Тут полагается написать много умных слов о важности подсистемы памяти в современном ПК. Но я ограничусь более банальной фразой — пользователи жгут подсистему памяти, наверное, не реже, чем ломают разъемы USB-портов.
Доморощенные сборщики делятся на две категории: те, кто не верит, что планку памяти можно вставить обратной стороной, и те, кто это уже сделал. Ну а если что-то горит и весьма часто, то в такой ситуации создаются благодатные условия для резкого увеличения популяции ремонтников. Пришел клиент, держит в руках болезную плату, а в сторонке, прислонившись к дверному косяку, уже стоит личность с меланхоличным выражением лица. Да, это последняя надежда нашего пострадавшего — ремонтник. Попробуем отобрать у него кусочек хлеба.
Диагностика
О памяти, ее подсистеме питания, нюансах работы, таймингах и прочем можно написать целый научный трактат, а то и два. Но к счастью, подобную цель я не преследую, потому ограничусь по возможности более лаконичными, но, тем не менее, более жизненными изложениями.
Итак, первая ситуация.
Во время осмотра «пациента» видим такую особенность:
Расспросив клиента о причинах возникновения подобной аномалии, подтверждаем свои догадки — модуль памяти был установлен в разъем «задом наперед». В итоге планка была успешно сожжена, а разъем поврежден. Не беда, у нас осталось еще два разъема, да и стипендия у клиента скоро. Можно, конечно, посоветовать установить новый модуль памяти в другой слот и отпустить клиента с миром, но я бы не торопился с выводами. Для начала проведем минимальную диагностику — измерим напряжения питания памяти.
Не открою тайны, сообщив, что номинальное напряжение питания (VDD) памяти DDR SDRAM составляет 2.5 В. Назначение выводов модулей памяти можно узнать тут: http://pinouts.ru/Memory.shtml.
Для измерений удобно использовать группу из восьми контактов, расположенных вокруг «перемычки» по центру разъема. Для удобства я нарисовал схему (напряжения приведены для DDR SDRAM).
Отмечу, что более длинная часть разъема расположена слева. Наша задача проста — необходимо убедиться в том, что на выводах, отвечающих за питание модуля памяти, нет напряжения, близкого к 3.3 В (не пробит стабилизатор питания или терминации). Следует учесть, что приведенные напряжения могут весьма сильно варьироваться в зависимости от конкретной платы и производителя. Нормальной практикой является завышение напряжений, в особенности VDD до 2.6-2.8 В. Если напряжения питания принципиально (более 20% для VDD) отличаются от указанных мной, читаем следующий раздел. Если же напряжения не вызывают подозрений, и явных прогаров на плате и окружающих разъемы памяти компонентах не обнаружено, можно считать плату условно рабочей.
А можно ли использовать поврежденный разъем? Если его состояние близко к изображенному на фото 1, то ответ однозначный — нет, нельзя. А вот если ситуация ближе к фото 3, то шансов на нормальную работу разъема достаточно много.
В этом случае ремонт будет заключаться в очистке и подгибании «прижаренных» контактов с помощью тонкого скальпеля или иголки.
Повреждения, совместимые с жизнью?
Столь явные повреждения, описанные выше, — это только «вступительное занятие». А что делать, когда плата только и может, что издавать длинные гудки, из последних сил намекая на проблемы с подсистемой памяти? Процедура стандартная — для начала измеряем напряжения питания (смотрим, опять же, фото 2). Если напряжения отличаются от указанных более чем на 20%, делаем предварительный вывод о неисправности цепей питания памяти. В преобладающем большинстве случаев неисправность будет связана со стабилизатором VDD (2.5 В). Не вникая в схемотехнику, скажу, что этот узел строится по стандартному принципу: управляющие цепи (реализованные на дискретных аналоговых компонентах или на специализированном ШИМ-контроллере, не суть важно) и силовые элементы (один или несколько мощных транзисторов, часто MOSFET). Вот силовые элементы нам и нужны в первую очередь. Для начала вызваниваем цепи питания в обратном порядке. Переключаем наш верный мультиметр в режим измерения сопротивления (неплохо подойдет и режим «звуковой» прозвонки), одним щупом прикасаемся к любому выводу на разъеме памяти, куда выведено VDD, другим поочередно касаемся всех выводов мощных транзисторов и микросхем в окрестностях разъемов памяти. Обычно эта процедура тривиальна и особых знаний схемотехники не потребуется.
Как проверить силовой транзистор, не выпаивая его из схемы? Сразу замечу, стопроцентно верный вывод о работоспособности транзистора можно сделать, только выпаяв его из схемы и воспользовавшись специальным прибором — характериографом. К счастью, нам такая точность не нужна, вполне можно обойтись и мультиметром.
Расположение выводов транзисторов желательно уточнить, воспользовавшись документацией с сайта производителя или популярными справочными ресурсами (я неоднократно рекомендовал http://chipinfo.ru или http://digchip.com). Хотя для преобладающего большинства случаев будет достаточно фотографии (фото 5).
Переключаем мультиметр в режим проверки полупроводниковых переходов. Обычно в этом режиме большинство мультиметров показывает падение напряжения на переходе. У исправного транзистора падение напряжения на участках gate-drain и gate-source (между выводами 1 и 2, 1 и 3 соответственно) в обоих направлениях должно быть очень большим (от 0.9 В) и будет определяться в основном влиянием иных элементов схемы. Поведение участка drain-source (выводы 2 и 3) определяется наличием у транзистора внутреннего защитного диода. В одном из направлений падение напряжения будет составлять около 0.5 В, в другом — заметно больше. Замечу, что показания мультиметра могут изменяться со временем — это сказывается влияние электролитических конденсаторов, шунтирующих цепи питания памяти. Основным признаком неисправности транзистора является: малое (0-0.2 В) падение напряжения на участке drain-source (выводы 2 и 3); малое падение напряжения на участках gate-drain и gate-source; независимость падения напряжения от полярности подключения щупов мультиметра.
Замечу, что вышеописанную методику не следует воспринимать как непреложное правило, а только как отправную точку для своих «исследований». Я бы посоветовал взять заведомо рабочую материнскую плату и изучить с мультиметром в руках переходы мощных транзисторов и падения напряжения на них. Практика не должна отставать от теории.
После нахождения «виновника торжества» наши действия будут тривиальны — замена неисправного транзистора на идентичный или аналог. В поиске аналогов может оказать помощь сайт http://digchip.com.
Заменив транзистор, не лишним будет проверить напряжение на выходе воскрешенного стабилизатора — обычно это вывод 3 (source) только что замененного транзистора.
«Hasta la vista, baby!»
А что делать, если все напряжения в норме, модуль памяти стопроцентно рабочий, а система не стартует, обиженно пикая «на память»? Есть еще одна распространенная неисправность — повреждение цепей терминации памяти.
Это странноватое слово уже встречалось выше. Высокочастотные сигналы, распространяясь по шине, имеют свойство отражаться от ее концов. При взаимодействии отраженные сигналы создают довольно сложную интерференционную картину, фактически шум. Естественно, он отрицательно влияет на качество сигнала и может вообще привести к неработоспособности линии передачи. Вот для борьбы с этими отражениями и применяется терминация — установка на концах линии передачи данных резисторов, которые подключают или к специальному источнику питания, или к земляной шине. Резистор поглощает (терминирует) сигнал, и отражения не происходит. Ближайшим аналогом этого процесса является длинный коридор — любой звук в нем порождает эхо. Но завесив торцы коридора мягкими портьерами, можно значительно ослабить эхо.
Как это выглядит в жизни? Посмотрим на фото 4. Слева от разъема для памяти виден ряд восьминогих «жучков» — резисторных сборок. Рядом с ними, левее, расположен ряд керамических конденсаторов — это и есть цепи терминации памяти. Повреждение хотя бы одного резистора, входящего в состав резисторных сборок, с большой долей вероятности приведет к неработоспособности всей платы. Найти поврежденную резисторную сборку — не такая уж и тривиальная задача, ведь сборок много, и крупными размерами они не отличаются.
Потому вооружаемся лупой и начинаем инспекцию хозяйства, чье имя созвучно с самой известной киноролью губернатора Калифорнии. Поврежденные резисторные сборки или конденсаторы меняем на аналогичные. Для их монтажа лучше всего подойдет термофен и тонкий пинцет, хотя при известной сноровке можно использовать паяльник или газовую горелку.
Узелки на память
Как на работоспособность подсистемы питания памяти, так и на стабильность системы в целом очень большое влияние оказывают электролитические конденсаторы, входящие в состав стабилизатора питания VDD. При малейших подозрениях на «не первую свежесть» их необходимо заменить.
Неисправный модуль памяти вполне может послужить причиной выгорания стабилизатора питания памяти. В связи с чем вспоминается случай. На моем рабочем столе долгое время среди прочего канцелярского хлама лежал неисправный модуль памяти. Я использовал его в качестве линейки — отрывал с его помощью корешки чеков и прочее. Случился у нас как-то аншлаг, клиентов собралось великое множество. И кто-то из них, пользуясь суматохой, стащил мою «линейку». Правда кара воришку постигла в тот же вечер — материнская плата с моей «линейкой» отказалась работать. Как, впрочем, и с родной памятью — стабилизатор питания памяти приказал долго жить. На следующее утро я с ехидным видом интересовался у молодого человека местом приобретения планки памяти с нанесенными сантиметровыми делениями. До сих пор не могу понять — неужели он надеялся, что я свою «линейку» не узнаю?
Есть такое творение рук тайваньских – материнская плата ECS L7VMM2. Иногда у нее проявляется глюк, заключающийся в отказе стартовать, мотивируемом руганью на память. Действительно, напряжение питания памяти (VDD) при замерах обычно оказывается что-то около вольта, вместо положенных 2.6 В в среднем. Что самое интересное, я так и не вник в суть бага, так как прочно усвоил, что сия проблема решается установкой перемычки (см. фото 7, зеленый прямоугольник возле мощного транзистора).
Рецепт проверен как минимум на десятке плат. Я не оставляю мысль срисовать схему и понять как суть неисправности, так и способ «лечения».
Некоторые транзисторы, невзирая на формальную кондиционность (прозваниваются как работоспособные), таковыми не являются. Особенно часто подобная специфика характерна для транзисторов производства ANPEC Electornics corporation. Как раз такой (APM2014N) запечатлен на фото 5 справа. Потому, если по всем признакам плата должна работать, но не работает, нужно попробовать заменить подозрительные «АРМ-ки» на аналоги.
Иногда от стабилизатора питания памяти питается не только память, но и другие подсистемы материнской платы, к примеру, клокер, ACPI-контроллер и прочие. Это, в свою очередь, может привести к полной неработоспособности материнской платы при повреждении упомянутого стабилизатора.
Пыль и мусор, попадая внутрь разъема DIMM, могут привести к произвольным и непрогнозируемым багам. Один единственный волосок когда-то стоил мне двух суток жизни. Это время я потратил на замену практически всех компонентов стабилизатора, перепайку половины резисторных сборок терминации и отслеживание уровня пульсаций напряжения при установке более чем одного модуля памяти. Каково же было мое удивление, когда убрав жалкую пылинку, я получил абсолютно стабильную систему.
Поведение стабилизатора питания памяти очень сильно может меняться в зависимости от количества установленных модулей памяти. Ничего странного в этом нет — два модуля в преобладающем большинстве случаев являются большей нагрузкой для стабилизатора. Это необходимо учитывать при проверке отремонтированной платы.
Отложив паяльник…
В этой статье я рассматриваю только память типа DDR. DDR2 и SDRAM DIMM остались «за бортом». Тем не менее, ничего принципиально другого в случае с ними нет. Отличаются только напряжения питания: 1.8 В в случае с DDR2 и 3.3 В для SDRAM DIMM. Кроме того, цепи терминации имеют свою специфику, которая, впрочем, не столь важна для нас. Невзирая на большой временной и технологический разрыв между этими типами памяти, даже их стабилизаторы питания весьма схожи. Схожа и методика диагностики, и способы ремонта. Я не ставлю перед собой цель написать пошаговое руководство по ремонту всех стабилизаторов памяти всех плат. Главное — понять принцип. Остальное — дело практики.