電子工程師在進行電子設備的逆向設計或維修工作時，首先需要了解未知上的元器件之間的連接關係。 印刷電路板 (PCB)，所以需要測量並記錄PCB上元件引腳之間的連接關係。

最簡單的方法是將萬用表切換到“短路蜂鳴器”檔，用兩根表筆一一測量管腳之間的連接情況，然後手動記錄“管腳對”之間的通斷狀態。 為了獲得所有“引腳對”之間的完整連接關係，必須按照組合的原則組織被測“引腳對”。 當 PCB 上的元件和引腳數量較多時，需要測量的“引腳對”數量將是巨大的。 顯然，如果這項工作採用手工方法，測量、記錄和校對的工作量會非常大。 此外，測量精度低。 眾所周知，當一般萬用表的兩表筆之間的阻性阻抗高達20歐左右時，蜂鳴器仍會發出聲音，表示為通路。

為了提高測量效率，需要盡量實現元件“引腳對”的自動測量、記錄和校準。 為此，作者設計了一款單片機控制的路徑檢測器作為前端檢測裝置，並設計了功能強大的測量導航軟件進行後端處理，共同實現元件引腳間路徑關係的自動測量和記錄在印刷電路板上。 . 本文主要討論路徑檢測電路自動測量的設計思路和技術。

自動測量的前提是將被測元件的引腳連接到檢測電路。 為此，檢測設備配備了多個測量頭，這些測量頭通過電纜引出。 測量頭可以連接到各種測試夾具，以建立與元件引腳的連接。 測量頭的針數決定了同一批檢測電路連接的針數。 然後，在程序的控制下，檢測器將被測出的“引腳對”按照組合原理，將被測試的“引腳對”一一合併到測量路徑中。 在測量路徑中，“管腳對”之間的通斷狀態表現為管腳之間是否存在電阻，測量路徑將其轉換為電壓，從而判斷它們之間的通斷關係並記錄下來。

為了使檢測電路能夠按照組合原理，從眾多測量頭中依次選擇不同的管腳進行測量，可以設置相應的開關陣列，通過不同的開關來開啟/關閉不同的開關。程序來切換組件引腳。 進入測量路徑，獲取開/關關係。 由於測量的是模擬電壓量，因此應使用模擬多路復用器來組成開關陣列。 圖1展示了使用模擬開關陣列來切換被測引腳的思路。

檢測電路的設計原理如圖2所示。圖中I、II兩個盒子中的兩組模擬開關是成對配置的：I-1和II-1、I-2和II-2。 . …… ., Ⅰ-N 和 Ⅱ-N。 模擬多個開關是否閉合由程序通過圖1所示的譯碼電路控制。在兩個模擬開關I和II中，只能同時閉合一個開關。 例如，檢測測頭1和測頭2之間是否存在路徑關係，閉合開關I-1和II-2，通過測頭1和2形成A點與地之間的測量路徑。是一條路徑，那麼A點的電壓VA=0； 如果是開路，則VA>0。 VA的值是判斷測頭1和測頭2之間是否存在通路關係的依據，這樣就可以根據測頭上所有引腳的通斷關係，瞬間測量出測頭的通斷關係。組合原則。 由於這個測量過程是在被測試夾具夾住的元件的引腳之間進行的，因此筆者稱之為夾內測量。

如果元件的引腳不能夾住，必須用表筆測量。 如圖 2 所示，將一根測試線連接到模擬通道，將另一根連接到地。 此時只要閉合控制開關I-1即可進行測量，稱為筆筆測量。 也可利用圖2所示電路，瞬間完成測量頭所有可夾引腳與接地表筆接觸的不可夾引腳之間的測量。 這時需要依次控制Ⅰ路開關合閘，而Ⅱ路開關始終斷開。 這個測量過程可以稱為筆夾測量。 測得的電壓，理論上，當VA=0時應該是開路，當VA>0時應該是開路，並且VA的值隨著兩個測量通道之間的電阻值而變化。 但是，由於模擬多路復用器本身俱有不可忽略的導通電阻RON，這樣，在形成測量路徑後，如果是路徑，VA不等於0，而是等於RON上的壓降。 由於測量的目的只是為了知道開/關關係，所以不需要測量VA的具體值。 為此，只需使用電壓比較器來比較 VA 是否大於 RON 上的壓降。 將電壓比較器的閾值電壓設置為等於 RON 上的壓降。 電壓比較器的輸出是測量結果，是一個可以被單片機直接讀取的數字量。

閾值電壓的確定

實驗發現RON有個體差異，也與環境溫度有關。 因此，要加載的閾值電壓需要與關閉的模擬開關通道分開設置。 這可以通過對 D/A 轉換器進行編程來實現。

利用圖2所示電路可以方便地確定閾值數據，方法是打開開關對I-1、II-1； I-2、II-2； ……; IN，II-N； 形成Path迴路，每對開關閉合後，向D/A轉換器發送一個數字，發送的數字由小到大遞增，測量此時電壓比較器的輸出。 當電壓比較器的輸出從1變為0時，此時的數據對應於VA。 這樣就可以測量每個通道的VA，即一對開關閉合時RON上的壓降。 對於高精度模擬多路復用器，RON的個體差異很小，因此系統自動測量的VA的一半可以近似為該對開關各自RON上的壓降的對應數據。 模擬開關的閾值數據。

閾值電壓動態設置

使用上面測得的閾值數據建表。 在箝位測量時，根據兩個閉合開關的個數，從表中取出相應的數據，將它們的和送到D/A轉換器，形成閾值電壓。 對於筆夾測量和筆筆測量，由於測量路徑只經過XNUMX路模擬開關，所以只需要一個開關閾值數據。

另外，由於電路本身（D/A轉換器、電壓比較器等）存在誤差，實際測量時測試治具與被測引腳之間存在接觸電阻，實際施加的閾值電壓應在閾值範圍內按上述方法確定。 在基礎上加上修正量，以免誤判路徑為開路。 但是增加的閾值電壓會壓倒小電阻，即兩個引腳之間的小電阻被判斷為通路，因此閾值電壓校正量應根據實際情況合理選擇。 通過實驗，該檢測電路可以準確測定電阻值大於5歐姆的兩個引腳之間的電阻，其精度明顯高於萬用表。

測量結果的幾種特殊情況

電容的影響

當被測引腳之間連接電容時，應該是開路關係，但測量路徑在開關閉合時給電容充電，兩個測量點就像一條路徑。 此時從電壓比較器讀取的測量結果為path。 對於這種電容引起的誤通路現象，可以採用以下兩種方法解決：適當增大測量電流，縮短充電時間，使充電過程在讀取測量結果前結束； 在測量軟件中添加真假路徑檢查程序段（見第 5 節）。

電感的影響

如果被測管腳之間接有電感，應該是開路關係，但由於電感的靜態電阻很小，所以用萬用表測量的結果始終是通路。 與電容測量的情況相反，在模擬開關閉合的瞬間，由於電感存在感應電動勢。 這樣就可以利用檢測電路採集速度快的特點，正確判斷電感量。 但這與電容的測量要求相矛盾。

模擬開關抖動的影響

在實際測量中發現，模擬開關從斷開狀態到閉合狀態有一個穩定的過程，表現為電壓VA的波動，使得前幾次測量結果不一致。 為此，需要多次判斷路徑的結果，等待測量結果一致。 稍後確認。

測量結果的確認和記錄

考慮到以上各種情況，為了適應不同的被測對象，採用圖3所示的軟件程序框圖來確認和記錄測量結果。