Toepassing: Testen met de Retro Chip Tester Professional (deel 2)

In mijn vorige blog zijn TTL en TTL LS IC's getest met de Retro Chip Tester (RCT) Professional. In deze blog komen de resultaten van o.a. een selectie CMOS IC's aan bod. CMOS staat voor Complementary Metal Oxide Semiconductor. Dit is een halfgeleider techniek die gebruik maakt van metaaloxide-veldeffect transistoren. In tegenstelling tot de stroom gestuurde TTL IC's zijn de CMOS ingangen spanning gestuurd en zouden dus probleemloos getest moeten kunnen worden door de RCT.

De Hoge en lage uitgangsspanningen zijn bij een 5V voedingsspanning anders gedefinieerd dan bij TTL: voor CMOS IC's geldt dat de uitgangsspanning groter of gelijk aan 4,95V dient te zijn bij een logische H (1) en kleiner of gelijk aan 0,05V bij een logische L (0).

CMOS IC's zijn trager dan TTL IC's en veel gevoeliger voor statische ladingen.

Testresultaten CD/HEF/MC CMOS serie.

HEF4001BP	4x 2-input NOR	Philips	1991	Chip OK
HCF4011BE	4x 2-input NAND	SGS	1993	Chip OK
MC14012BCP	2x 2-input NAND	Motorola	1978	Chip OK
MC14013BCP	2x D FF S/RS	Motorola	1981	Chip OK
HEF4016BP	4x analog switch	Philips	1984	Chip OK
HEF4017BP	4-bit dec counter	Philips	1986	Chip OK
HEF4018BP	5-stage Johnson counter	Philips	1979	Chip OK
MC14023BCP	3x 3-input NAND	Motorola	1978	Chip OK
CD4026BE	Decade counter 7-seg	RCA	1979	Chip Failed
HEF4027BP	2x J-K FF S/RS	Philips	1979	Chip OK
HEF4030P	4x 2-input XOR	Philips	Geen datecode	Chip OK
HCF4040BE	12-bit counter	STMicroelectronics	1991	Chip OK
HEF4042P	4x latch	Philips	Geen datecode	Chip OK
HEF4046BP	2x 3-input NOR/INV	Philips	1988	Chip OK
HEF4049BP	6x inverter	Philips	1975	Chip OK
HEF4050BP	6x buffer	Philips	1979	Chip Failed (2x)
HEF4066BP	4x analog switch	Philips	1980	Chip OK
CD4069UBE	6x inverter	RCA	1974	Chip OK
HEF4071BD	4x 2-input OR	Philips	1972	Chip OK
HEF4072P	2x 4-input OR	Philips	1979	Chip OK
HCF4093BE	2x 2-input NAND	STMicroelectronics	1991	Chip OK
HEF40097BD	2/4-bit buffer	Philips	1985	Chip OK
HEF40098BP	2/4-bit buffer INV	Philips	1988	Chip OK
40106BP	6x inverter ST	Philips	1984	Chip OK
HEF40193BP	4-bit bin counter	Philips	1989	Chip OK
HEF4528BP	Multivibrator	Philips	1988	Niet mogelijk
HEF40097BD	Shift register	Philips	1978	Chip OK

4016

De HEF4016 (analoge schakelaar) wordt alleen digitaal getest. In de professionele testwereld zou b.v. ook de uitgangsweerstand worden gemeten als functie van de ingangsspanning zoals in onderstaande opstelling met externe spanning- en stroombronnen.

4026

De RCT geeft aan dat bij IC 4026 (een decade teller met 7-seg display uitgang), de 7 segment display uitgangen A, D, E en F defect zijn (altijd laag): C01HHHLGHHHHH00V

De letter C op pin 1 geeft aan dat hier een clock signaal wordt aangeboden.

Metingen bevestigen de uitkomst van de RCT. De Chinese IC tester kan dit IC niet testen. 

4050

Bij de 4050 (6 voudige buffer) blijken enkele uitgangen defect en ook de Chinese IC tester geeft aan dat dit IC defect is.

4528

Zoals ook bij de TTL IC's kan het IC 4528 (multivibrator) niet worden getest op beide testers.

40097

Het 40097 IC kan niet op de Chinese IC tester worden getest. Alhoewel er na de keuze "CD40" 3 cijfers ingevoerd kunnen worden kan simpelweg geen 0 worden gekozen voor het eerste cijfer. Dit is een duidelijke tekortkoming in de bediening.

De RCT richt zich voornamelijk op oude IC's, maar hoe zit het dan met moderne high-speed CMOS IC's, zoals de HC serie?

Testresultaten HC serie (High-Speed CMOS)

SN74HC00N	4x 2-input NAND	Texas Instruments	2021	Chip OK
74HC04	6x inverter	Chinese kloon	2018	Chip OK
SN74HC08	4x 2-input AND	Texas Instruments	2020	Chip OK
SN74HC175N	4-bit D FF	Texas Instruments	2017	Chip OK
SN74HC245	8x buffers	Texas Instruments	2021	Chip OK
CD74HC4017 (4017)	4-bit dec counter	Texas Instruments	2018	Chip OK
CD74HC390E	2x 4-bit dec counter	Texas Instruments	2018	Chip OK
SN74HC541N	8x buffers	Texas Instruments	2021	Chip OK
SN74HC595	8-bit shift reg.	Chinese kloon	2018	Chip OK
CD74HC597	8-bit shift reg.	Texas instruments	2004	Chip OK

Hier testen alle moderne IC's OK, ook de goedkope bij AliExpress gekochte Chinese IC klonen functioneren prima.

Als de CD74HC4017 in de Comparelist.html database wordt opgezocht, wordt deze niet gevonden, terwijl deze wel als 4017 getest kan worden. De verwijzing van de CD74HCxxxx  serie kan wellicht nog in deze database worden opgenomen.

Testresultaten DRAM

MN4164P-15A

DRAM 64k x 1

Matsushita

1983

Chip OK

De test cyclus die hier wordt doorlopen bij de standaard instellingen is:
Checking 0, 1, 0101..., 1010..., rnd(2)
De totale testtijd voor dit IC is 1:01, gemiddeld circa 12.4 sec. per cyclus.
In het instellingen menu kunnen de March Y en March U geheugentesten worden toegevoegd, als beide worden aangezet dan bedraagt de totale testtijd 2:48.
Met March Y kunnen fouten als "Address-Decode Fault" (AF), "Stuck-At Fault" (SAF), "Transition Fault" (TF) en sommige "Coupling Faults" (CF) worden opgespoord.
Met March U kunnen niet aan elkaar gelinkte geheugen fouten worden opgespoord.
Al deze mogelijkheden maken het testen van de geheugen IC's zeer betrouwbaar.

Testresultaten SRAM

AS6C1008 (xx1024)

SRAM 128k x 8

Alliance

2021

Chip OK

Bovenstaande IC codering is een voorbeeld van dat het niet altijd direct duidelijk is met welke RCT selectie een IC gemeten kan worden. Met de bijgeleverde database "Comparelist.html" kan dit IC worden opgezocht en wordt aangegeven met welk type gemeten moet worden, in dit geval de xx1024.

Testresultaten ROM

901229-03 (2364 8k x 8, 24p)	Commodore 1541 fdd (Active states L=20)	MOS	1985	CRC32: 9126E74A
310654-03 (27256 32k x 8, 28p)	Commodore 1571 fdd	MOS	1985	CRC32: 3889B8B8
318045-01 (27256 32k x 8, 28p)	Commodore 1581 fdd	MOS	1987	CRC32: 113AF078
251913-01 (23128 16k x 8, 28p)	C64 Basic 2r2 / Kernal (Active states L=20, 22 H=27)	MOS	1985	CRC32: 0010EC31
318018-02 (23128 16k x 8, 28p)	C128 Basic 7.0 low	MOS	1985	CRC32: 6AAAAFE6
318019-02 (23128 16k x 8, 28p)	C128 Basic 7.0 high	MOS	1985	CRC32: D551FCE0
318020-03 (23128 16k x 8, 28p)	C128 Basic 7.0 / Kernal	MOS	1985	CRC32: 1E94BB02
390059-01 (2364, 8k x 8, 24p)	C128 Character US	MOS	1985	CRC32: 6AAAAFE6
Amstrad (232000, 256k x 8, 32p)	NC100 firmware v1.06 English	(Amstrad)	1992	CRC32: 849884F9

De ROM's kunnen worden herkend op basis van de CRC32 door plaatsing van het bestand customcrc32.txt en het index bestand customidx.bin op de SD kaart van de RCT. Het txt bestand kan verder worden uitgebreid door extra regels toe te voegen en het index bestand opnieuw te genereren met het programma customcrc32.exe.

Voorbeeld van herkenning van een C128 ROM.

Testresultaten EEPROM

W27C512	64k x 8 C64 Pika Cartridge	Winbond		CRC32: 3CBD64C6
AT27C512R	64k x 8 C64 Ultimate Diag. Test Cart.	Atmel	2020	CRC32: 633A951A
AT28C16 (2716)	2k x 8 (onbekende inhoud)	Atmel	2005	CRC32: DB79A334
AT28C16 (2716)	2k x 8 (onbekende inhoud)	Atmel	2012	CRC32: C3DD91A9
AT28C16E (2716)	2k x 8 (onbekende inhoud)	Atmel	1990	CRC32: B9173830
AT28C16 (2716)	2k x 8 (onbekende inhoud)	Atmel	2013	CRC32: 61574F2D
AT28C16 (2716)	2k x 8 (onbekende inhoud)	Atmel	1985	CRC32: 881E2701

Wanneer een van de AT28C16 (als test) met opzet 180 graden gedraaid in de ZIF voet wordt geplaatst is aan de dimmende verlichting van het display te zien dat er redelijk veel stroom wordt getrokken. Door de begrenzingen (weerstanden en Zener dioden) levert dit geen schade op aan het IC of de RCT.

Wanneer de OK knop langer dan 1 seconde wordt ingedrukt, wordt de inhoud van een ROM opgeslagen op de SD kaart. Als bestandsnaam wordt de CRC32 uitkomst gebruikt.

Testresultaten EPROM

D27256	32k x 8	Intel	1986	CRC32:1B43EABD (leeg)
D27256	4x 2-input NOR	Intel	1986	CRC32:1B43EABD (leeg)
D27256	6x inverter	Intel	1986	CRC32:1B43EABD (leeg)
M27C256B	C64 JIFFY / JAFFY	STMicroelectronics	?	CRC32: B141FAD6

Opvallend is dat wanneer het IC D27256 met lege inhoud verkeerd wordt geplaatst (180 graden gedraaid), een andere CRC32 wordt weergegeven: 4F65CB62. Er is dus geen indicatie dat het IC verkeerd is geplaatst, ook wanneer er geen IC wordt geplaatst wordt de CRC32 van een leeg IC weergegeven. Er kan niet worden bepaald of de EPROM geheel of gedeeltelijk defect is.

Overige IC's

Onder menu Logic > Misc Logic Tests 2 zijn IC's te vinden zoals Transitor arrays, Darlington arrays, Opamps en een tweetal Commodore PLA's, Mijn C128 PLA 315012-01 kan niet gemeten worden omdat deze maar liefst 48 pinnen heeft en dus niet in de voet past. Ook een SN754410NE kan niet worden getest.

Testresultaten overige IC's

ULN2003L	7x Darlington array	Unisonic	2020	OK
ULN2803APG	8x Darlington sink driver	Toshiba	2020	OK
741HC	Opamp	Fairchild	1975	OK
315012-01	C128 PLA	MOS	1986	Niet mogelijk
CA3086	NPN transistor array	RCA	1990	Chip Failed
SN754410NE	4x Half-H driver	Texas instruments	2013	Niet mogelijk

741HC

IC's in TO behuizingen kunnen ook worden getest, zoals deze 741 Opamp in TO-99 behuizing.
Let bij het buigen van de pinnen op de juiste pin volgorde. Het metalen lipje geeft bij dit IC pin 8 aan.

CA3086
De RCT geeft de volgende foutcode aan bij het testen van de CA3086 L001L10L10L10L

Dit zou een defect aan de transistor tussen pin 1 2 en 3 betekenen. Echter wanneer deze transistor wordt aangesloten op een transistor tester blijkt deze wel te functioneren. Wellicht heeft de RCT nog een probleem met het correct testen van dit IC.

De transistor op pin 1, 2 en 3 aangesloten op een transistor tester,
geeft een correct functionerende NPN transistor aan.

Update 28-02-2022: Naar aanleiding van mijn feedback heeft de ontwerper van de RCT Stephan Slabihoud de test bekeken en vastgesteld dat de basis stroom te laag was om de transistor te verzadigen. Hij heeft de test aangepast en vanaf firmware versie 0.22 kan dit IC correct worden getest.

Testresultaten displays

Een heel andere mogelijkheid is het testen van cijfer/tekst displays. Deze mogelijkheid is te vinden onder het menu: Logic > Misc Tests.

A	745-007 (TIL311)	Dialco	1979	OK
B	HDSP-2000	HP	1988	Niet mogelijk
C	HP5082-7466	HP	1983	Niet mogelijk
D	QDSP-6061	HP	2016	Niet mogelijk
E	HPDL1414 (DL1414)	HP	1993	OK
F	FND507 (1x7 seg, 10p, CA:3,8)	(Korea)	1984	1defect van 3
G	ACD8143	ADH-Tech	1983	Niet mogelijk
H	KW2-561CGA (2x7 seg, 18p, CC:13,14)	Lucky Light	2019	OK
I	KW2-561ASA (2x7 seg, 18p, CA:13,14)	Lucky Light	2019	OK
J	5621AS-1 (2x7 seg, 18p, CC:13,14)	XLITX	2019	OK
K	HDSP-523G (2x7 seg, 18p, CC:13,14)	Avago	2018	OK
L	SA56-11EWA (1x7 seg, 10p, CA:3,8)	Kingbright	2016	OK
M	TDSR5150 (1x7 seg, 10p, CA:3,8)	Vishay	2018	OK

Door de lage stroom lichten bij de 7 segment displays alleen de "high brightness" varianten zichtbaar op.

HDSP-2000

Dit is een 4 cijferig alfanumeriek display (14 pins).

HP5082-7466 en QDSP-6061

Dit zijn vijf cijferige bubble displays en worden niet ondersteund.

HPDL1414

Het resultaat van dit IC is altijd "Chip OK" of er nu wel of geen display is geplaatst of verkeerd is geplaatst. De correcte werking dient van het display zelf afgelezen te worden. Van links naar rechts wordt achtereenvolgens getoond: 0 1 2 3 gevolgd door L M N O.

FND507

Van dit 7 segment display was er 1 defect, foutcode: HH1HHHH1LH. De L op positie 9 geeft aan dat segment f defect is. Dit is ook door meting bevestigd.

ACD8143

Dit is een tweevoudig 3 kleuren 7 segment display (14 pins) en wordt niet ondersteund.

Conclusie

De RCT blijkt een goedkope en betrouwbare tester te zijn waar zeer veel uiteenlopende IC's mee getest kunnen worden. Vooral op het gebied van de oudere IC's (RAM/ROM) die niet meer op moderne testers getest kunnen worden, onderscheid deze tester zich van andere.

Handig bij reparatie van oude (spel)computers of andere retro hardware.
De uitstekende handleiding van maar liefst 185 pagina's (versie 2022-02-05), geeft ook goed aan waar valkuilen kunnen zitten tijdens het meten, waar op te letten en wat de beperkingen zijn van de RCT tester.

De basis van deze test was mijn verzameling (oude) IC's. Uiteraard zijn er nog veel meer mogelijkheden op deze RCT tester aanwezig waar ik nog niet op ben ingegaan zoals de vele conversie printplaatjes die in de ZIF voet gestoken kunnen worden waardoor er nog veel meer getest kan worden. De tester wordt bovendien steeds uitgebreid met nieuwe mogelijkheden en van tijd tot tijd verschijnt er dan nieuwe software zoals de mogelijkheid om oude EPROM's te kunnen programmeren vanaf firmware versie v.20.

Alle IC's gaan een keer stuk, het moment waarop deze defect raken is afhankelijk van zeer veel verschillende oorzaken. Door het steeds opwarmen en afkoelen van een IC kan een mechanische spanning op het silicium kristal ontstaan waardoor deze kan breken. Wordt een IC ongebruikt opgeslagen dan gaat deze dus langer mee dan wanneer gebruikt. Er zijn ook tal van andere oorzaken, zoals ionen dispersie uit het substraat of chemische processen die leiden tot hogere weerstandswaarden of onderbrekingen. Complexe IC's met hele kleine afmetingen zullen eerder defect raken dan de simple logica IC's uit de jaren 70 die ook nog in verhouding een veel groter silicium kristal hebben.

Het oudste IC uit mijn collectie is bijna 50 jaar oud en functioneert nog prima! Uit zo'n 100 geteste IC's bleken er maar 5 echt defect, dat had ik niet verwacht en heb mijn prognose over de verwachte levensduur van IC's naar boven bijgesteld...