten Methoden können auch bei Neuentwicklungen angewendet werden, jedoch führen diese nicht immer zum Erfolg, da Designfehler vorliegen können.

Der Vorteil bei Neuentwicklungen ist jedoch, dass man mit der Schaltung vertrauter ist und man in der Regel eine brauchbare Dokumentation hat.

Digitaltechnik

Prüft ob ihr irgendeinen Eingang offen gelassen habt.

Mikrocontroller

Berühmt-berüchtigt sind die Configbits bzw. Fusebits, dicht gefolgt von der Initialisierung der I/O Pins.

Übliche Fehler bei den Config Bits sind:

• Falsche Taktquelle
• Watchdog aktiviert, aber kein Reset in der Software
• Reset Pin aktiviert, aber als normaler Eingang verwendet
• ...

Versucht als erstes, den Programmmspeicher zu verifizieren (in den frühen Entwicklungsphasen gilt: Finger weg von der Codeprotection!).

Wenn Clock z.B. in Form eines Quarzes von außen zugänglich ist, messt mit einem Oszilloskop mit einem möglichst hochohmigen Tastkopf mit möglichst niedriger Kapazität (1 MOhm kann je nach Beschaltung eine zu große Last sein!).

Als nächstes könnt ihr ein kleines Testprogramm schreiben, das ein oder alle (Ausgangs)Pins einfach nur ein- und ausschaltet. Nun könnt ihr auf verschiedene Dinge achten:

Kommt überhaupt was?

Ist es wirklich als Ausgang definiert?

Bei einigen Mikrokontrollern müsst ihr als erstes die Analogfunktionen ausschalten, bevor ihr einen Pin als Digital I/O verwenden könnt.

Welche Frequenz hat das Signal?

Berechnet mittels Anzahl Befehle und Taktfrequenz den Sollwert

Die klassischen Softwarefehler lassen wir hier aber außer Acht.

Checksum Fehler treten insbesondere dann auf, wenn die Entwicklungsoftware und die Programmiersoftware nicht ineinander integriert sind. Wenn ein solcher Fehler auftritt, sollte das Ausgabeformat des Compilers überhaupt von der Programmiersoftware akzeptiert wird. Der nächste Verdächtige ist die Berechungsmethode für die Checksumme bzw. was überhaupt zu Berechnung herangezogen wird. (Nur Programmespeicher oder auch EEPROM und Configbits?)

Ausgangspegel

Auch wenn häufig auch abenteuerliche Konstruktionen und wilde Mischungen von Logik-Familien funktionieren, erwischt man "ab und zu" eine die eben doch nicht geht.

Insbesondere kritisch ist es, wenn man den Ausgang eines ICs der mit 5 Volt betrieben wird, mit dem Eingang eines ICs verbindet der mit 3.3 V betrieben wird.

Es gibt sogenannte 5 Volt tolerante Bauteile, aber andere Bauteile haben eine integrierte Diode gegen VCC ... Was passieren kann, könnt ihr euch ja selbst ausmalen.

Allgemein: Beschafft euch spätestens jetzt möglichst passende Datenblätter zu den verbauten Bauteilen. Möglichst Passend meint: Gleiche Basisnummer, Gleiche Logikfamilie, Gleicher Hersteller. Die Reihenfolge ist übrigens Bewusst abgestufft, findet ihr z.B. keine brauchbares Datenblatt vom Hersteller nehmt das eines anderen Herstellers.

Tri-State

Kontrolliert, das nie zwei Bauteile gleichzeitig Versuchen Daten zu übermitteln.

Das führt entweder zur Fehlerhaften Datenübertragung oder Beschädigten Bauteilen.

differentielle Signale

Prüfe das + mit + und - mit - verbunden ist.

Analog

Ein weiteres Problem ist schlechte Signal- und Masseführung. Zum erkennen solcher Probleme benötigt man ein gutes Osziloskop. Mit diesem misst man die verdächtigen Versorgungsspannung bzw. das Signal an verschiedenen Pads. Nehmt nach möglichkeit einen Grund Anschluss der in der nähe ist.

Arbeitspunkt

In der Analogtechnik ist eines der grössten Probleme, dass irgendein Arbeitspunkt falsch liegt. Insbesondere ist zu beachten, dass sich die Arbeitspunkte verschieben, wenn sich das Bauteil beispielsweise erwärmt.

höhere Frequenzen

Wo diese Grenze liegt, lässt sich nicht allgemein sagen, also sollte man es immer im Hinterkopf behalten.

Zum Auffinden derartiger Probleme gibt es 2 Möglichkeiten:

Oszilloskop anhängen, Signalform beurteilen und dann in der Theorie verifizieren.

Schaltplan und Datenblätter durchgehen und mit dem Oszilloskop verifizieren.

Zu den "üblichen Verdächtigen" zählen z.B.

• Schutzdioden
• Kabel
• Stecker
• ...

Es kann durchaus passieren, dass ein Signal am Anfang der Leitung in Ordnung ist, aber am Ende unbrauchbar ist, weil Kabel, Leiterbahn und Eingang einen LC- oder RC-Tiefpass bilden können.