External Battery Pack: Sealed package containing rechargable cells, fuse and wiring harness. 1.2 DETAILED DESCRIPTION
Internally, the GPS 155 is divided into six printed circuit boards: the main, RF/IF altitude decoder, , interface, display, and keypad circuit boards. The block diagram in Figure 1 below shows the interrelationships between major circuits and modules within the GPS 155.
Figure 1 GPS 155 Block Diagram 1.2.1 Control/Display Unit (CDU) The Control/Display Unit is an assembly consisting of ten keycaps, keypad board, light pipes optical lens, front insert panel, vacuum fluorescent display (VFD) and board with drivers, display board shock mounting grommets and screws, housed in a die cast bezel with a dual concentric rotary switch and two knobs. The VFD is a 3 row by 20 column unit with variable intensity. This display provides excellent day and night visibility from wide viewing angles. The front panel provides function selection and alphanumeric input to the Main Board Assembly via 10 push-buttons and the dual concentric rotary knob. There are two LEDs behind each keycap, providing backlighting for night time use.
The block diagram in Figure 2 shows the interaction between components on the Control/Display Unit.
Figure 2 Control/Display Unit Block Diagram 1.2.2 Main Board Assembly The Main Board Assembly contains the CPU, operating system ROM, system memory, discrete I/O, serial communication drivers/receivers and the power supply. These items are discussed in further detail below. 1.2.2.1 Central Processing Unit (CPU) The Main Board is a microprocessor-based computer board. This board contains an Intel 80L186EB microprocessor running at 16 MHz, a plug-in read only memory chip (ROM) and random access memory chips (RAM). Data stored in RAM is maintained by a 3 volt lithium battery when the unit is switched off, and by the regulated 5 volt supply when the unit is powered on. A custom LSI is used to decode the signals from the GPS satellites. A real time clock IC is used to keep track of the date and time. Other circuits on the board are used for input/output functions such as controlling the display, reading the keypad, and controlling the receiver. Discrete input/output lines are provided for CDI course deviation, CDI to/from flag, CDI NAV flag, Super Flag, external annunciators, OBS course, and to activate the Approach mode. Serial communication lines for OBI (clock/data/sync), ARINC 429, RS422 and RS-232 (two channels) are also included. 3

The block diagram in Figure 3 below shows the interaction between the various Main Board circuits.
Figure 3 Main Board Block Diagram 1.2.2.2 Power Supply Circuits The power supply section of the Main Board supplies +60 volts for the display drivers, 12 volts, +15 volts, +5 volts (VCC), on/off circuits, and the battery charger. In addition, the main board contains comparator circuits for detecting low NiCad battery level, low memory battery voltage, and external power. The external power input is through the rear connector (J101, Figure 5) and from the AC adapter through a DC power jack located near the rear connector. Both of these sources as well as the battery input are diode isolated to prevent parallel sourcing. The unit is turned on and off by a digital latch circuit operated by a knob located on the front panel adjacent to the NavData card opening. The switching circuit is a fly-back design. The switching regulator operates at a frequency of approximately 40 KHz and uses a high efficiency switching regulator for the switching device. The high efficiency switching regulator drives a transformer that is configured in a fly-back mode. The +15 volt output is post-regulated to provide 11.75 to 12.25 volts. The +5 volt output is regulated at 4.8 to 5.2 volts. All other voltages are 20%. 4
The NiCad battery charger circuit is built around the Integrated Circuit Systems, Inc. ICS1700A rapid charge controller. This controller uses a pulsed charging system, which is in effect when external power is supplied through the rear connector. When the unit is off, the batteries are not being charged by the external supply. When the unit is connected to a wall charger, however, the batteries are trickle charged at a constant current of 125 mA. 1.2.3 RF/IF Assembly The RF/IF assembly consists of a dual conversion receiver, a frequency synthesizer, and a high precision crystal oscillator. The receiver consists of a ceramic RF filter, RF and IF amplifiers, mixers, and an IF filter. The frequency synthesizer uses the high precision oscillator as a reference frequency for the phase detector in the synthesizer. The resultant frequency is used in the mixer section to produce the first IF. After further amplification and mixing with a product of the crystal oscillator, the baseband IF is passed to the CPU Board for processing. The crystal output is also used for the system clock pulse. The RF/IF assembly is contained within a shielding fence/cover and connection to the antenna is made via a BNC connector. The RF/IF supplies +5 volts to the antennas preamplifier through this BNC connector. The block diagram in Figure 4 below shows the interaction between components on the RF/IF Assembly.

TROUBLESHOOTING CHART (cont.)
Display brightness not adjustable Annunciators & Keycaps have no backlighting Keycap backlighting not uniform Annunciators do not function Replace Pwr/Dimmer Switch (see Section 3.2.7) Replace Main Board (see Section 3.2.4) Replace Control/Display Unit (see Section 3.2.1) Replace Main Board (see Section 3.2.4) Replace Control/Display Unit (see Section 3.2.1) Replace Control/ Display Unit (see Section 3.2.1) Replace Main Board (see Section 3.2.4) No external annunciator output(s) (message, arrival, approach) Keycaps do not function properly Check connections and verify operation in Test Mode (see Section 4.3.2) Replace Main Board (see Section 3.2.4) Replace Control/Display Unit (see Section 3.2.1) Replace Main Board (see Section 3.2.4) Check wiring harness connection from rotary switch Dual concentric (rotary) knobs do not function properly to back of Control/Display Unit Replace Rotary Switch Assembly (see Section 3.2.8) Replace Control/Display Unit (see Section 3.2.1) Check connections and verify operation in Test Approach select switch not functioning properly Mode (see Section 4.3.2) Replace external switch Replace Main Board (see Section 3.2.4) Check connections and verify operation in Test OBS select switch (course select or hold) not functioning properly Mode (see Section 4.3.2) Replace external switch Replace Altitude Decoder Board (see Section 3.2.2) Replace Main Board (see Section 3.2.4) GPS reception weak or GPS Status Page shows low signal levels Replace Antenna and/or antenna cable Replace RF/IF Assembly (see Section 3.2.5) Check Date/Time Page for correct UTC time1 No GPS reception Check Position Page for close approximate starting position (within 300 nautical miles)2 Replace Antenna and/or antenna cable Replace RF/IF Assembly (see Section 3.2.5) Replace Main Board (see Section 3.2.4) Unit displays velocity when not moving3 NiCad battery life is short or NiCad battery inop Unit loses memory in spite of new memory battery Unit does not detect low battery Replace Main Board (see Section 3.2.4) Replace RF/IF Assembly (see Section 3.2.5) Replace External Battery Pack Replace Main Board (see Section 3.2.4) Replace Main Board (see Section 3.2.4)

Unit does not detect external power4 Check external power connection Replace Main Board (see Section 3.2.4)

No serial data output

Replace Main Board (see Section 3.2.4) Check connections and verify operation in Test Mode (see Section 4.3.2) Replace Main Board (see Section 3.2.4) Replace ROM (see Section 4.2) Replace Main Board (see Section 3.2.4)
No external CDI output or external CDI functions improperly
Invalid characters displayed
1If UTC Time is incorrect, unit may be reset by holding the CLR key down while turning the unit on. The unit must then be attached to an antenna, allowed to search the sky and collect new almanac data. This process may take 20-30 minutes. CAUTION: All user waypoints/settings will be lost if the unit is reset. 2The GPS 155 will eventually perform an AutoLocate and lock onto satellites, however this can add an additional 10-15 minutes to the normal lock-on time. 3Display of low velocity numbers when not moving can occur when the unit is in 2D mode and should not be considered a problem. However, this should seldom occur in 3D mode. 4The Turning Off message appears at/below approximately 9 VDC external power.
SECTION 3 DISASSEMBLY INSTRUCTIONS
To avoid damaging the GPS 155s circuit boards and assemblies, the following procedures should be carefully followed. Assembly drawings are included in Section 5 for reference (Figures 12 through 15). NOTE: The NavData card should be removed before disassembling the unit. 3.1 REMOVAL OF THE COVERS
1. Remove the two M3 x 5mm screws (211-50227-05) retaining the top cover (115-00037-00). 2. Remove the top cover by sliding it rearward approximately 1/4 until the retaining lip is fully exposed. The cover can then be lifted off the unit. 3. Carefully turn the unit over. CAUTION: The GPS 155 contains numerous static-sensitive components. Always observe proper anti-static precautions. 4. Remove the two M3 x 5mm screws (211-50227-05) retaining the bottom cover (115-00038-00). 5. Remove the bottom cover by sliding it rearward about 1/4 until the retaining lip is fully exposed. The cover can then be lifted off the unit.
NOTE: If further disassembly is required, it is a good idea (at this time) to disengage the battery pack wire from the main board (see figure 12). 11

11. Install the Control/Display Unit by reversing the steps followed in Section 3.2.1. Gently slide the CDU onto the two Main Board connectors (J100 and J102), observing proper pin alignment during the process. 12. Connect the battery pack wiring harness to the 3-pin locking connector (J800) on the Main Board (see figure12). 13. Install the top and bottom covers by reversing the steps followed in Section 3.1.
SECTION 4 SERVICE AND TESTING
4.1 MEMORY BATTERY REPLACEMENT
The GPS 155 utilizes a built-in lithium battery to maintain user waypoints/settings stored in RAM. This battery has an operational life of up to five years. Should the battery require replacement, as indicated by the Memory battery low message, disassembly of the unit will be required to access the battery clip. When replacing the memory battery, all user waypoints/settings may be lost. If this occurs the message Stored Data Lost will be displayed. The unit must then be attached to an antenna, allowed to search the sky and collect new almanac data before it will be usable again. This process may take 20-30 minutes.
1. Remove the covers as described in Section 3.1. 2. Remove the Control/Display Unit as described in Section 3.2.1. 3. Remove the four screws (211-50202-15) and spacers (233-00012-00) which secure the RF/IF Assembly to the Main Board. 4. Carefully pull the RF/IF Assembly upward, disengaging it from the Main Board Connector (J803) Place the RF/IF Assembly to the side of the unit. (NOTE: With the mounting screws removed, the cover for the RF/IF Assembly will be loose. Grip the RF/IF Assembly firmly by the sides, instead of by its cover, when lifting upward.) 5. Remove the old battery by gently pushing it toward the back of the unit and out of the battery clip. A tuning tool, or similar flat-tipped instrument, may be used to aid removal of the battery, but EXTREME CAUTION should be exercised to prevent damage to the Main Board. 6. Immediately install a new battery (positive side up) into the battery clip. 7. Secure the RF/IF Assembly to the Main Board using the four screws (211-50202-15) and spacers (233-00012-00). 8. Install the Control/Display Unit by reversing the steps followed in Section 3.2.1. Gently slide the CDU onto the two Main Board connectors (P501 and P502), observing proper pin alignment during the process. 9. Turn the GPS 155 on. 10. Press ENT to accept NORMAL mode operation. 11. Press ENT again to accept the Database Page. 12. Verify that the Memory battery low message does not appear on the Message Page by pressing the MSG key. 13. Turn the GPS 155 off and carefully turn the unit over. 14. Verify that the memory battery voltage (from test point to ground, see Figure 6) is at least 2.9 VDC. 15. Install the top and bottom covers by reversing the steps followed in Section 3.1.

ROM REPLACEMENT

If a software update is required, it may be performed by replacing the operating system ROM located on the Main Board. When replacing the ROM, all user waypoints/settings will be lost. The message Stored Data Lost will be displayed. The unit must then be attached to an antenna, allowed to search the sky and collect new almanac data before it will be usable again. This process may take 20-30 minutes. (A user data card is available to save user waypoints/settings prior to replacing the ROM. Refer to page 5 of this manual for more information.)
1. Turn the GPS 155 is turned off. 2. Remove the bottom cover as described in Section 3.1. 3. Locate the ROM in the middle of the Main Board, as shown in figure 6.
NOTE: The ROM removal tool (P/N T00-00007-00) is contoured for insertion into either of the two extraction cavities on the chip carrier socket. Remove the chip by inserting the extraction tool with the correct angle (see figure 8) and pivoting the tool on its heel against the socket.
Figure 8 ROM Tool Insertion
4. ROM Extraction Procedure: a. Orient the socket and tool as shown in figure 9.
CAUTION: Do not attempt to completely extract chip from chip carrier socket on the first extraction. Lift from one side until the corner is above the socket, then repeat the procedure on the opposite corner.
b. Insert the extraction tool into the socket so that the front angle of the tool is perpendicular to the chip carrier. NOTE: Insertion of the tool with an incorrect angle will result in damage to the chip carrier socket. The incorrect angle will bottom under the standoff rather than the bottom of the chip. c. Lower the extraction tool into the extraction cavity until it bottoms.

Figure 9 ROM Removal

d. Using a slight downward pressure, rotate the tool away from the chip carrier until the corner of the chip lifts away from the chip carrier socket. e. Repeat on opposite extraction slot and lift chip out of chip carrier socket. 5. Inspect the ROM socket to ensure that the contacts and case are in good condition. 6. Insert the new ROM into the socket so that the beveled corner of the ROM chip aligns with the beveled corner of the socket (see Figure 6). Make certain that the ROM is well seated! 7. Hold the CLR key down while rotating the power/dimmer knob clockwise from the off position. Verify that the Self Test Page is displayed (shows the software version number and copyright notice). Also, press the MSG key to verify that the Stored data lost message appears on the Message Page and the ROM failed message does not appear. (Failure to clear memory after ROM replacement can cause unpredictable operating problems.) 8. Turn the GPS 155 off. 9. Install the bottom cover by reversing the steps followed in Section 3.1. 10. Connect an outside antenna to the GPS 155, turn the unit on and allow it to recollect almanac data as described above. This process is complete when the Collecting data message is no longer displayed on the Message Page.

FINAL TEST

After completing all necessary maintenance or service, the following test procedure is provided to ensure that all GPS 155 functions are operating properly. 4.3.1 Test Equipment Required 4.3.2 Setup
1. Preset the power supply to +28 VDC. 2. Connect the positive output of the power supply to the red DC IN + jack at the back of the test panel. Connect the negative output of the power supply to the black DC IN - jack at the back of the test panel. 3. Connect the J2 and J101 wiring harness assemblies to the front of the test panel. 4. Connect the positive and negative digital multimeter leads to the HI and LO FUNCTION SELECT outputs on the front of the test panel. Set the DMM to measure DC voltage. 5. Set the CAL/NORMAL switch to NORMAL and set the GPS 150/(155/155)/GNC switch to GPS155/155. 6. Plug one end of the AC power cord into the back of the test panel and the other end into a 120VAC outlet. 7. Turn the FUNCTION SELECT switch to POWER IN. Ensure that the PANEL POWER and UNIT POWER pushbutton switches are OFF (not lighted). 8. Turn on the power supply, push the PANEL POWER switch and verify that it lights up. Push the UNIT POWER switch and verify that it lights up. 9. Monitor the POWER IN voltage with the DMM and set the power supply for +28.0 VDC. 10. Push the UNIT POWER switch to turn unit power OFF. 11. Connect the J2 and J101 wiring harness assemblies to the back of the GPS 155. 12. Push the UNIT POWER switch to turn unit power ON.
0-30 Volt DC / 3 Amp Power Supply GPS 150/(155/155)/GNC Manual Test Panel (T10-00003-02) Red and Black Cables with Banana Plugs (3 length recommended) Digital Multimeter
4.3.3 Final Test Procedure 1. Test Mode Activation / Display Test:
a. Hold the ENT key down while rotating the power/dimmer knob clockwise from the off' position. b. Verify that the GPS 155 enters test mode. There are three test patterns displayed when first activating test mode. The first test pattern illuminates all thirty-five pixels in the first character column of each row and cycles through the remaining nineteen character columns. The second test pattern illuminates the first column of pixels in each of the 20 character columns and cycles through the remaining four pixel columns. The third test pattern illuminates the first row of pixels in each of the three character rows and cycles through the remaining six pixel rows.

o. Rotate the inner function knob clockwise to select SYNC.
n. Rotate the outer function knob counterclockwise until DATA flashes.
m. Rotate the inner function knob to select HIGH. Verify that the DMM voltage is greater than 4.5 VDC.
k. Turn the FUNCTION SELECT switch on the test panel to position #15.
j. Rotate the inner function knob clockwise to select DATA.
i. Rotate the outer function knob counterclockwise until CLOCK flashes.
h. Rotate the inner function knob to select HIGH. Verify that the DMM voltage is greater than 4.5 VDC.
g. Rotate the outer function knob clockwise until LOW flashes. Verify that the DMM voltage is less than 1.0 VDC.
f. Turn the FUNCTION SELECT switch on the test panel to position #14.
e. Rotate the inner function knob clockwise to select CLOCK.
d. Rotate the outer function knob clockwise until VALUE is flashing.
b. Rotate the outer function knob clockwise to display the OBI Test Page:

a. Press the CRSR key.

d. Rotate the inner function knob clockwise to select OUT OF VIEW. Verify that the DMM voltage is greater than 26.5 VDC.
c. If necessary, rotate the inner function knob to select IN VIEW. Verify that the DMM voltage is less than 0.25 VDC.
b. Turn the FUNCTION SELECT switch on the test panel to position #4.
Rotate the outer function knob clockwise until LOW flashes. Verify that the DMM voltage is less than 1.0 VDC.
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b. Turn the FUNCTION SELECT switch on the test panel to position #5.
a. Rotate the outer function knob until the Annunciator Test Page is displayed:
e. Verify that the I/O Test Page indicates A429 OK.
d. Verify that the I/O Test Page indicates RS422 OK.
c. Verify that the I/O Test Page indicates CH 1 OK and CH 2 OK.
b. Rotate the outer function knob until the I/O Test Page is displayed:
o. Rotate the outer function knob clockwise to select the ARRVL annunciator test.
This test exercises each altitude data line individually. Most altitude codes presented will be invalid, however, ALTITUDE DECODER LINE SELECT switch positions C1(input line C1 valid) and C2 (input line C2 valid) indicate altitude readings of -800 and -1000 feet, respectively.
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a. Rotate the outer function knob until the Altitude Decoder Test Page is displayed:
f. Toggle OBS HOLD switch on test panel to down position. Verify that the External Switches Test Page indicates HOLD OFF.
e. Toggle OBS HOLD switch on test panel to up position. Verify that the External Switches Test Page indicates HOLD ON.
d. Toggle APPR SELECT switch on test panel to down position. Verify that the External Switches Test Page indicates APPR OFF.
c. Toggle APPR SELECT switch on test panel to up position. Verify that the External Switches Test Page indicates APPR ON
b. Rotate the outer function knob until the External Switches Test Page is displayed:
q. Rotate the inner function knob to turn the ARRVL annunciator ON. Verify that the DMM voltage is less than 0.3 VDC.
p. With the ARRVL annunciator OFF, verify that the DMM voltage is greater than 4.5 VDC.
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a. Turn the GPS 155 OFF. b. Insert a Jeppesen NavData card. c. Turn the GPS 155 ON normally, without entering test mode. Verify that the GPS 155 passes its self test. A failure is indicated by one of the messages listed in Section 2.2. d. Verify that the GPS 155 correctly reads the NavData card and indicates the type, effective date and expiration date. e. Press the ENT key and verify that the Satellite Status Page is displayed. f. Press the MSG key and verify that the Message Page is displayed. g. Press the Direct To key and verify that the GO TO Page is displayed. h. Rotate the inner function knob to select a letter or number on the display. i. Press the CLR key and verify that the selected letter/number disappears. j. Press the NRST key. Verify that a Nearest Waypoint Page is displayed and the annunciator next to the SET key is on.
k. Press the SET key. Verify that a Set-up Page (Satellite Status Page) is displayed and the annunciator next to the SET key is on. l. Press the RTE key. Verify that a Route Page is displayed and the annunciator next to the RTE key is on. m. Press the WPT key. Verify that the Select Waypoint Type Page is displayed and the annunciator next to the WPT key is on. n. Press the CRSR key and verify that APT? flashes. o. Rotate the outer function knob clockwise and verify that VOR? flashes. p. Press the NAV key. Verify that a Navigation Page is displayed. q. Turn the GPS 155 OFF.
15. Satellite Tracking Test: The Satellite Tracking Test ensures that the GPS 155 has current almanac information and is able to lock onto a sufficient number of satellites to provide a position. This test also verifies that the signal strength of the satellites received is at an acceptable level.
a. Turn the GPS 155 off. b. Connect the unit to a GA 56 antenna mounted outside with a clear view of the sky, through a coax with a 10 dB 1 dB cable loss @ 1.5 GHz. NOTE: Attenuation pads must not be used since the unit supplies the GA 56 with DC power. A 10 dB cable is available through GARMIN (P/N 320-00088-00). c. Turn on the GPS 155. Go to the Satellite Status Page (see Pilots Guide for instructions). d. Allow the unit to lock onto the satellites. If the unit has current almanac data, it will list the visible satellites on the row labeled SAT and will begin acquiring satellites in a period of a few minutes. If the unit indicates SEARCH SKY, instead of ACQUIRING, it must search the sky for available satellites and collect almanac data. A search the sky operation may take 20-30 minutes to complete. e. The unit must enter 3D navigation mode, upon completion of acquiring or search the sky operations. f. The unit must display the following: 1) 4 satellites with signal strength of 3 or greater. 2) The average signal strength on satellites above 20 elevation shall be greater than or equal to 3.5 (see Pilots Guide for instructions). Satellites that are acquiring should not be included in the average signal strength calculation.

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Figure 11 J101 Rear Connector Pinout Definition

GPS STATOR F

ARINC 429 IN A ARINC 429 IN B GPS STATOR D
GPS OBI SYNC RS-232 OUT 1 AIRCRAFT POWER (10-33 VDC) GROUND RS-422 IN LO
GPS D-BAR LEFT + GPS TO + GPS FLAG + GPS FLAG GPS D-BAR RIGHT + GPS FROM + GPS OBI CLOCK GPS OBI DATA GPS APPROACH ARM LOW GPS SUPER FLAG HIGH RS-422 IN HI GPS ARRIVAL ALARM LOW GPS APPROACH ACTV LOW GPS ROTOR C ARINC 429 OUT B ARINC 429 OUT A RS-232 IN 1 RS-232 IN 2 RS-232 OUT 2 GPS MESSAGE ACTV LOW

DESCRIPTION

SECTION 5 ILLUSTRATED PARTS LIST
5.1 LIST OF REPLACEABLE PARTS
The table below lists the parts which are available to authorized maintenance shops.
User Data Card Rechargeable NiCad Battery Pack Control Display Unit TSOd RF/IF Assembly w/BNC Connector Bottom Cover, with Pawl Latch Power/Dimmer Switch w/Flex Ckt. Cable Rotary Switch Assy. w/Wiring Harness Display Board Assy. Main Board Assy. Interface Assy. Altitude Decoder Board RG dB Cable @ 1.5 GHz Lithium Cell, 2032 Wall Charger / AC Adapter Wall Charger / AC Adapter Knob, Inner, (w/ set screws) Knob, Outer Knob, Power Dimmer, with shaft Programmed EPROM ROM Removal Tool 010-10032-03 011-00067-00 011-00127-00 012-00091-00 011-CS031-00 011-CS032-00 011-CS033-00 012-00029-00 012-00089-00 012-00031-01 012-00090-00 320-00088-00 360-00003-01 362-00010-00 362-00014-00 430-00002-00 430-00004-00 430-00010-00 541-B0034-00 T00-00007-00

ASSEMBLY DRAWINGS

The following assembly drawings are provided for part identification and to aid in assembly/disassembly of the GPS 155. Figure 12

211-50227-05

GPS 155 Assembly Drawing (View 1)

211-63234-08