グラフィックボード修理　　注）長文

(Jo^▽^)ノぁぃ♪　　　

サブで使用するPCは、とても古いPCだが自身の勉強も兼ねて修理して・修理して 使っています。
最近サブPCの画面に時々、四角いノイズが数か所 点滅しながら現れる、時々 それも場所を変えて現れるから始末が悪い。




どこかでデータエラーが発生している事に成るが、ここで問題を切り分ける為にディスプレーの状態を確認する。
症状の出るディスプレーはDVIとミニD-SUB15ピン入力が有るが、DVI入力はメインPCが使っているので、サブPCからはミニD-SUB15ピンで接続されている。




グラフィックボードのミニD-SUB15ピンに他のディスプレーを接続して様子を見ると、他のディスプレーでも症状が出た、これで使用中のディスプレーに問題が無い事が確定した。

内蔵するグラフィックボードは、PCIe X16 のソケットに刺さっている、本体CPUからのデータ転送では「エラーチェック」してるハズだからここでのエラーの発生は考え難い、なのでグラボの故障は略確定である。
グラボの故障が確定してるなら「交換すれば良い」と言う意見も有るだろうが、最近は自身の勉強も兼ねて故障機器の「深部」まで修理に挑戦してます、基板交換では無く故障デバイスを特定して「部品交換」を目指します。


マイコン（Z80の頃）のグラフィックメモリからディスプレーへの出力回路を設計した経験から「ロジック回路」の異常が考えられる。
デジタル回路は１か０の２値で動作するが、１と０の間にスレッショルド電圧（閾値）が有る、デジタル信号が１か０に確定せず閾値近辺に有ると信号は「不定」と成る。
又デジタル回路には「ラッチ」と言う動作が有り、データが確定しない内に、時間軸方向にタイミングを合わせずラッチするとデータは不定と成る。
デジタル信号が安定せず映像にノイズが有る場合は、振幅方向か時間軸方向にエラーが有り原因は、デバイスの劣化、外来ノイズ、電源電圧の変動、ソケット等の接触不良 等様々である。

原因を特定する為に、先ずは一番怪しいグラボのとPCIeエッジコネクタの接触を確認する
グラボを外して見る。



先ずは基本の掃除して、GPUのヒートシンクを外す




PCIe の端子をCRC556で磨いてからふき取る、これで酸化膜の除去とオイルコーティングが完了した。
電源ラインを計測する為に、先ずはPCI express のエッジコネクタ ピンアサインを確認する。
電源部の拡大画像




この状態で+3.3V と +12Vの回路を追って電解コンデンサを特定する、電源で最初に寿命を迎えるデバイスは「電解コンデンサ」です、周囲温度とリップル電流から「寿命が計算出来るほど」明確な寿命です。
電解コンデンサ（デカップリング）が寿命を迎えて静電容量が減少すると、基板への入力電圧の変動を抑える事が出来ないばかりか、基板内の消費電流の変動による電圧変動も抑えられません。

アジレントのハンディLCRメータでDC12V回路の「導電性高分子アルミ固体電解コンデンサ」の測定値は 306μFなので容量低下は無い様だ。
コンデンサを基板から外し単体で計測すればESR も計測出来るが今回はそこまでしない、このLCRメータはハンディなのに10万円超えの価格で信頼性も有ります。




さて掃除が終わったのでサーマルグリスを塗り直して組み立てて動作させながら計測します。
この基板DIPの部品が少ないのでオシロのプローブ（GND側）の接続点が無いのでTP（テストポイント）を半田で立てた、後で気づいたが基板コネクタが取りつけられる金具もGNDレベルでした　ﾁｬﾝﾁｬﾝ




さて、動作中に基板を測定するが、動作中の電源電圧は略正常です、3.3Vの回路を追うとGPUが接続されている様だ。
そして、オシロで１２Vのカップリングコンデンサを計測する。




振幅方向に多少のノイズが有るがH=100mVでこの波形なら問題は無さそうです、スパイク上の波形が観測出来るが、これは測定するプローブ回りのノイズを拾っていると思われる。

続いてグラフィックDRAMの電源計測です、+1.5Vの電源は+12Vからのスイッチング電源です、入出力差が無い3.3Vからでは無い様です。
入出力の電圧差は回路に負荷が掛かります（ピーク電流の増大）




降圧コンバータの出力FETのソース＝コイルのホット側の波形では１２V ＞ -1VなのでPWMのディユーティー比は大きく、オシロでも+12Vからのスイッチング波形が観測できます、この波形からスイッチング周波数は≒280kHzですね。
1.5V回路の出力コンデンサの波形はスパイクノイズは有る物の50mV以下に抑えられているので、此処のコンデンサも略正常の範囲内です。




さて、掃除して計測してしばらく動作させるが症状が出ません、「清掃したら故障が治る」は良く有る事で、治ってしまうと原因の究明が出来ない所が残念です。