전자 엔지니어는 전자 장비의 역설계 또는 수리 작업을 수행할 때 먼저 미지의 구성 요소 간의 연결 관계를 이해해야 합니다. 인쇄 회로 기판 (PCB)이므로 PCB의 구성 요소 핀 간의 연결 관계를 측정하고 기록해야 합니다.

가장 쉬운 방법은 멀티미터를 “단락 부저” 파일로 전환하고 두 개의 테스트 리드를 사용하여 핀 간의 연결을 하나씩 측정한 다음 “핀 쌍” 간의 켜짐/꺼짐 상태를 수동으로 기록하는 것입니다. 모든 “핀 쌍” 사이의 완전한 연결 관계 세트를 얻으려면 테스트된 “핀 쌍”이 조합 원칙에 따라 구성되어야 합니다. PCB의 부품과 핀의 수가 많으면 측정해야 하는 “핀 쌍”의 수는 엄청날 것입니다. 분명히 이 작업에 수동 방법을 사용하면 측정, 기록 및 교정의 작업량이 매우 클 것입니다. 또한 측정 정확도가 낮습니다. 우리 모두 알고 있듯이 일반 멀티미터의 20미터 펜 사이의 저항 임피던스가 약 XNUMX옴 정도로 높으면 여전히 부저가 울리고 이를 경로로 표시합니다.

측정 효율을 높이려면 구성 요소 “핀 쌍”의 자동 측정, 기록 및 교정을 실현하려고 노력해야 합니다. 이를 위해 저자는 프론트 엔드 감지 장치로 마이크로 컨트롤러에 의해 제어되는 경로 감지기를 설계하고 구성 요소 핀 간의 경로 관계의 자동 측정 및 기록을 공동으로 실현하기 위해 백엔드 처리를 위한 강력한 측정 탐색 소프트웨어를 설계했습니다. PCB에. . 이 기사에서는 주로 경로 감지 회로에 의한 자동 측정의 설계 아이디어와 기술에 대해 설명합니다.

자동 측정의 전제 조건은 테스트 중인 구성 요소의 핀을 감지 회로에 연결하는 것입니다. 이를 위해 감지 장치에는 케이블을 통해 나오는 여러 개의 측정 헤드가 장착되어 있습니다. 측정 헤드를 다양한 테스트 고정 장치에 연결하여 구성 요소 핀과 연결할 수 있습니다. 측정 헤드 핀 수는 동일한 배치에서 감지 회로에 연결된 핀 수를 결정합니다. 그런 다음 프로그램의 제어 하에 감지기는 테스트된 “핀 쌍”을 조합 원리에 따라 측정 경로에 하나씩 통합합니다. 측정 경로에서 핀 쌍 사이의 온/오프 상태는 핀 사이에 저항이 있는지 여부로 표시되며, 측정 경로는 이를 전압으로 변환하여 핀 간의 온/오프 관계를 판단하여 기록합니다.

감지 회로가 조합의 원리에 따라 측정을 위해 구성 요소 핀에 연결된 수많은 측정 헤드에서 다른 핀을 순서대로 선택할 수 있도록 하기 위해 해당 스위치 어레이를 설정할 수 있으며 다른 스위치는 구성 요소 핀을 전환하는 프로그램입니다. on/off 관계를 얻기 위해 측정 경로를 입력합니다. 측정된 것은 아날로그 전압량이므로 아날로그 멀티플렉서를 사용하여 스위치 어레이를 구성해야 합니다. 그림 1은 테스트된 핀을 전환하기 위해 아날로그 스위치 어레이를 사용하는 아이디어를 보여줍니다.

감지 회로의 설계 원리는 그림 2에 나와 있습니다. 그림의 두 상자 I 및 ​​II에 있는 두 세트의 아날로그 스위치는 I-1 및 II-1, I-2 및 II-2 쌍으로 구성됩니다. . … . ., Ⅰ-N 및 Ⅱ-N. 아날로그 다중 스위치가 닫혀 있는지 여부는 그림 1과 같은 디코딩 회로를 통해 프로그램에 의해 제어됩니다. 두 개의 아날로그 스위치 I 및 II에서 동시에 하나의 스위치만 닫힐 수 있습니다. 예를 들어, 측정 헤드 1과 측정 헤드 2 사이에 경로 관계가 있는지 여부를 감지하려면 스위치 I-1과 II-2를 닫고 측정 헤드 1과 2를 통해 지점 A와 접지 사이에 측정 경로를 형성하십시오. 는 경로입니다. 그러면 지점 A에서의 전압 VA=0; 열려 있으면 VA>0입니다. VA 값은 측정 헤드 1과 측정 헤드 2 사이에 경로 관계가 있는지 여부를 판단하는 기준이 됩니다. 이와 같이 측정 헤드에 연결된 모든 핀 간의 온/오프 관계는 측정 헤드에 따라 순간적으로 측정될 수 있습니다. 조합 원리. 이 측정 프로세스는 테스트 픽스처에 의해 고정된 부품의 핀 사이에서 수행되기 때문에 저자는 이를 인클램프 측정이라고 부릅니다.

부품의 핀을 클램핑할 수 없는 경우 테스트 리드로 측정해야 합니다. 그림 2와 같이 하나의 테스트 리드를 아날로그 채널에 연결하고 다른 하나는 접지에 연결합니다. 이때, 제어 스위치 I-1이 닫혀 있는 한 측정을 수행할 수 있으며, 이를 펜-펜 측정이라고 합니다. 그림 2에 표시된 회로는 측정 헤드의 모든 클램핑 가능한 핀과 접지 미터 펜이 접촉하는 비클램핑 핀 사이의 측정을 즉시 완료하는 데 사용할 수도 있습니다. 이 때 0번 스위치의 닫힘을 차례로 제어해야 하며 루트 0번의 스위치는 항상 연결이 끊어져 있습니다. 이 측정 프로세스를 펜 클램프 측정이라고 할 수 있습니다. 측정된 전압은 이론적으로 VA=0일 때 회로여야 하고 VA>XNUMX일 때 개방회로여야 하며 VA의 값은 두 측정 채널 사이의 저항값에 따라 달라집니다. 그러나 아날로그 멀티플렉서 자체는 무시할 수 없는 온-저항 RON을 가지고 있기 때문에 이와 같이 측정 경로가 형성된 후 경로라면 VA는 XNUMX이 아니라 RON의 전압 강하와 같습니다. 측정의 목적은 단지 on/off 관계를 아는 것이므로 VA의 특정 값을 측정할 필요가 없습니다. 이러한 이유로 VA가 RON의 전압 강하보다 큰지 여부를 비교하기 위해 전압 비교기를 사용하기만 하면 됩니다. 전압 비교기의 임계값 전압을 RON의 전압 강하와 동일하게 설정합니다. 전압 비교기의 출력은 마이크로컨트롤러에서 직접 읽을 수 있는 디지털 양인 측정 결과입니다.

문턱 전압의 결정

실험에 따르면 RON은 개인차가 있으며 주변 온도와도 관련이 있습니다. 따라서 폐쇄된 아날로그 스위치 채널과 별도로 로드할 임계 전압을 설정해야 합니다. 이것은 D/A 변환기를 프로그래밍하여 달성할 수 있습니다.

그림 2에 표시된 회로는 임계값 데이터를 쉽게 결정하는 데 사용할 수 있으며, 이 방법은 스위치 쌍 I-1, II-1을 켜는 것입니다. I-2, II-2; …; IN, II-N; 경로 루프를 형성하고 각 쌍의 스위치가 닫힌 후 D/A 변환기에 숫자를 보내면 전송되는 숫자가 작은 것에서 큰 것으로 증가하고 이 때 전압 비교기의 출력을 측정합니다. 전압 비교기의 출력이 1에서 0으로 변할 때 이 때의 데이터는 VA에 해당한다. 이러한 방식으로 각 채널의 VA, 즉 한 쌍의 스위치가 닫힐 때 RON의 전압 강하를 측정할 수 있습니다. 고정밀 아날로그 멀티플렉서의 경우 RON의 개별 차이가 작기 때문에 시스템에서 자동으로 측정된 VA의 절반은 스위치 쌍의 각 RON에 대한 전압 강하의 해당 데이터로 근사화될 수 있습니다. 아날로그 스위치의 임계값 데이터입니다.

임계 전압의 동적 설정

위에서 측정한 임계값 데이터를 사용하여 테이블을 작성하십시오. 클램프에서 측정할 때 두 개의 닫힌 스위치의 수에 따라 테이블에서 해당 데이터를 꺼내고 그 합계를 D/A 변환기에 보내 문턱 전압을 형성합니다. 펜 클립 측정 및 펜 펜 측정의 경우 측정 경로가 XNUMX번의 아날로그 스위치만 통과하기 때문에 스위치 임계값 데이터는 하나만 필요합니다.

또한 회로 자체(D/A Converter, Voltage Comparator 등)에 오차가 있고 실제 측정 시 Test Fixture와 Test Pin 사이에 접촉저항이 있기 때문에 실제 인가되는 Threshold 전압은 Threshold 이내가 되어야 한다. 위의 방법에 따라 결정됩니다. 경로를 개방 회로로 오판하지 않도록 기준으로 보정량을 추가합니다. 그러나 증가된 문턱 전압은 작은 저항 저항을 압도할 것입니다. 즉, 두 핀 사이의 작은 저항을 경로로 판단하므로 실제 상황에 따라 문턱 전압 보정량을 합리적으로 선택해야 합니다. 실험을 통해 감지 회로는 저항 값이 5옴보다 큰 두 핀 사이의 저항을 정확하게 결정할 수 있으며 정확도는 멀티미터보다 훨씬 높습니다.

측정 결과의 몇 가지 특별한 경우

커패시턴스의 영향

테스트된 핀 사이에 커패시터가 연결되면 개방 회로 관계여야 하지만 스위치가 닫힐 때 측정 경로는 커패시터를 충전하고 두 측정 포인트는 경로와 같습니다. 이때 전압 비교기에서 읽어온 측정 결과는 경로이다. 커패시턴스로 인한 이러한 잘못된 경로 현상에 대해 다음 두 가지 방법을 사용하여 해결할 수 있습니다. 측정 전류를 적절하게 증가시켜 충전 시간을 단축하여 측정 결과를 읽기 전에 충전 프로세스가 종료되도록 합니다. 측정 소프트웨어 프로그램 세그먼트에 참 및 거짓 경로 검사를 추가합니다(섹션 5 참조).

인덕턴스의 영향

테스트된 핀 사이에 인덕터를 연결하면 개방 회로 관계여야 하지만 인덕터의 정적 저항이 매우 작기 때문에 멀티미터로 측정한 결과는 항상 경로입니다. 커패시턴스 측정의 경우와 달리 아날로그 스위치가 닫히는 순간 인덕턴스에 의해 유도 기전력이 발생합니다. 이와 같이 검출 회로의 빠른 획득 속도 특성을 이용하여 인덕턴스를 정확하게 판단할 수 있습니다. 그러나 이것은 커패시턴스의 측정 요구 사항과 모순됩니다.

아날로그 스위치 지터의 영향

실제 측정에서 아날로그 스위치는 열린 상태에서 닫힌 상태까지 안정적인 과정을 가지고 있으며, 이는 처음 몇 개의 측정 결과가 일관되지 않게 만드는 전압 VA의 변동으로 나타납니다. 이러한 이유로 경로의 결과를 여러 번 판단하고 측정 결과가 일치할 때까지 기다려야 합니다. 나중에 확인하십시오.

측정 결과 확인 및 기록

위의 다양한 상황을 고려하여 다양한 테스트 대상에 적응하기 위해 그림 3에 표시된 소프트웨어 프로그램 블록 다이어그램을 사용하여 측정 결과를 확인하고 기록합니다.