Ремонт БК-0010 БК 0011 БК 0011М, консолидируем информацию Опции

[SuperMax]

в молодости я занимался ремонтом БК/ДВК

сейчас появилась возможность вспомнить навыки и методы
соответственно постараюсь зафиксировать методики ремонта втч и с точки зрения современного взгляда

Этапы ремонта

1. Осмотр. Внимательно осмотрите печатную плату. Осмотрите навесные элементы - резисторы конденсаторы диоды итд. При наличии внешних повреждений - поставьте в очередь на замену. Если детали плотно касаются друг друга - аккуратно отогните их. Изучите состояние разъемов на предмет замыкания между контактов. Изучите состояние печатной платы и сомнительных мест на предмет замыканий. Не стоит недооценивать этот этап, ибо вполне можно найти открутившийся болтик или закатившуюся шайбочку которые могут серьезно увеличить сложность ремонта, спалив еще пару микросхем или процессор.

2. Подготовка к включению.Для питания использовать лабораторный БП с ограничением тока. Выставите напряжение 5.05-5.1В и ток ограничения 1.5А.
Подключите монитор, подайте питание на БК.

3. Внимательно изучите что происходит при включении БК. Ток потребления не должен превышать 1,5А. Для БК11М без блока ПЗУ ток потребления 1.17-1.23A.
При явно большем потреблении ищите КЗ или явно дохлые "горячие" микросхемы.
Но не стоит пугаться нормального нагрева ИР13 и КР1801ВП1-037, процессор тоже греется но меньше.

вот тут хорошо виден нормальный нагрев БКшки
плата БК-0010(01)



Смотрите на экран.
Для любых БК нормальный старт это "шахматка", которая стирается и машина запускается.

4. Если нет изображения, шахматки, сбита синхронизация - проверьте тактовый генератор - см схемы.
затем сигнал на выходе ИР13 и эмиттерных повторителях на транзисторах. Случаи полной неисправности КР1801ВП1-037 редки но возможны.

5. Изображение есть, но шахматка осталась - cамая типичная картина дохлой БКшки.

фото шахматки БК10



фото шахматки БК11 БК11М


этот случай разберем подробнее.


Ссылки по теме
Пультовой режим для БК
КР1801ВМ1, консолидированная информация из разных источников
Схемы для БК и ее переферии
Исходники ПЗУ: Драйверный модуль БК-0010
Исходники ПЗУ: Драйверный модуль БК-0011
Тонкости и толстости ВМ1
Тесты ВМ1
Q-Bus (LSI-11 Bus) МПИ

Схемы:
1. БК11М [этот скан я сделал со своих ремонтных схем]







Новый скан отличного качества:
схема БК-0011М

2. БК10
[перерисовка СD-INC]

кто-то загнал мои сканы в djvu
 bk0010_schematics.djvu ( 159.93 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1697

надо будет откопать оригиналы ;-)

вот нашел хороший вариант, но не этот
схема БК-0010


схема Казанской БК-0010-01


3. Документация
БК11М - описание регистров
 opisanie_registrov_BK_11M_1993.htm ( 343.27 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1751


4. Персональная ЭВМ Электроника МС0513 БК-0011М
инструкция по ремонту
 MC0513_repair.djvu ( 31.49 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 611


5. Однокристальный микропроцессор К1801ВМ1
Техническое описание
 1801vm1.pdf ( 2.3 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 4

[SuperMax]

Для дальнейшего ремонта нам потребуется:
1. Осциллограф
2. Паяльник и сопутствующие принадлежности
3. Различные детали на замену.
4. кусачки для выкусывания микросхем
5. спиртоканифоль
6. ватные палочки, 96% спирт.

Разберем типичные неисправности.
1. Достаточно часто выходит из строя память. Явные дефекты памяти диагностируются очень просто:
смотрим на выход - ногу #14 РУ5(БК11/M) или #14 РУ6 (БК10)
типичная картина:

для шахматки 11М


если же видим какой-то средний уровень без изменений или изменения явно отличаются от типичных на других выходах - микросхема явный кандидат на замену.

Явные дефекты видны и на шахматке в виде системных черных или белых полос проходящих вертикально.
[наконец-то попалась БКшка с дохлой памятью]
вот тут видно, что не хватает 1 бита с высоким уровнем (логический 0, тк в БК шина инверсная)
[фото осциллограммы к сожалению не получилось - там был какой-то средний уровень с небольшими помехами]
а вот тут фото получилось



для подтверждения - замыкаем 14й выход подозрительной озушки на землю и смотрим на экран.


и появляется линия на всех словах:


типичная картинка в режиме шахматки для БК-0010



* следует отметить, что ремонт старых машин, особенно хранившихся в плохих условиях - те с повышенной влажностью итд, может быть затруднен тотальным выходом из строя микросхем втч и в реальном времени.
К примеру одна из БК11М, при первом включении запустилась, на втором сдохла одна ОЗУшка, послее ее замены - 5-10 минут работала и сдохло еще 3 ОЗУшки. После их замены полчаса работы и снова шахматка.

** общее замечание к ремонту - будьте готовы к самому невероятному поведению дефектных микросхем - те из-за нарушения технологии производства, со временем они могут принципиально поменять свой функционал: случаи из опыта (те что пока вспомнил)
- ремонтирую БП ДВК3М. основная причина - свист, и низкая нагрузочная способность.
выясняется причина - ЛА9 стала счетчиком-делителем - те на входе ~16кГц на выходе примерно 4кГц (те она просто тупо пропускает импульсы).
ИР1 перепутал выходы
те вход 1 ушел в небо, вход 2 завязался на выход 1 и 2
вход3 связался с выходом 4
итд
причина - плохо промытые кристаллы после травления. тут следует отметить что наибольшие замечания подобного вида характерны для "армянских" микросхем.


Осциллограммы с рабочей БК11М

выход с памяти РУ5 БК11М


выход с ИР13 нога 4



Допустим мы прошлись по памяти и там вроде картинка похожая на правду
опишу примерный план действий дальше:

1. остановить проц и пройтись осцилом по шине, вполне удобно пройтись по панельке ПЗУ или самой микросхеме - там почти все сигналы в одном месте
задача - проверить а не садит ли шину что-либо ?
те целевое состояние это все сигналы в высоком физическом уровне и в районе _напряжения_питания_
это важно!
если к примеру вы обнаружите что AD12 имеет линию в 3В тогда как все в 5В то это уже повод для поиска неисправности
причем, cтоит понимать, что не всякая просадка шины фатальна - те БК может работать с просаженной шиной, но это может потом закончится ее полной неисправностью или глюками, невозможностью ее разогнать итд.
искать методично разрезая скальпелем дорожки проблемного бита. но начинать стоит с резисторных матриц ибо они легко ломаются и получают микротрещины.

2. в состоянии остановленного проца пройтись по логике - те простым логическим микросхемам на предмет их статической исправности - те если у нас элемент 2И-НЕ то если на входе 0+1 то на выходе не может быть 0. особое внимание стоит уделить цепи RPLY
cм на примере 10ки


3. Проверить цепи RPLY запустив проц втч и посмотреть прохождение RPLY в динамике ибо возможны варианты см вот этот случай

4. Посмотреть как изменилась амплитуда сигналов шины с запущенным процом - не началась ли просадка шины см вот такой случай

5. Проверить цепи обработки регистра 177716
см кусок схемы

[SuperMax]

Я думаю стоит заострить некоторые моменты ремонта

1. Надо помнить что старые печатные платы не чета современным и перегреть их очень и очень легко.
(с перегретой платы дорожки просто отваливаются)
Соответственно при работе надо соблюдать аккуратность и не греть больше необходимого для расплавления припоя времени.

2. замена микросхем производится выкусыванием оных по ногам вот такими кусачками
Pro'sKit 8PK-25PD

это делается из соображений сохранения печатной платы.

Далее при помощи пинцета каждая нога отпаивается.
После извлечения ног дырка прочищается китайской бамбуковой (!) зубочисткой - она дает наилучший результат. Также я применял металлическую окисленную иглу, но сейчас пришел к выводу что бамбук лучше.
После минимально обрабатываем спиртоканифолью, вставляем микросхему, запаиваем.
Ватными палочками со спиртом убираем спиртоканифоль с платы.

[SuperMax]

из типовых неисправностей

попалась БК11 с шахматкой
на шахматке мусор и нет одной линии
методично замыкая 14ногу РУ5 обнаружил что линия не появляется на одной микросхеме
тестером выяснилось что дорожка от 14й ноги имеет микродефект - обрыв
пропаяв ее дефект устранил

из опыта - встречались не только обрывы но и закоротки
помню БК10 с мерцанием экрана (линии) при воспроизведении звука
те было замыкание выхода РУ6 с линией на ЗП1
при этом БКшка запускалась и даже немного работала


еще встречается обрыв резисторов
столкнулся с неисправностью клавиатуры - нет реакции на нажатия
сразу предположение на дохлую 1801ВП1-014
ан нет - обрыв резисторов R3 и R4

[SuperMax]

Для ремонта БК я приобрел стенд Стенд МПИ систем "СБК001"
Проверка стенда на БК-0010

для удобства в качестве головной машины берем плату БК-0010.01 и клавиатуру
вместо ПЗУ бейсика вставляем ПЗУ "12850"

 12850.BIN ( 8 килобайт ) Кол-во скачиваний: 2567

ВНИМАНИЕ! это прошивка прямая, для БКшного программатора
Программатор для БК
для стерха она не пригодна - ее надо инвертировать и по данным и по адресам!


собранный стенд


тестируемая БК-0010.01

ее питание осуществляется через шлейф со стенда, однако, рекомендуется кинуть прямой провод от того же БП на тестируемую машину.
Важно! нельзя питать головную и тестируемую машину от разных БП

питание осуществляется от лабораторного БП для контроля тока потребления



тестирование
Т1 - комплексный тест БК-0010* (ПЗУ/ОЗУ)


экран тестируемой машины до теста

и после


TZ - тест шины МПИ на короткое замыкание. выход по кнопке СТОП


имитируем замыкание
тест отлично показывает замыкание:


ТА - тест памяти


Т8 - чтение регистров процессора (без RPLY)


TR - бегущая 1, бегущий 0

[SuperMax]

Переходим к тестированию неисправных машин

машина БК11М №1


успешно проходит все тесты

T1


T3

экран БК11М во время тестирования


T8

[SuperMax]

машина БК11М №2


T1 - уже проблема - память выше 100000 не видна
T3 - явная ошибка


разбираемся с ошибкой
согласно Q-Bus (LSI-11 Bus) МПИ


у нас нет RPLY от памяти, хотя от ПЗУ RPLY корректный
смотрим осциллографом RPLY во время теста на панельке для ПЗУ (контакт #2), видим что он есть, но какой-то не стабильный
после замены 037й, ЛП9й RPLY от памяти стал приходить стабильно
T1 начал успешно тестировать память с 0 до 100000, а вот выше проблема - там почему-то висит ПЗУ
дальнейшая замена ЛН1 позволила стартануть машине, затем пришлось поменять 014ую тк она жареная (на фото видно что кто-то ее менял кривыми руками до меня) и машина заработала.

[SuperMax]

машина БК11М №3



Т1


Т3


Т8


TR


TZ


TA


Анализ результатов тестирования показал, что надо проверить память
тк на экране нет полос характерных для дохлых РУ5х, а также корректно отрабатывается замыкание 14й ноги РУ5 на землю, то остались регистры DD22 DD23 (555ИР23)
тест TR информирует что данные повреждены обоими регистрами
после их замены БК ожила

дальнейшее тестирование МСТД с блоком нагрузок показало еще пару дохлых ИР23 в порту

[SuperMax]

Пошаговая замена микросхемы

1. выкусываем микросхему по ногам
при помощи инструмента
Pro'sKit 8PK-25PD


получается вот такая картина


2. наносим флюс [спиртоканифоль] и аккуратно выпаиваем ноги
получаем


3. берем бамбуковую зубочистку и прогревая каждый контакт прочищаем отверстие


4. удаляем флюс ватной палочкой смоченной в спирте и устанавливаем микросхему


5. обратная сторона - наносим флюс [спиртоканифоль]


6. пропаиваем ноги


7. обрезаем ноги


8. удаляем флюс ватной палочкой смоченной в спирте


9. готово!

[0506]

Можно ли дохлую ир23 увидеть осциллографом?

[SuperMax]

Можно ли дохлую ир23 увидеть осциллографом?

в большинстве случаев да
но возможны варианты

[0506]

Кр556рт4а должна греться примерно 55-58°?

[SuperMax]

Кр556рт4а должна греться примерно 55-58°?

да, все РТ-шки "горячие"

[SuperMax]

Еще пара БК-0010 нуждается в ремонте

первая
дефект интересный - при включении питания клавиатура работает - те если не видеть экрана можно принять ее за исправную: при нажатии кнопок слышен характерный писк БК-0010

смотрим на экран и сразу все становится ясно - очень похоже на дефект памяти:


как найти проблемную микросхему памяти ?

первый этап - просто методично замыкаем щупом 14й выход РУ6 на землю и методично ищем когда он совпадет с проблемной линией. этот способ не всегда корректен ибо линию может давать и не проблемная память. посмотрите на экран - какой бит сдох ?



напомню, первым показывается на экране 0й бит
на плате это крайняя правая микросхема

если считать то мы можем предположить что у нас битый какой-то в середине и где-то в самом конце - 14й бит- он тоже идет инверсией основной шахматки
но как я уже сказал - это не точно:
поясню, да, второй возможно проблемны бит говорит о том, что модуль памяти имеет какое-то смещение и возможно тоже потом выйдет из строя. так как мы тут не ставим цель поменять все подряд - мы пойдем дальше

однако, эти результаты примем на заметку и применим

второй этап - при помощи осциллографа

типичная картинка на 14 выходе РУ6 вот такая:


и методично пройдя щупом по всем выходам памяти мы легко найдем проблемную:


это 14й бит - который мы уже потенциально приговорили на первом этапе
а вот на потенциально проблемном гипотеза не подтвердилась, он таки выдает сигнал.

думаю тут нужны пояснения - почему 14й на экране выглядит как инверсная шахматка ?
причина тут простая - уровень как мы видим выше, некий "средний" те между 0 и 1
как следствие его трактовка зависит от помех по питанию и втч внутри самого ИР13ого регистра
когда идут все 0 то средний уровень "приподнимается" и начинает трактоваться как "1" и наоборот.
также тут имеет значение и емкость входов самого регистра.
к примеру, я столкнулся с ситуацией, когда на бОльших частотах - 25MHz, хороший фронт, практически "отрывает" землю у STM32, ибо пришло 16bit а на землю там всего 4 пина, очевидно, что входная емкость [портов самого STM32] обеспечила огромные токи через землю.




третий этап - применим стенд СБК
тест TR - сначала бегущая 1 потом бегущий 0



о! тоже 14й бит - точно надо менять!

меняем
и снова проверяем на стенде



теперь прогоним Т1 тест


Теперь можно включить БКшку отдельно без стенда и вуаля - она работает!

[SuperMax]

вторая БКшка

смотрим на экран


сразу подозрение на оперативную память, но не такое явное как в первой машинке

приступаем к этапу проверки осциллографом
и вот бит 8 показывает средний уровень!


напомню - должно быть что-то типа такого


теперь проверим на стенде - как этот дефект показывает себя в тестах
тест TR


да, это ясное подтверждение что микросхема нуждается в замене
напомню - младший бит - справа на плате (отсчет ведем от клавиатурных разъемов)

меняем, включаем и смотрим на экран (проц остановлен):

как-то не очень, правда ?

стартуем

теперь подозрения что еще один бит просится под замену у нас явные
но если смотреть осциллографом, то явной проблемы мы тут не видим - мы уже прошлись один раз

снова идем на стенд дабы подтвердить гипотезу
тест TR



проблема получается хитрее!
тест TA

тест T1

ага
мы видим что у нас проблемный бит 5
тот самый что у нас на экране

теперь можно смело менять - мы получили подтверждение!
меняем

проверяем
тест ТА

тест Т1


включаем - с остановленным процом

стартуем проц


готово!

ps: на ремонт ушло меньше времени чем на фото и написание этой заметки ;-)

[SuperMax]

А теперь сложный, с точки зрения диагностики, ремонт БК-0010.01

Начнем со сбора все информации о проблемной БК
1. БК глючит. может попытаться запустится и дойти до попытки запустить монитор. я даже один раз видел запуск до бейсика (!)
2. Было обнаружено, что запуск БК явно зависит от питающего напряжения и часто попытки запуска наблюдаются при пониженном напряжении в 4.2 (!)В

Фото/video различных глюков:

 video_2023_01_05_17_51_57.mp4 ( 3 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 191


Всё это наводит мысли о неправильном (гаражном хранении БКшки)

Теперь начнем с диагностики
1. Стендовая диагностика, для облегчения, я сделал видео диагностики исправных БК
 good_1.mp4 ( 13.34 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 174

 good_2.mp4 ( 12.77 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 180


а теперь проблемная плата
 bad1.mp4 ( 22.61 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 166

 bad2.mp4 ( 13.89 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 164


судя по тестам у нас получается странная информация
1. шину ничего не коротит
2. все ПЗУ - битые
3. под вопросом ответы 037 и процессора

П1 и П2 вместе это странно, те конечно могут все ПЗУ сдохнуть, но маловероятно. контрольная сумма не сойдется если кто-то коротит шину, но стенд не видит проблем. странно. надо копать дальше.

2. далее я зацепил логический анализатор дабы посмотреть на попытку запуска машины и обратил внимание на странное поведение на DA6

а именно - он почти постоянно в активном (низком) состоянии
далее я посмотрел процедуру запуска - и тут почему-то старт идет с 100100 адреса (!)
те процессор ошибочно выставляет адрес с лишней 1цей - см выше это как раз DA6

3. посмотрев осциллографом, я увидел, что на DA6 максимальный уровень 1,75В, те шина просажена !
отрезав шину DA6 от проца к остальной БК я убедился, что эффект сохраняется.
те получается, что шину коротит - процессор (!)
однако, надо исключить резисторную матрицу, с ней поступаем просто - меняем.
тк эффект сохраняется и на новой матрице - меняем процессор и ..... машинка оживает.

4. так как теперь в моем арсенале появился тепловизор, то конечно фото БКшки
 IMG_0031.bmp ( 396.58 килобайт ) Кол-во скачиваний: 200

это можно считать нормой, тут нет аномалий


теперь разберем ситуацию

Q: а почему стенд не увидел проблемы с шиной?
A: очень просто - стенд отключает процессор и он начинает меньше мешать шине!
стенд хорошая штука но цифровая, те в идеале надо не только 1/0 определять но и уровни этих 1/0. иначе говоря если где-то у нас на шине уровень физической 1цы это 2в или меньше то это уже проблема - шина просажена.

Q: почему БК пыталась работать при пониженном напряжении ?
A: как раз потому, что DA6 просаженный горелым полупроводником внутри процессора до 1.75В стал стабильно интерпретироваться остальными элементами как уровень физической 1цы

Q: а как объяснить первую картинку где помехи ЗА пределами рабочей области экрана
A: это или дефект 037й или мусор на плате ибо только она управляет регистрами сдвига ИР13. Плата была вымыта и хорошо высушена, после чего дефект пропал, получается это был мусор который давал замыкание.

Q: зачем была заменена резисторна матрица ? она же вроде не дефектная ?
A: она была надломлена, соответственно ее стоило заменить и гарантированно исключить из списка подозреваемых

[SuperMax]

Ремонт БКшки предположительно пострадавшей от перенапряжения
те БП ее питающий тупо сгорел и видимо выдал сильно больше 5В на выход
сколько времени она находилась под повышенным напряжением - не ясно. также не ясно и на сколько оно было повышено.

чисто из практики - 155ая серия выдерживает 9В кратковременно. так как тут сдохла одна КР155ЛА3, то видимо было больше. примечательно, что оперативная память гарантированно сгорает от повышенного напряжения.


Первичный осмотр не выявил "оторванных крыш" у микросхем и прочих явных дефектов, однако осмотр при помощи тепловизора дал неожиданный результат:

Нормальная БК


Сгоревшая


Вместо шахматки вот такой кошмар


1й этап ремонта - полная замена РУ6
результат - появилась нормальная шахматка и машина пытается стартовать, на AZ есть стартовый писк


2й этап - обнаружены проблемы с пропуском RPLY через КР155ЛА3, какие-то проходят, а какие-то она пропускала. заменена.

в итоге обнаружено отсутствие RPLY c 014й не смотря на то что с 037й приходит строб



если бы не 014ая было бы очень дешево
причем скорее всего 014ая сдохла уже из-за ЛА3й

3й этап - замена 014й
после ее замены БК полностью работоспособна!