技術資訊 | 如何快速直觀地對電路板進行故障排除？

如果拿到一塊電路板后發(fā)現(xiàn)它不能按預期工作，這種情況會令人十分抓狂。一些設計師會用萬用表測量電路板周圍的電壓，而另一些設計師則會檢查設計文件中的 footprint 和零件編號，看看制造商是否在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了錯誤。無論在這種情況下的最初反應是什么，幾乎每個設計師都認為，電路板故障排除是一個耗時的過程。

電路板缺陷位于何處？

在進行電路板故障排除時，需要檢查電路板上的幾個區(qū)域，故障排除策略要取決于如何檢查這些區(qū)域。當一塊電路板沒有按照設計預期正常運作，應該從以下四個方面進行檢查：

設計缺陷：其中包括設計數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的任何類型的錯誤，這些錯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際上是設計缺陷，反之亦然。

制造缺陷：有些制造缺陷非常明顯，可以用探針來測量。另一些制造缺陷則很棘手，必須對照設計數(shù)據(jù)比較測量結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，到立碑或焊點斷裂。當探測電路板時，也許能夠確定設計的特定區(qū)域，對這些區(qū)域應該進一步檢查是否存在組裝缺陷。

器件缺陷：這種情況并不常見，但有時一個器件的確有缺陷，并導致測試結果異常。在其他情況下，器件放置錯誤是由于訂購了錯誤的器件或在設計數(shù)據(jù)中放置了錯誤的器件。

一套全面的故障排除策略有助于同時檢查多個區(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，可能會把問題范圍縮小到電路板上一個特定的器件、網(wǎng)絡或其他功能，然后就可以重點檢查這個區(qū)域，找到問題所在。

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沒有按照預期運行，第一步是進行目視檢查，最好是借助放大鏡或顯微鏡。對于簡單的問題，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，通常通過目視觀察即可發(fā)現(xiàn)。

如果設計數(shù)據(jù)中的器件 footprint 和符號不正確，就有可能出現(xiàn)焊盤/孔的排列與真實器件不匹配的情況，并且可能導致組裝后出現(xiàn)短路或開路問題。

一些預算吃緊的制造商會生產(chǎn)出有明顯缺陷的電路板，而且在組裝過程中沒有進行充分的檢查或測試，最終導致我們收到一塊有缺陷的電路板。

第2步

測量

如果電路板通過了目視檢查，接下來就可以繼續(xù)進行測量。通常需要使用萬用表來檢查電源、開路和短路部分是否正常。如果在預期的網(wǎng)絡上沒有檢查到電源/開路/短路，就說明可能存在器件故障、制造缺陷或組裝缺陷。

制造過程中的電氣測試旨在發(fā)現(xiàn)這些問題，但如果設計文件中存在錯誤，那么這些測試可能都會通過。為此，需要進行一系列的測量來區(qū)分制造/組裝缺陷和器件故障。

第3步

器件測試

在故障排除過程中，從電路板上拆下一個器件并對其進行測試——這是萬不得已的手段。

對于非常小的器件（如 0402 或更?。┗蚓哂忻芗_的元件，如果測試結果顯示其功能正常，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行的器件也可能會造成開路，使其看起來存在故障。這種問題可能難以通過目視檢查發(fā)現(xiàn)，但仍然可能導致電路板無法通過測試。

inspect AR 的增強現(xiàn)實工具讓電路板的故障排除變得更加容易

在調試和測試過程中，對電路板進行故障排除最困難的部分是需要追蹤整個設計中的互連關系。在進行目視檢查后，設計師需要在電腦上打開設計文件，并嘗試在屏幕上追蹤網(wǎng)絡連接，同時在實體電路板上進行測量。這個過程需要耗費大量的時間，而且可能會導致測量錯誤。在元件密集的電路板上，很容易把器件、焊盤和過孔誤認為是不同的網(wǎng)絡連接，導致檢查時出現(xiàn)測量不匹配的情況。

借助增強現(xiàn)實（AR）技術，inspectAR工具功能強大，在測試和故障排除期間，能夠將設計數(shù)據(jù)疊加在 PCB 版圖上。通過這種直觀的視圖，設計數(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量結果。當測量結果與期望值不一致時，就可以開始進一步研究問題所在。

inspectAR工具中，網(wǎng)絡和元件信息直接疊加在Maxim Integrated 參考設計上

此時，我們的目標是確定問題來源，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)問題后立即查看問題區(qū)域和所有相關的走線/器件。此外，還可以查看問題互連上的元件的 MPN、從數(shù)據(jù)表中訪問 footprint，并在一個窗口中將這些數(shù)據(jù)與設計數(shù)據(jù)進行比較。從而更輕松地幫助我們進行電路板故障排除并找到出現(xiàn)故障的位置。