PCB部落格 - PCB板逆向設計系統中的檢測電路

關於未知 印刷電路板,當電子工程師對電子設備進行逆向設計或維護時, 他首先需要瞭解組件之間的連接關係. 因此, 有必要量測並記錄每個部件的引脚之間的連接關係 PCB板. 簡單的方法是將萬用表設定到“短路蜂鳴器”檔比特, 用兩支測試筆成對量測針腳之間的連接, 然後手動記錄/“引脚對”之間的關閉狀態. 為了獲得所有“管脚對”之間的一整套連接關係, 要測試的“引脚對”必須根據組合原則進行組織. 當PCB上的元件和引脚數量較大時, 需要量測的“管脚對”數量將是巨大的. 明顯地, 如果手動執行此工作, 量測工作量, 錄音和校對將非常龐大. 此外, 測量精度低. 我們都知道, 當通用萬用表的兩條測試引線之間的電阻阻抗值高達20歐姆左右時, 蜂鳴器仍將鳴響, 表示它是一個通道. 為了提高量測效率, 有必要實現自動量測, 元件“管脚對”的記錄和校對. 因此, 作者設計了一種由微控制器控制的路徑檢測器作為前端檢測設備, 並設計了一套功能强大的量測和導航軟件進行後端處理, 共同實現自動量測和量測上元件引脚之間的路徑關係 PCB板. 記錄. 本文主要討論了實現自動量測的路徑檢測電路的設計思想和科技. 實現自動量測的前提是將被測元件的引脚連接到檢測電路. 對於該檢測設備, 設定多個量測頭, 通過電纜引出. 量測頭可以連接到各種測試夾具，以建立與部件銷的連接. 管脚數量决定了同一批次中連接到檢測電路的管脚數量. 然後, 在程式控制下, 根據組合原理，探測器將被測“引脚對”逐一合併到量測路徑中. 在量測路徑中, 打開/“引脚對”之間的關閉狀態表示為引脚之間是否存在電阻, 量測路徑將其轉換為電壓量, 從而判斷/他們之間的關係並記錄下來 .

這個 PCB板 路徑檢測電路 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, 可以設定相應的開關陣列, 可以打開不同的開關/通過程式關閉，以切換組件的引脚. 進入量測通道以獲得其開啟/關閉關係. 因為測量值是類比電壓, 應使用類比多工器形成開關陣列. 圖1顯示了使用類比開關陣列切換量測引脚的想法.

2.2 on量測/關閉關係
The closing or not of the analog multiplex switch is controlled by the program through the decoding circuit, 在兩個類比開關I和II中，只有一個開關可以同時閉合. 例如, 檢測量測頭1和量測頭2之間是否存在通道關係, 關閉開關I-1和II-2, 並通過量測頭1和2在a點和地面之間形成量測通道. 如果是頻道, 則A點處的電壓為VA=0； 如果是開路, then VA>0. VA值是判斷量測頭1和2之間是否存在路徑關係的基礎. 以這種管道, 打開/根據組合原理，可以在瞬間量測連接到量測頭的所有銷之間的斷開關係. 由於該量測過程是在測試夾具夾緊的部件銷之間進行的, 我稱之為鉗形量測. 如果部件的針腳不可剪斷, 必須使用測試導線量測. 將一根測試引線連接到一個類比通道, 另一個接地. 此時, 只要控制開關I-1閉合, 可以進行量測, 這被稱為鋼筆量測. 也可以在瞬間完成連接量測頭的所有可夾持銷和接地測試導線接觸的不可夾持銷之間的量測. 此時, 有必要依次控制通道I開關的閉合, 通道II的開關始終打開. , 這個量測過程可以稱為剪輯量測.

3. Judgment of pathway relationship
3.1 Proposition of Threshold Voltage
If VA is used as the measured voltage, 理論上, 當VA=0時, 應該是開路, and when VA>0, 應該是開路, VA的值隨兩個量測通道之間的電阻值而變化. 然而, 由於類比多工器本身具有不可忽略的導通電阻RON, 形成量測路徑後, 如果是路徑, VA不等於0, 但等於RON上的壓降. 因為量測的目的只是瞭解/off relationship, 無需量測VA的具體值. 為此目的, 只需使用電壓比較器來比較VA是否大於RON上的壓降. 電壓比較器的閾值電壓設定為RON上的壓降, 電壓比較器的輸出是測量值, 這是一個可以由微控制器直接讀取的數位量.

3.2 Determination of threshold voltage value
The experiment found that there are individual differences in RON, 它還與環境溫度有關, 囙此，需要使用閉合的類比開關通道逐個設定負載閾值電壓, 這可以通過程式設計D來實現/轉換器. 該方法是順序閉合開關對I-1, II-1； I-2, II-2； ……； I-N, II-N； 發送的數量從小到大新增, 此時量測電壓比較器的輸出. 當電壓比較器的輸出從1變為0時, 此時的數據對應於VA. 當每個通道打開時，量測VA, 這是當一對開關閉合時通過RON的電壓降. 用於高精度類比多路開關, RON的個體差異很小, 囙此，系統自動量測的VA的一半可以近似為開關對各自RON上電壓降的相應數據, 那就是, 類比開關的當前溫度閾值數據.

3.3 Dynamic Setting of Threshold Voltage
Build a table using the threshold data measured above. 在夾子中量測期間, 根據閉合的兩個開關的數量，從錶中獲取相應的數據, 它們的總和被發送到D/形成閾值電壓的轉換器. 用於筆夾量測和筆量測, 由於量測通道僅通過No的類比開關. 1, 只需加載一個交換機的閾值數據. 此外, because the circuit itself (D/轉換器, 電壓比較器, 等.) has errors, 在實際測量過程中，測試夾具和被測銷之間存在接觸電阻, 實際負載閾值電壓應在上述方法確定的閾值內. 基於, 添加校正量以避免將路徑誤判為開路. 然而, 新增的閾值電壓將淹沒小電阻, 那就是, 兩個引脚之間的小電阻被判斷為通道, 囙此，應根據實際情況合理選擇閾值電壓的校正量. 通過實驗, 檢測電路可以準確確定電阻值大於5歐姆的兩個針腳之間的電阻, 其精度明顯高於萬用表.

4. Several special cases of measurement results
4.1 Influence of Capacitance
When a capacitor is connected between the tested pins, 它應該處於開路關係中, 但當開關閉合時，電容器由量測通道充電, 這兩個量測點就像一個通道. 此時, 從電壓比較器讀取的量測結果為路徑. 對於這種由電容引起的假路徑現象, 可以使用以下兩種方法來解决此問題：適當新增量測電流以縮短充電時間, 使充電過程在讀取量測結果之前結束； 添加測試軟體以檢查真路徑和假路徑程式段.

4.2 Influence of Inductance
If there is an inductance connected between the tested pins, 這應該是一種開路關係, 但是因為電感的靜態電阻阻抗很小, 萬用表量測的結果始終為開路. 與電容量測相反, 類比開關閉合時, 由於電感中的感應電動勢, 利用檢測電路的快速採集速度可以正確判斷電感. 但這與電容的量測要求相衝突.

4.3 Effects of analog switch jitter
In the actual measurement, 結果表明，類比開關從開路狀態到閉合狀態有一個穩定的過程, 表現為電壓VA的波動, 這使得初始量測結果不一致. 再次確認.

4.4 Confirmation and recording of measurement results
Considering the above situations, 為了適應不同的量測對象, 軟件框圖確認並記錄量測結果. 為了消除電容元件和類比開關抖動的影響, 量測時間需要延長, 並消除感應元件的影響, 有必要使用感應電動勢在很短的時間內進行測定. 該程式中設定了兩個計數器：通道數計數器和斷路器計數器. 設定通道數N的目的是消除類比開關閉合時電容器充電引起的假通道效應. 那就是, 累計N次通過結果時, 電容器的充電通常已完成, 然後確認量測點為通道. 設定開路次數n的目的是消除類比開關抖動引起的干擾. 通常地, 當連續量測n次開路的結果時, 這表明類比開關的抖動已經結束, 可以確認為斷路. 然而, 因為當類比開關閉合時，電感的感應電動勢迅速下降, 如果第二次和第二次量測結果都開路, 確認為斷路. 因為有幾種情況相互衝突, 計數器和延遲值是根據實際情況在權衡3種情况的基礎上確定的. 當然, 使用上述程式進行判斷時, 如果有小阻力, 被測引脚之間的電感小或電容大, 它可能被誤判為一條道路. 這種問題可以通過量測結果中的軟件輕鬆檢查. 如果雙針元件的兩端在同一網絡中, 可能存在上述判斷錯誤, 確認後應消除. 本文為大規模量測元件引脚之間的路徑關係提供了一種新思路 PCB板 通過分析 PCB板 path detection circuit. 實驗表明，該檢測電路可以有效地, 準確、完整地量測並記錄各部件引脚之間的路徑關係 PCB板 在量測和導航軟件的支持下.