Dati PCB - Circuito di rilevazione nel sistema di progettazione inversa della scheda PCB

Sull'ignoto circuiti stampati,quando un ingegnere elettronico esegue la progettazione o la manutenzione inversa di apparecchiature elettroniche, prima deve capire la relazione di connessione tra i componenti. Pertanto, è necessario misurare e registrare il rapporto di connessione tra i perni di ogni componente sul Scheda PCB. Il metodo semplice è quello di impostare il multimetro all'ingranaggio "cicalino di cortocircuito", misurare il collegamento tra i perni coppia per coppia con due penne di prova, e poi registrare manualmente l'on/stato spento tra le "coppie pin". Al fine di ottenere un insieme completo di relazioni di connessione tra tutte le "coppie di pin", le "coppie di pin" da testare devono essere organizzate secondo il principio di combinazione. Quando il numero di componenti e pin sul PCB è grande, il numero di "coppie di pin" che devono essere misurati sarà enorme. Ovviamente, se questo lavoro è eseguito manualmente, il carico di lavoro della misurazione, La registrazione e la correzione saranno molto grandi. Inoltre, la precisione di misura è bassa. Come tutti sappiamo, quando il valore di impedenza resistiva tra i due cavi di prova del multimetro generale è alto fino a circa 20 ohm, il cicalino suonerà ancora, indica che si tratta di un canale. Al fine di migliorare l'efficienza di misurazione, è necessario ottenere la misurazione automatica, Registrazione e correzione delle "coppie pin" dei componenti. Per questo motivo, L'autore ha progettato un rilevatore di percorso controllato da un microcontrollore come dispositivo di rilevamento front-end, e progettato un insieme di potenti software di misurazione e navigazione per l'elaborazione back-end, Realizzare congiuntamente la misura automatica e la misura del rapporto di percorso tra i perni dei componenti sul Scheda PCB. Registra. Questo articolo discute principalmente l'idea di progettazione e la tecnologia del circuito di rilevamento del percorso per realizzare la misura automatica. La premessa di realizzare la misura automatica è quella di collegare i perni del componente in prova al circuito di rilevazione. Per questo dispositivo di rilevamento, impostare più teste di misura, che sono condotti fuori attraverso cavi. Le teste di misura possono essere collegate a vari dispositivi di prova per stabilire collegamenti con i perni del componente. Il numero di pin determina il numero di pin collegati al circuito di rilevamento nello stesso lotto. Poi, sotto controllo del programma, il rivelatore incorpora le "coppie di pin" in prova nel percorso di misura uno per uno secondo il principio di combinazione. Nel percorso di misura, il on/Lo stato spento tra la "coppia pin" è presentato come se ci sia resistenza tra i pin, e il percorso di misura lo converte in una quantità di tensione, in tal modo giudicando il/off relazione tra loro e registrazione .

Il Scheda PCB circuito di rilevamento del percorso based on this idea should mainly realize three functions:
1) Automatically select the "pin pair" to be tested and measure; 2) Automatically determine the path relationship between "pin pairs"; 3) Automatically record the measurement results.

2. Automatic selection and measurement of tested pin pairs
2.1 Automatic switching of the tested pin pair
In order to enable the detection circuit to select different pins for measurement according to the combination principle from the many measuring heads that have been connected to the pins of the components, l'array di commutazione corrispondente può essere impostato, e diversi interruttori possono essere attivati/spento dal programma per commutare i pin dei componenti. nel canale di misura per ottenere il suo/relazione off. Poiché il valore misurato è una tensione analogica, un multiplexer analogico dovrebbe essere usato per formare un array switch. La figura 1 mostra l'idea di utilizzare l'array degli interruttori analogici per commutare i pin misurati.

2.2 Misurazione del/relazione off
The closing or not of the analog multiplex switch is controlled by the program through the decoding circuit, e solo un interruttore può essere chiuso contemporaneamente tra i due interruttori analogici I e II allo stesso tempo. Per esempio, per rilevare se esiste una relazione di canale tra la testa di misura 1 e la testa di misura 2, chiudere gli interruttori I-1 e II-2, e formare un canale di misura tra il punto A e la massa attraverso teste di misura 1 e 2. Se è un canale, Quindi la tensione al punto A è VA=0; se è un circuito aperto, then VA>0. Il valore di VA è la base per valutare se esiste una relazione di percorso tra le teste di misura 1 e 2. In questo modo, il on/La relazione off tra tutti i pin collegati alla testa di misura può essere misurata in un istante secondo il principio di combinazione. Poiché questo processo di misurazione viene eseguito tra i perni dei componenti bloccati dal dispositivo di prova, La chiamo misurazione in-clamp. Se i pin del componente non sono ritagliabili, devono essere misurati con cavi di prova. Collegare un cavo di prova a un canale analogico, e l'altro a terra. In questo momento, finché l'interruttore di comando I-1 è chiuso, la misurazione può essere effettuata, che è chiamata misurazione penna-penna. È inoltre possibile completare la misurazione tra tutti i perni bloccabili della testa di misura collegata e i perni non serrabili toccati dal cavo di prova di messa a terra in un istante. In questo momento, è necessario controllare la chiusura degli interruttori del canale I a sua volta, e gli interruttori del canale II sono sempre aperti. , Questo processo di misurazione può essere chiamato misurazione a clip.

3. Judgment of pathway relationship
3.1 Proposition of Threshold Voltage
If VA is used as the measured voltage, teoricamente, quando VA=0, dovrebbe essere un circuito aperto, and when VA>0, dovrebbe essere un circuito aperto, e il valore di VA varia con il valore di resistenza tra i due canali di misura. Tuttavia, poiché il multiplexer analogico stesso ha un RON di resistenza non trascurabile, dopo la formazione del percorso di misura, se è un sentiero, VA non è uguale a 0, ma uguale alla caduta di tensione su RON. Poiché lo scopo della misura è solo quello di conoscere il/off relationship, non è necessario misurare il valore specifico di VA. A tal fine, è necessario solo utilizzare un comparatore di tensione per confrontare se VA è maggiore della caduta di tensione su RON. La tensione di soglia del comparatore di tensione è impostata pari alla caduta di tensione attraverso RON, e l'uscita del comparatore di tensione è la misura, che è una quantità digitale che può essere letta direttamente dal microcontrollore.

3.2 Determination of threshold voltage value
The experiment found that there are individual differences in RON, ed è anche correlato alla temperatura ambiente, Quindi la tensione di soglia caricata deve essere impostata uno per uno con i canali analogici chiusi, che può essere ottenuto programmando il D/Un convertitore. Il metodo è quello di chiudere sequenzialmente le coppie di switch I-1, II-1; I-2, II-2; ……; I-N, II-N; Il numero inviato aumenta da piccolo a grande, e l'uscita del comparatore di tensione è misurata in questo momento. Quando l'uscita del comparatore di tensione cambia da 1 a 0, i dati in questo momento corrispondono a VA. Misura VA quando ogni canale è acceso, che è la caduta di tensione attraverso RON quando una coppia di interruttori è chiusa. Per interruttori multiplex analogici ad alta precisione, le differenze individuali in RON sono piccole, così metà della VA misurata automaticamente dal sistema può essere approssimata come i dati corrispondenti della caduta di tensione sul rispettivo RON della coppia di interruttori, che è, Dati di soglia per interruttori analogici.

3.3 Dynamic Setting of Threshold Voltage
Build a table using the threshold data measured above. Durante la misurazione nella clip, i dati corrispondenti sono presi dalla tabella in base al numero dei due interruttori chiusi, e la loro somma è inviata alla D/Un convertitore per formare una tensione di soglia. Per la misurazione della clip a penna e la misurazione della penna, poiché il canale di misura passa solo attraverso l'interruttore analogico di No. 1, devono essere caricati solo i dati di soglia di un interruttore. Inoltre, because the circuit itself (D/Un convertitore, comparatore di tensione, ecc.) has errors, e c'è una resistenza di contatto tra il dispositivo di prova e il perno in prova durante la misurazione effettiva, la tensione limite effettiva di carico deve essere compresa entro la soglia determinata con il metodo di cui sopra. Sulla base, viene aggiunto un importo di correzione per evitare di giudicare erroneamente il percorso come circuito aperto. Tuttavia, La tensione di soglia aumentata sommergerà la piccola resistenza, che è, la piccola resistenza tra i due perni è giudicata come un canale, quindi l'importo di correzione della tensione di soglia dovrebbe essere ragionevolmente selezionato in base alla situazione reale. Attraverso esperimenti, Il circuito di rilevamento può determinare con precisione la resistenza tra i due pin con un valore di resistenza superiore a 5 ohm, e la sua precisione è significativamente superiore a quella del multimetro.

4. Several special cases of measurement results
4.1 Influence of Capacitance
When a capacitor is connected between the tested pins, dovrebbe essere in una relazione a circuito aperto, ma il condensatore è caricato dal canale di misura quando l'interruttore è chiuso, e i due punti di misura sono come un canale. In questo momento, il risultato di misura letto dal comparatore di tensione è percorso. Per questo tipo di fenomeno di percorso falso causato dalla capacità, Per risolverlo possono essere utilizzati i seguenti due metodi: aumentare opportunamente la corrente di misura per accorciare il tempo di ricarica, in modo che il processo di ricarica finisca prima di leggere i risultati della misurazione; aggiungere il software di test per controllare il segmento dei percorsi veri e falsi.

4.2 Influence of Inductance
If there is an inductance connected between the tested pins, dovrebbe essere una relazione a circuito aperto, ma perché l'impedenza di resistenza statica dell'induttanza è molto piccola, il risultato misurato da un multimetro è sempre un circuito aperto. Contrariamente al caso della misura della capacità, al momento in cui l'interruttore analogico è chiuso, a causa della forza elettromotrice indotta nell'induttanza, l'induttanza può essere giudicata correttamente utilizzando la velocità di acquisizione veloce del circuito di rilevamento. Ma questo contraddice il requisito di misura della capacità.

4.3 Effects of analog switch jitter
In the actual measurement, Si è scoperto che l'interruttore analogico ha un processo stabile dallo stato aperto allo stato chiuso, che si manifesta come la fluttuazione della tensione VA, che rende incoerenti i risultati iniziali della misurazione. Conferma di nuovo.

4.4 Confirmation and recording of measurement results
Considering the above situations, per adattarsi a diversi oggetti misurati, Il diagramma a blocchi software conferma e registra i risultati delle misurazioni. Al fine di eliminare l'influenza degli elementi capacitivi e dello switch jitter analogico, il tempo di misurazione deve essere esteso, ed eliminare l'influenza degli elementi induttivi, è necessario utilizzare la forza elettromotrice indotta per determinare in brevissimo tempo. Due contatori sono impostati in questo programma: il contatore del numero di passaggi e il contatore dell'interruttore. Lo scopo di impostare il numero di passaggi N è quello di eliminare l'effetto di falso passaggio causato dalla carica del condensatore nel momento in cui l'interruttore analogico è chiuso. Questo è, quando si accumulano i N tempi di passaggio, la carica del condensatore è generalmente completata, e poi è confermato che i punti misurati sono passaggi. Lo scopo di impostare il numero di circuito aperto n è quello di eliminare l'interferenza causata dal jitter dell'interruttore analogico. Generalmente, quando i risultati di n tempi di circuito aperto sono misurati continuamente, indica che il jitter dell'interruttore analogico è terminato, e può essere confermato come circuito aperto. Tuttavia, perché la forza elettromotrice indotta dell'induttanza diminuisce rapidamente nel momento in cui l'interruttore analogico è chiuso, se entrambi i risultati della seconda e della seconda misura sono a circuito aperto, è confermato come circuito aperto. Poiché diverse situazioni si contraddicono, i valori del contatore e del ritardo sono determinati in funzione della situazione reale sulla base della ponderazione delle tre situazioni. Naturalmente, quando si utilizza la procedura di cui sopra per giudicare, se c'è una piccola resistenza, piccola induttanza o grande capacità tra i perni testati, può essere giudicato male come un sentiero. Questo tipo di problema può essere facilmente controllato dal software nei risultati di misura. Se le due estremità di un componente a due pin sono nella stessa rete, l'errore di giudizio di cui sopra può esistere, che devono essere eliminati dopo la conferma. Questo articolo fornisce una nuova idea per la misurazione della relazione di percorso tra i perni dei componenti su larga scala Scheda PCB analizzando la funzione e il principio di implementazione del Scheda PCB path detection circuit. Gli esperimenti dimostrano che questo circuito di rilevamento può efficientemente, Misurare e registrare accuratamente e completamente il rapporto di percorso tra i perni dei vari componenti sul Scheda PCB con il supporto del software di misurazione e navigazione.