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PCB设计中探测电路的功能与原理解析

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发表于 2019-12-30 19:08:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
电子工程师在进行电子设备的反规划或者维修作业时,首先需求了解不知道印刷电路板(PCB)上各元件间的衔接联系,因而需求对PCB上各元件引脚之间的连通联系进行丈量并记载。


为进步丈量效率,必须设法完成元件“引脚对”的主动丈量、记载和校正。为此笔者规划了一个由微操控器操控的通路勘探仪作为前端勘探设备,规划了一套强大的丈量导航软件进行后端处理,共同来完成PCB上元件引脚间通路联系的主动丈量和记载。本文主要讨论其间通路勘探电路完成主动丈量的规划思维与技术。
树立在这个思路之上的PCB通路勘探电路主要应完成3个功用:
·主动判别“引脚对”间的通路联系;
2 被测引脚对的主动挑选和丈量
为了使勘探电路能从已挂连元件引脚的众多丈量头中按组合准则顺次挑选不同的引脚进行丈量,可以设置相应的开关阵列,由程序开启/闭合不同的开关,将元件引脚切换入丈量通路中,获取其通/断路联系。因为被丈量是一个模仿电压量,所以应该用模仿多路开关构成开关阵列,图1示出了用模仿开关阵列完成被测引脚切换的思路。
图1 用模仿开关阵列完成被测引脚的切换
勘探电路的规划原理如图2所示。图中Ⅰ和Ⅱ两个方框内的两组模仿开关成对配置:Ⅰ-1与Ⅱ-1,Ⅰ-2与Ⅱ-2,。..。..,Ⅰ-N与Ⅱ-N。模仿多路开关的闭合与否由程序经过图1所示的译码电路操控,在Ⅰ、Ⅱ两路模仿开关中最多一起只能各有一个开关闭合。例如,欲勘探丈量头1与丈量头2之间是否有通路联系,使Ⅰ-1与Ⅱ-2开关闭合,在A点与地之间经过丈量头1、2 构成丈量通路,若为通路,则A点的电压VA=0;若为断路,则VA》0。VA的值就是判别丈量头1、2之间有无通路联系的依据。这样,在瞬间即可依照组合准则将挂连在丈量头上的一切引脚间的通/断路联系丈量完毕。因为这个丈量进程是在测试夹具所夹元件引脚之间进行的,笔者称其为夹内丈量。
3 通路联系的判别
由图2可见,若以VA作为丈量的电压量,理论上当VA=0时应为通路,VA》0时应为断路,且VA的值随两丈量通道之间的电阻值的不同而改变。但因为模仿多路开关自身有不行疏忽的导通电阻RON,这样,在丈量通路构成后,若为通路,VA并不等于0,而是等于RON上的电压降。因为丈量的目的仅仅获悉通/断路联系,没有必要去丈量VA的具体值,为此只需用电压比较器比较VA是否大于RON上的电压降即可。设置电压比较器的阈值电压等于RON上的电压降,电压比较器的输出就是丈量成果,该成果为可直接由微操控器读取的数字量。
实验发现RON存在着个体差异,并和环境温度也有联系,所以加载的阈值电压需随闭合的模仿开关通道逐一别离进行设置,为此可经过对D/A转换器编程完成。
3.3 阈值电压的动态设置
别的,因为电路自身(D/A转换器、电压比较器等)具有误差,且实际丈量时测试夹具与被测引脚间具有触摸电阻,因而实际加载的阈值电压应在依照上述办法承认的阈值基础上再加一个修正量,避免把通路错判为断路。但增大的阈值电压会把小阻值电阻淹没,即把两引脚间的小电阻判为通路,因而应依据实际状况合理地挑选阈值电压的修正量。经过实验,本勘探电路可精确判别两引脚间电阻值大于5欧姆的电阻,其精度明显高于万用表。
1. 电容的影响
2 电感的影响
3 模仿开关抖动的影响
4 丈量成果的承认与记载
为了消除电容元件和模仿开关抖动的影响需求延长丈量时刻,而要消除电感元件的影响,则要使用感生电动势在很短时刻内承认,为此程序中设置了两个计数器:通路次数计数器和断路次数计数器。设置通路次数N是为了消除模仿开关闭合瞬间因为电容充电产生的假通路影响,即当累计读得N次通路成果时,一般对电容的充电已结束,才承认被丈量点间为通路。设置断路次数n是为了排除模仿开关抖动所引起的干扰,一般在连续测得n次断路成果时表明模仿开关的抖动已经结束,才干承认为断路。但因为电感的感生电动势在模仿开关闭合瞬间最大,随后敏捷下降,所以假如第一次和第二次丈量成果都为断路,则承认为断路。因为几种状况之间互相对立,计数器及延时的值是在权衡三种状况的基础上依据实际状况承认的。
结语
本文经过对PCB通路勘探电路的功用及完成原理的剖析,为大规模PCB上元件引脚间通路联系的丈量供给了一种新的思路。实验表明,此勘探电路在丈量导航软件(另文介绍)的支持下能高效、精确、完备地丈量和记载PCB上各元件引脚之间的通路联系。




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