电子工程师在进行电子设备的逆向设计或维修工作时，首先需要了解未知上的元器件之间的连接关系。 印刷电路板 (PCB)，所以需要测量并记录PCB上元件引脚之间的连接关系。

最简单的方法是将万用表切换到“短路蜂鸣器”档，用两根表笔一一测量管脚之间的连接情况，然后手动记录“管脚对”之间的通断状态。 为了获得所有“引脚对”之间的完整连接关系，必须按照组合的原则组织被测“引脚对”。 当 PCB 上的元件和引脚数量较多时，需要测量的“引脚对”数量将是巨大的。 显然，如果这项工作采用手工方法，测量、记录和校对的工作量会非常大。 此外，测量精度低。 众所周知，当一般万用表的两表笔之间的阻性阻抗高达20欧左右时，蜂鸣器仍会发出声音，表示为通路。

为了提高测量效率，需要尽量实现元件“引脚对”的自动测量、记录和校准。 为此，作者设计了一款单片机控制的路径检测器作为前端检测装置，并设计了功能强大的测量导航软件进行后端处理，共同实现元件引脚间路径关系的自动测量和记录在印刷电路板上。 . 本文主要讨论路径检测电路自动测量的设计思路和技术。

自动测量的前提是将被测元件的引脚连接到检测电路。 为此，检测设备配备了多个测量头，这些测量头通过电缆引出。 测量头可以连接到各种测试夹具，以建立与元件引脚的连接。 测量头的针数决定了同一批检测电路连接的针数。 然后，在程序的控制下，检测器将被测出的“引脚对”按照组合原理，将被测试的“引脚对”一一合并到测量路径中。 在测量路径中，“管脚对”之间的通断状态表现为管脚之间是否存在电阻，测量路径将其转换为电压，从而判断它们之间的通断关系并记录下来。

为了使检测电路能够按照组合原理，从众多测量头中依次选择不同的管脚进行测量，可以设置相应的开关阵列，通过不同的开关来开启/关闭不同的开关。程序来切换组件引脚。 进入测量路径，获取开/关关系。 由于测量的是模拟电压量，因此应使用模拟多路复用器来组成开关阵列。 图1展示了使用模拟开关阵列来切换被测引脚的思路。

检测电路的设计原理如图2所示。图中I、II两个盒子中的两组模拟开关是成对配置的：I-1和II-1、I-2和II-2。 . …… ., Ⅰ-N 和 Ⅱ-N。 模拟多个开关是否闭合由程序通过图1所示的译码电路控制。在两个模拟开关I和II中，只能同时闭合一个开关。 例如，要检测测头1和测头2之间是否存在路径关系，闭合开关I-1和II-2，通过测头1和2形成A点与地之间的测量路径。是一条路径，那么A点的电压VA=0； 如果是开路，则VA>0。 VA的值是判断测头1和测头2之间是否存在路径关系的依据，这样就可以根据测头的所有引脚在瞬间测量出通断关系。组合原则。 由于这个测量过程是在被测试夹具夹住的元件的引脚之间进行的，因此笔者称之为夹内测量。

如果元件的引脚不能夹住，必须用表笔测量。 如图 2 所示，将一根测试线连接到模拟通道，将另一根连接到地。 此时只要闭合控制开关I-1即可进行测量，称为笔笔测量。 也可利用图2所示电路，瞬间完成测量头所有可夹引脚与接地表笔接触的不可夹引脚之间的测量。 这时需要依次控制Ⅰ路开关合闸，而Ⅱ路开关始终断开。 这个测量过程可以称为笔夹测量。 测得的电压，理论上，当VA=0时应该是开路，当VA>0时应该是开路，并且VA的值随两个测量通道之间的电阻值而变化。 但是，由于模拟多路复用器本身具有不可忽略的导通电阻RON，这样，在形成测量路径后，如果是路径，VA不等于0，而是等于RON上的压降。 由于测量的目的只是为了知道开/关关系，所以不需要测量VA的具体值。 为此，只需使用电压比较器来比较 VA 是否大于 RON 上的压降。 将电压比较器的阈值电压设置为等于 RON 上的压降。 电压比较器的输出就是测量结果，是一个可以被单片机直接读取的数字量。

阈值电压的确定

实验发现RON有个体差异，也与环境温度有关。 因此，要加载的阈值电压需要与关闭的模拟开关通道分开设置。 这可以通过对 D/A 转换器进行编程来实现。

利用图2所示的电路可以很容易地确定阈值数据，方法是打开开关对I-1、II-1； I-2、II-2； ……; IN，II-N； 形成Path回路，每对开关闭合后，向D/A转换器发送一个数字，发送的数字由小到大递增，测量此时电压比较器的输出。 当电压比较器的输出从1变为0时，此时的数据对应的是VA。 这样就可以测量出每个通道的VA，即一对开关闭合时RON上的压降。 对于高精度模拟多路复用器，RON的个体差异很小，因此系统自动测量的VA的一半可以近似为该对开关各自RON上的压降的对应数据。 模拟开关的阈值数据。

阈值电压动态设置

使用上面测得的阈值数据建表。 在钳位测量时，根据两个闭合开关的个数，从表中取出相应的数据，将它们的和送到D/A转换器，形成阈值电压。 对于笔夹测量和笔笔测量，由于测量路径只经过XNUMX路模拟开关，所以只需要一个开关阈值数据。

另外，由于电路本身（D/A转换器、电压比较器等）存在误差，实际测量时测试治具与被测引脚之间存在接触电阻，实际施加的阈值电压应在阈值范围内按上述方法确定。 在基础上加上修正量，以免误判路径为开路。 但是增加的阈值电压会压倒小电阻，即两个引脚之间的小电阻被判断为通路，因此阈值电压校正量应根据实际情况合理选择。 通过实验，该检测电路可以准确测定电阻值大于5欧姆的两个引脚之间的电阻，其精度明显高于万用表。

测量结果的几种特殊情况

电容的影响

当被测引脚之间连接电容时，应该是开路关系，但测量路径在开关闭合时给电容充电，两个测量点就像一条路径。 此时从电压比较器读取的测量结果为path。 对于这种电容引起的误通路现象，可以采用以下两种方法解决：适当增大测量电流，缩短充电时间，使充电过程在读取测量结果前结束； 在测量软件中添加真假路径检查程序段（见第 5 节）。

电感的影响

如果被测管脚之间接有电感，应该是开路关系，但由于电感的静态电阻很小，所以用万用表测量的结果始终是通路。 与电容测量的情况相反，在模拟开关闭合的瞬间，由于电感存在感应电动势。 这样就可以利用检测电路采集速度快的特点，正确判断电感量。 但这与电容的测量要求相矛盾。

模拟开关抖动的影响

在实际测量中发现，模拟开关从断开状态到闭合状态有一个稳定的过程，表现为电压VA的波动，使得前几次测量结果不一致。 为此，需要多次判断路径的结果，等待测量结果一致。 稍后确认。

测量结果的确认和记录

考虑到以上各种情况，为了适应不同的被测对象，采用图3所示的软件程序框图来确认和记录测量结果。