胡昌华 张 伟

     来源：《电子技术应用》

     摘要：一套基于过驱动技术的印制板故障诊断系统的设计。该系统由工控计算机、过驱动功能板和测试针床板等组成。过驱动功能板的设计充分考虑了被测对象的各种故障模型，测试功能比较完备。提出了元件“级”的概念，基于此概念来设计针床板与功能板之间的接口，实现了测试策略的优化。

     关键词：印制板

     故障诊断 过驱动 桥接故障

     数字设备故障自动测试与诊断的研究随着数字设备的发展而不断发展。传统的数字设备故障诊断技术是利用半导体器件允许瞬态过载的特性，采用过驱动技术在线隔离和测试器件；随后相继出现了红外测试技术和新一代的非向量测试技术，如电容耦合技术、射频磁场感应技术、模拟结效应测试技术等。目前国内外开发的通用印制板故障诊断仪比较多，功能也比较强。

     针对不同的测试对象和测试要求，各种故障诊断手段各具自己的优势。目前市场上存在的数字设备故障诊断系统对于特定的测试对象和要求也存在一定的局限性。本文根据被测对象的特点，设计了一套基于传统的过驱动技术的印制板电路故障诊断系统。该系统包括工控计算机、过驱动功能板、测试针床板以及被测电路板。设计的核心是过驱动功能板测试针床板。

     1 系统总体设计

     本系统诊断的对象是一套数字设备，该设备由多块以ttl器件为主的数字电路印制板组成。本系统对出现故障的诊断对象进行器件故障诊断和维修，因此被测对象不存在器件插错方向的故障。系统可能的故障模型主要有：①器件功能故障；②电路板发生桥接故障；③电源与地的绝缘电阻过小或短路。另外，要求该系统具有较小的体积和较轻的重量。

     系统的结构框图如图1所示。该系统主要由微机、液晶显示屏、操作按钮、过驱动电源、过驱动功能板和测试针床板组成。为了减小系统的体积和重量，采用工控机系统平台和液晶显示屏；为了方便操作，采用设置一定的功能键代替键盘；为了减少过驱动对操作平台的干扰，过驱动功能板采用独立的电源。测试时测试针床通过探针与被测印制板的所有网络节点可靠接触。由于该系统的测试针床板和安装测试针床板的模具要求很高的机械加工精度，必须采用精密加机床进行加工。

     2 系统硬件实现

     2.1 过驱动功能板的设计

     印制板最致命的故障是电源与地的短路（对印制板盲目地通电很容易烧毁器件和电路板）。过驱动功能板设计了在印制板不加电的条件下测试电源与地之间的阻抗的电路，电路原理如图2所示。

     当印制板电源与地之间的阻抗过小或者短路时，发光二极管灯亮。

     由于印制电路板的桥接故障改变电路的拓扑结构，应用传统的向量测试生成技术诊断起来比较困难。应用在线测试的方法，即在被测印制板不加电的情况下测试所有网络节点之间的阻抗，则可以较好地诊断整个电路中发生的桥接故障。电路原理如图3所示。

     任意两个网络节点通过地址开关的选通接入采样电路，采样电路利用分压的原理测量a、b之间的电阻。

     过驱动功能板插接在计算机的isa总线插槽上。由于过驱动瞬时加入时，电源的负载会突然增大，给计算机造成比较强的干扰，所以过驱动功能板的过驱动电流必须采用独立的电源提供，而过驱动功能板的控制部件依然由计算机的电源接入。

     对器件的功能故障进行测试时，过驱动功能板的设计还要考虑到以下几个因素：

     （1）每个网络节点既可能是过驱动的输入点，又可能是响应的输出点；

     （2）作为过驱动点时，既