Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
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Detektionsschaltung im PCB Board Reverse Design System
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Detektionsschaltung im PCB Board Reverse Design System

2022-04-11
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Author:pcb

Über das Unbekannte Leiterplatten,wenn ein Elektroniker die inverse Auslegung oder Wartung elektronischer Geräte durchführt, Er muss zuerst die Verbindung zwischen den Komponenten verstehen. Daher, Es ist notwendig, die Verbindungsbeziehung zwischen den Pins jeder Komponente auf dem Leiterplatte. Die einfache Methode besteht darin, das Multimeter auf das "Kurzschlusssummer"-Getriebe einzustellen, Messung der Verbindung zwischen den Stiften paarweise mit zwei Prüfstiften, und dann manuell aufzeichnen/Aus-Status zwischen den "Pin-Paaren". Um einen vollständigen Satz von Verbindungsbeziehungen zwischen allen "Pin-Paaren" zu erhalten, Die zu prüfenden "Pin-Paare" müssen nach dem Kombinationsprinzip organisiert sein. Wenn die Anzahl der Komponenten und Pins auf der Leiterplatte groß ist, die Anzahl der "Pin-Paare", die gemessen werden müssen, wird riesig sein. Offensichtlich, wenn diese Arbeiten manuell durchgeführt werden, die Arbeitsbelastung der Messung, Aufnahme und Korrekturlesen werden sehr groß sein. Darüber hinaus, die Messgenauigkeit ist gering. Wie wir alle wissen, wenn der Widerstandswiderstand zwischen den beiden Prüfleitungen des allgemeinen Multimeters so hoch ist wie etwa 20 Ohms, der Summer ertönt immer noch, Anzeige, dass es sich um einen Kanal handelt. Zur Verbesserung der Messeffizienz, es ist notwendig, eine automatische Messung zu erreichen, Aufnahme und Korrekturlesen von Bauteil "Pin Pairs". Aus diesem Grund, Der Autor entwarf einen von einem Mikrocontroller gesteuerten Wegdetektor als Frontend-Detektionsgerät, und entwickelte eine Reihe leistungsstarker Mess- und Navigationssoftware für die Back-End-Verarbeitung, Die automatische Messung und Messung der Wegbeziehung zwischen den Bauteilstiften auf der Leiterplatte. Aufzeichnung. Dieses Papier diskutiert hauptsächlich die Entwurfsidee und Technologie der Pfaddetektionsschaltung, um automatische Messung zu realisieren. Die Prämisse der Realisierung der automatischen Messung besteht darin, die Pins der zu prüfenden Komponente mit der Erkennungsschaltung zu verbinden. Für dieses Detektionsgerät, mehrere Messköpfe einrichten, die durch Kabel herausgeführt werden. Die Messköpfe können an verschiedene Prüfvorrichtungen angeschlossen werden, um Verbindungen mit den Bauteilstiften herzustellen. Die Anzahl der Pins bestimmt die Anzahl der Pins, die mit der Detektionsschaltung im gleichen Batch verbunden sind. Dann, unter Programmsteuerung, Der Detektor bindet die zu prüfenden "Pin-Paare" nach dem Kombinationsprinzip nacheinander in den Messpfad ein. Im Messpfad, die on/Aus-Zustand zwischen dem "Pin-Paar" wird dargestellt, ob zwischen den Pins Widerstand besteht, und der Messpfad wandelt ihn in eine Spannungsgröße um, dadurch beurteilen/Beziehung zwischen ihnen und Aufzeichnung .

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Die Leiterplatte Pfadetektionsschaltung 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, das entsprechende Schalterarray kann eingerichtet werden, und verschiedene Schalter können eingeschaltet werden/Ausschalten durch das Programm, um die Pins der Komponenten zu schalten. in den Messkanal, um seine/Off-Beziehung. Da der Messwert eine analoge Spannung ist, Ein analoger Multiplexer sollte verwendet werden, um ein Switch Array zu bilden. Abbildung 1 zeigt die Idee, das analoge Schalterarray zum Schalten der gemessenen Pins zu verwenden.

2.2 Messung von/Off-Beziehung
The closing or not of the analog multiplex switch is controlled by the program through the decoding circuit, und nur ein Schalter kann gleichzeitig zwischen den beiden analogen Schaltern I und II geschlossen werden. Zum Beispiel, Ermittlung, ob zwischen Messkopf 1 und Messkopf 2 eine Kanalbeziehung besteht, Schließen Sie die Schalter I-1 und II-2, und bilden einen Messkanal zwischen Punkt A und Masse durch Messköpfe 1 und 2. Wenn es ein Kanal ist, Dann ist die Spannung an Punkt A VA=0; wenn es sich um einen offenen Kreislauf handelt, then VA>0. Der Wert der VA ist die Grundlage für die Beurteilung, ob zwischen den Messköpfen 1 und 2 eine Wegbeziehung besteht. Auf diese Weise, die on/Die Off-Beziehung zwischen allen am Messkopf angeschlossenen Pins kann im Handumdrehen nach dem Kombinationsprinzip gemessen werden. Da dieser Messvorgang zwischen den Stiften der von der Prüfvorrichtung eingespannten Bauteile durchgeführt wird, Ich nenne es In-Clamp Messung. Wenn die Pins des Bauteils nicht clippbar sind, sie müssen mit Prüfleitungen gemessen werden. Verbinden Sie ein Testkabel mit einem Analogkanal, und der andere zu Boden. Zur Zeit, solange der Steuerschalter I-1 geschlossen ist, die Messung kann durchgeführt werden, die als Pen-Pen-Messung bezeichnet wird. Es ist auch möglich, die Messung zwischen allen klemmbaren Stiften des angeschlossenen Messkopfes und den nicht klemmbaren Stiften, die vom Erdungsprüfungsleitung berührt werden, im Handumdrehen abzuschließen. Zur Zeit, Es ist notwendig, das Schließen der Schalter von Kanal I der Reihe nach zu steuern, und die Schalter des Kanals II sind immer offen. , Dieser Messprozess kann Clipmessung genannt werden.

3. Judgment of pathway relationship
3.1 Proposition of Threshold Voltage
If VA is used as the measured voltage, theoretisch, wenn VA=0, es sollte ein offener Kreislauf sein, and when VA>0, es sollte ein offener Kreislauf sein, und der Wert der VA variiert mit dem Widerstandswert zwischen den beiden Messkanälen. Allerdings, da der analoge Multiplexer selbst einen nicht vernachlässigbaren On-Resistance RON hat, nachdem der Messpfad gebildet wurde, wenn es ein Pfad ist, VA ist nicht gleich 0, aber gleich dem Spannungsabfall auf RON. Da der Zweck der Messung nur ist, die/off relationship, Es ist nicht notwendig, den spezifischen Wert der VA zu messen. Zu diesem Zweck, Es ist nur notwendig, einen Spannungskomparator zu verwenden, um zu vergleichen, ob VA größer ist als der Spannungsabfall auf RON. Die Schwellenspannung des Spannungskomparators wird gleich dem Spannungsabfall über RON eingestellt, und der Ausgang des Spannungskomparators ist die Messung, Eine digitale Größe, die direkt vom Mikrocontroller ausgelesen werden kann.

3.2 Determination of threshold voltage value
The experiment found that there are individual differences in RON, und es hängt auch mit der Umgebungstemperatur zusammen, So muss die belastete Schwellenspannung nacheinander mit den geschlossenen analogen Schaltkanälen eingestellt werden, die durch Programmierung des D erreicht werden kann/Ein Konverter. Die Methode besteht darin, die Schalterpaare I-1 sequenziell zu schließen, II-1, I-2, II-2; ……; I-N, II-N; Die Anzahl der gesendeten Sendungen steigt von klein zu groß, und der Ausgang des Spannungskomparators wird zu diesem Zeitpunkt gemessen. Wenn sich der Ausgang des Spannungskomparators von 1 auf 0 ändert, die Daten zu diesem Zeitpunkt entsprechen VA. Dies misst VA, wenn jeder Kanal eingeschaltet ist, Das ist der Spannungsabfall über RON, wenn ein Paar Schalter geschlossen ist. Für hochpräzise analoge Multiplex-Schalter, die individuellen Unterschiede in RON sind klein, So kann die Hälfte der vom System automatisch gemessenen VA als die entsprechenden Daten des Spannungsabfalls auf dem jeweiligen RON des Schalterpaares approximiert werden, das ist, bei der aktuellen Temperatur Schwellendaten für analoge Schalter.

3.3 Dynamic Setting of Threshold Voltage
Build a table using the threshold data measured above. Während der Messung im Clip, Die entsprechenden Daten werden der Tabelle entsprechend der Anzahl der beiden geschlossenen Schalter entnommen, und ihre Summe wird an die D gesendet/Ein Wandler zur Bildung einer Schwellenspannung. Zur Messung von Stiftclip und Stiftmessung, da der Messkanal nur durch den analogen Schalter von No. 1, Es müssen nur die Schwellendaten eines Schalters geladen werden. Darüber hinaus, because the circuit itself (D/Ein Konverter, Spannungskomparator, etc.) has errors, und es gibt einen Kontaktwiderstand zwischen der Prüfvorrichtung und dem Prüfstift während der tatsächlichen Messung, Die tatsächliche belastete Schwellenspannung sollte innerhalb des Schwellenwerts liegen, der durch das obige Verfahren bestimmt wird. Auf der Grundlage, Ein Korrekturbetrag wird hinzugefügt, um Fehleinschätzungen des Pfades als offener Kreislauf zu vermeiden. Allerdings, Die erhöhte Schwellenspannung wird den kleinen Widerstand untertauchen, das ist, Der kleine Widerstand zwischen den beiden Stiften wird als Kanal beurteilt, So sollte der Korrekturbetrag der Schwellenspannung vernünftigerweise entsprechend der tatsächlichen Situation ausgewählt werden. Durch Experimente, Die Detektionsschaltung kann den Widerstand zwischen den beiden Stiften mit einem Widerstandswert größer als 5 Ohms genau bestimmen, und seine Genauigkeit ist deutlich höher als die des Multimeters.

4. Several special cases of measurement results
4.1 Influence of Capacitance
When a capacitor is connected between the tested pins, es sollte in einer offenen Kreislaufbeziehung sein, aber der Kondensator wird durch den Messkanal geladen, wenn der Schalter geschlossen ist, und die beiden Messpunkte sind wie ein Kanal. Zur Zeit, Das vom Spannungskomparator abgelesene Messergebnis ist Pfad. Für diese Art von falschem Pfad Phänomen verursacht durch Kapazität, Die folgenden zwei Methoden können verwendet werden, um es zu lösen: Erhöhen Sie den Messstrom angemessen, um die Ladezeit zu verkürzen, so dass der Ladevorgang vor dem Ablesen der Messergebnisse endet; Fügen Sie die Testsoftware hinzu, um das Programmsegment True und False Paths zu überprüfen.

4.2 Influence of Inductance
If there is an inductance connected between the tested pins, Es sollte eine offene Kreislaufbeziehung sein, aber weil die statische Widerstandsimedanz der Induktivität sehr klein ist, Das mit einem Multimeter gemessene Ergebnis ist immer ein offener Kreislauf. Im Gegensatz zum Fall der Kapazitätsmessung, wenn der Analogschalter geschlossen wird, aufgrund der induzierten elektromotorischen Kraft in der Induktivität, Die Induktivität kann durch die schnelle Erfassungsgeschwindigkeit des Detektionskreises korrekt beurteilt werden. Dies widerspricht jedoch dem Messbedarf der Kapazität.

4.3 Effects of analog switch jitter
In the actual measurement, Es wird festgestellt, dass der analoge Schalter einen stabilen Prozess vom offenen in den geschlossenen Zustand hat, die sich als Fluktuation der Spannung VA manifestiert, was die anfänglichen Messergebnisse inkonsistent macht. Bestätigen Sie erneut.

4.4 Confirmation and recording of measurement results
Considering the above situations, zur Anpassung an unterschiedliche Messobjekte, Das Software-Blockdiagramm bestätigt und zeichnet die Messergebnisse auf. Um den Einfluss kapazitiver Elemente und analoger Schalterjitter zu eliminieren, die Messzeit muss verlängert werden, und den Einfluss induktiver Elemente zu beseitigen, Es ist notwendig, die induzierte elektromotorische Kraft zu verwenden, um in sehr kurzer Zeit zu bestimmen. In diesem Programm sind zwei Zähler eingestellt: die Anzahl der Durchgänge Zähler und der Leistungsschalter Zähler. Der Zweck der Einstellung der Anzahl der Durchgänge N besteht darin, den falschen Durchgangseffekt zu beseitigen, der durch die Aufladung des Kondensators im Moment verursacht wird, wenn der Analogschalter geschlossen wird. Das ist, wenn die N-Zeiten der Durchgangsergebnisse akkumuliert werden, die Aufladung des Kondensators ist in der Regel abgeschlossen, und dann wird bestätigt, dass die gemessenen Punkte Passagen sind. Der Zweck der Einstellung der Anzahl des offenen Schaltkreises n ist, die Störungen zu beseitigen, die durch den Jitter des analogen Schalters verursacht werden. Allgemein, wenn die Ergebnisse von n Zeiten des offenen Kreislaufs kontinuierlich gemessen werden, Es zeigt an, dass der Jitter des analogen Schalters beendet ist, und es kann als offener Kreis bestätigt werden. Allerdings, weil die induzierte elektromotorische Kraft der Induktivität beim Schließen des Analogschalters schnell abnimmt, wenn sowohl das zweite als auch das zweite Messergebnis offen sind, es wird als offener Kreislauf bestätigt. Da mehrere Situationen einander widersprechen, Die Werte des Zählers und der Verzögerung werden anhand der Abwägung der drei Situationen entsprechend der Ist-Situation ermittelt. Natürlich, bei Anwendung des oben genannten Verfahrens zu beurteilen, bei geringem Widerstand, kleine Induktivität oder große Kapazität zwischen den getesteten Pins, Es kann als Pfad falsch eingeschätzt werden. Diese Art von Problem kann leicht von der Software in den Messergebnissen überprüft werden. Wenn sich die beiden Enden einer zweipoligen Komponente im selben Netzwerk befinden, Der obige Beurteilungsfehler kann vorliegen, die nach Bestätigung beseitigt werden sollten. Dieser Beitrag liefert eine neue Idee für die Messung des Wegverhältnisses zwischen Bauteilstiften auf einem großen Maßstab Leiterplatte durch Analyse des Funktions- und Umsetzungsprinzips der Leiterplatte path detection circuit. Experimente zeigen, dass dieser Detektionskreis effizient, Messen und erfassen Sie die Pfadbeziehung zwischen den Pins verschiedener Komponenten auf dem Leiterplatte mit Unterstützung der Mess- und Navigationssoftware.