技術(shù)資訊 | 如何快速直觀地對(duì)電路板進(jìn)行故障排除？

如果拿到一塊電路板后發(fā)現(xiàn)它不能按預(yù)期工作，這種情況會(huì)令人十分抓狂。一些設(shè)計(jì)師會(huì)用萬(wàn)用表測(cè)量電路板周圍的電壓，而另一些設(shè)計(jì)師則會(huì)檢查設(shè)計(jì)文件中的 footprint 和零件編號(hào)，看看制造商是否在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了錯(cuò)誤。無(wú)論在這種情況下的最初反應(yīng)是什么，幾乎每個(gè)設(shè)計(jì)師都認(rèn)為，電路板故障排除是一個(gè)耗時(shí)的過(guò)程。

電路板缺陷位于何處？

在進(jìn)行電路板故障排除時(shí)，需要檢查電路板上的幾個(gè)區(qū)域，故障排除策略要取決于如何檢查這些區(qū)域。當(dāng)一塊電路板沒(méi)有按照設(shè)計(jì)預(yù)期正常運(yùn)作，應(yīng)該從以下四個(gè)方面進(jìn)行檢查：

設(shè)計(jì)缺陷：其中包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的任何類型的錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤隨后反映在制造數(shù)據(jù)中。在某些情況下，明顯的制造或組裝缺陷實(shí)際上是設(shè)計(jì)缺陷，反之亦然。

制造缺陷：有些制造缺陷非常明顯，可以用探針來(lái)測(cè)量。另一些制造缺陷則很棘手，必須對(duì)照設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較測(cè)量結(jié)果才能推斷出它們是否存在。

組裝缺陷：組裝缺陷的范圍很廣，從元件完全橋接，到立碑或焊點(diǎn)斷裂。當(dāng)探測(cè)電路板時(shí)，也許能夠確定設(shè)計(jì)的特定區(qū)域，對(duì)這些區(qū)域應(yīng)該進(jìn)一步檢查是否存在組裝缺陷。

器件缺陷：這種情況并不常見(jiàn)，但有時(shí)一個(gè)器件的確有缺陷，并導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果異常。在其他情況下，器件放置錯(cuò)誤是由于訂購(gòu)了錯(cuò)誤的器件或在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中放置了錯(cuò)誤的器件。

一套全面的故障排除策略有助于同時(shí)檢查多個(gè)區(qū)域，最好是將缺陷精確到電路板的特定部分。在某些情況下，可能會(huì)把問(wèn)題范圍縮小到電路板上一個(gè)特定的器件、網(wǎng)絡(luò)或其他功能，然后就可以重點(diǎn)檢查這個(gè)區(qū)域，找到問(wèn)題所在。

電路板故障排除步驟

第1步

目視檢查

如果電路板在第一次通電時(shí)沒(méi)有按照預(yù)期運(yùn)行，第一步是進(jìn)行目視檢查，最好是借助放大鏡或顯微鏡。對(duì)于簡(jiǎn)單的問(wèn)題，如器件引腳之間的焊接短路、器件立碑、器件缺失（意外的 DNP），或 footprint 不匹配，通常通過(guò)目視觀察即可發(fā)現(xiàn)。

如果設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中的器件 footprint 和符號(hào)不正確，就有可能出現(xiàn)焊盤(pán)/孔的排列與真實(shí)器件不匹配的情況，并且可能導(dǎo)致組裝后出現(xiàn)短路或開(kāi)路問(wèn)題。

一些預(yù)算吃緊的制造商會(huì)生產(chǎn)出有明顯缺陷的電路板，而且在組裝過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行充分的檢查或測(cè)試，最終導(dǎo)致我們收到一塊有缺陷的電路板。

第2步

測(cè)量

如果電路板通過(guò)了目視檢查，接下來(lái)就可以繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量。通常需要使用萬(wàn)用表來(lái)檢查電源、開(kāi)路和短路部分是否正常。如果在預(yù)期的網(wǎng)絡(luò)上沒(méi)有檢查到電源/開(kāi)路/短路，就說(shuō)明可能存在器件故障、制造缺陷或組裝缺陷。

制造過(guò)程中的電氣測(cè)試旨在發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題，但如果設(shè)計(jì)文件中存在錯(cuò)誤，那么這些測(cè)試可能都會(huì)通過(guò)。為此，需要進(jìn)行一系列的測(cè)量來(lái)區(qū)分制造/組裝缺陷和器件故障。

第3步

器件測(cè)試

在故障排除過(guò)程中，從電路板上拆下一個(gè)器件并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試——這是萬(wàn)不得已的手段。

對(duì)于非常小的器件（如 0402 或更?。┗蚓哂忻芗_的元件，如果測(cè)試結(jié)果顯示其功能正常，則可能很難再將器件重新焊接到電路板上。甚至，輕微地抬起可正常運(yùn)行的器件也可能會(huì)造成開(kāi)路，使其看起來(lái)存在故障。這種問(wèn)題可能難以通過(guò)目視檢查發(fā)現(xiàn)，但仍然可能導(dǎo)致電路板無(wú)法通過(guò)測(cè)試。

inspect AR 的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)工具讓電路板的故障排除變得更加容易

在調(diào)試和測(cè)試過(guò)程中，對(duì)電路板進(jìn)行故障排除最困難的部分是需要追蹤整個(gè)設(shè)計(jì)中的互連關(guān)系。在進(jìn)行目視檢查后，設(shè)計(jì)師需要在電腦上打開(kāi)設(shè)計(jì)文件，并嘗試在屏幕上追蹤網(wǎng)絡(luò)連接，同時(shí)在實(shí)體電路板上進(jìn)行測(cè)量。這個(gè)過(guò)程需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，而且可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤。在元件密集的電路板上，很容易把器件、焊盤(pán)和過(guò)孔誤認(rèn)為是不同的網(wǎng)絡(luò)連接，導(dǎo)致檢查時(shí)出現(xiàn)測(cè)量不匹配的情況。

借助增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)，inspectAR工具功能強(qiáng)大，在測(cè)試和故障排除期間，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)疊加在 PCB 版圖上。通過(guò)這種直觀的視圖，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中的連接一目了然，并可以輕松推斷出我們期望在儀表上看到的測(cè)量結(jié)果。當(dāng)測(cè)量結(jié)果與期望值不一致時(shí)，就可以開(kāi)始進(jìn)一步研究問(wèn)題所在。

inspectAR工具中，網(wǎng)絡(luò)和元件信息直接疊加在Maxim Integrated 參考設(shè)計(jì)上

此時(shí)，我們的目標(biāo)是確定問(wèn)題來(lái)源，是由器件故障、制造缺陷還是由組裝缺陷造成的。inspect AR 可以在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后立即查看問(wèn)題區(qū)域和所有相關(guān)的走線/器件。此外，還可以查看問(wèn)題互連上的元件的 MPN、從數(shù)據(jù)表中訪問(wèn) footprint，并在一個(gè)窗口中將這些數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。從而更輕松地幫助我們進(jìn)行電路板故障排除并找到出現(xiàn)故障的位置。