Come creare punti di misurazione su un PCB per la diagnostica?

Qual è il modo migliore per implementare un punto su un PCB, in cui una tensione (ad es. Uscita di un regolatore) potrebbe essere misurata con un multimetro ai fini della verifica dell'assemblaggio o della diagnostica in caso di malfunzionamento (preferibilmente in Eagle)?

Questa è una cosa abbastanza comune da voler fare e molto utile per controllare le tensioni.

Un punto di prova è davvero solo un buco placcato, forse con delle belle etichette. Eagle ha una libreria chiamata testpadche contiene fori e cuscinetti in tutte le forme e dimensioni con un bel simbolo schematico.

Quando si posizionano i punti di prova, consiglierei di disporli su una griglia globale di 0,1 ", il che significa che se ne hai diversi uno vicino all'altro puoi usare un Veroboard con pin pogo collegati per creare un semplice dispositivo di prova.

Esistono diversi modi per gestire l'aggiunta di funzionalità di testabilità a una scheda. Funzioneranno in qualsiasi pacchetto CAD progettato per schemi PCB e opere d'arte.

1. Il primo passo è definire un simbolo schematico per rappresentare un dispositivo a un pin chiamato punto di prova.
2. Posizionare un'istanza del simbolo del punto di prova progettato sullo schema e quindi connettersi al nodo del circuito desiderato. È possibile utilizzare connessioni con nodo denominato o utilizzare le linee di connessione schematiche. Ripetere l'operazione per tutti i nodi che richiedono l'accesso alla testabilità.
3. Produrre un elenco netto dallo schema in modo che includa i punti di test progettati nello schema.
4. Progettare un simbolo di layout che sia un singolo componente pin che sarà il componente del punto di prova. Qui è dove possono entrare in gioco alcune variazioni.
5. (A) utilizzare un pad SMT per un punto di prova. Il vantaggio è che occupano spazio solo su un lato della tavola.
6. (B) utilizzare un cuscinetto passante con foro placcato di dimensioni adeguate. Un vantaggio di un cuscinetto a foro passante è che può rendere più facile infilzare una sonda multimetro in posizione.
7. (C) utilizzare un pad ThruHole più grande con un foro abbastanza grande da contenere un gancio per sonda per presa o oscilloscopio. Questi sarebbero posizionati vicino al bordo della scheda in modo che sia facile collegarsi.
8. (D) creare un footprint per un componente effettivo del punto di prova commerciale che viene montato sulla scheda. L'impronta può essere SMT o THMT a seconda del tipo di punto di test scelto. Il vantaggio principale di questo tipo di punto di prova è che è possibile posizionare una sonda grabber che rimarrà connessa durante il processo di misurazione. Lo svantaggio è il contenuto della distinta base aggiunto e il costo incrementale dei componenti.
9. Quando si posizionano i componenti sulla scheda, includere il componente del punto di test proprio come qualsiasi altro componente.
10. Quando si importa l'elenco di reti nel layout, la connessione dei punti di prova mediante il designatore di riferimento verrà collegata ai nodi del circuito desiderati.
11. Spostare il punto di prova nella posizione desiderata, quindi instradare semplicemente una connessione di traccia al cavo del componente di destinazione.

Punti di prova PAD SMT

Quando si utilizzano pad SMT per il rilevamento dell'oscilloscopio, può essere utile individuare i pad GND adiacenti nelle vicinanze in modo che il riferimento di terra dell'oscilloscopio possa essere il più breve possibile. Sono disponibili cavi GND per sonda dell'oscilloscopio che assomigliano all'immagine seguente e sono realizzati in modo che siano flessibili ma mantengano la forma. Pianificare i pad SMT di conseguenza.

Idea del punto di prova del foro passante

Uso dei componenti del punto di prova

A volte può essere desiderabile utilizzare un componente del punto di test speciale che consenta il collegamento diretto di una sonda dell'oscilloscopio. Si tratta in genere di un gruppo in due parti che presenta un perno con presa centrale e una clip di messa a terra a tre o quattro gambe separata.

Questo è dal punto di vista dell '"elettronica per hobby".

Il tuo numero di mani è limitato e il debug delle cose richiede spesso di fare confusione con le cose e premere i pulsanti mentre si tengono le sonde, e pochi minuti dopo ti ritrovi a tenere le sonde multimetro tra i denti. Non va bene.

Ottieni un sacco di queste intestazioni da 0,1 "da aliexpress per $ 2.

Ora, questi sono breakaway, il che significa che è necessario un tagliafili da ingegnere elettronico di alta tecnologia per tagliarli:

Ora, hai inserito i pad placcati sul tuo PCB come punti di prova. Lo strumento di progettazione PCB dovrebbe avere un'impronta testpoint, in caso contrario, utilizzare l'impronta per un connettore da 0,1 "con 1 o 2 pin.

Ovviamente le uniche cose che dovrai testare saranno i nodi in cui NON hai aggiunto punti di test, ma queste intestazioni da 0,1 "si saldano molto bene ad alcuni pad SMD come i resistori se stai attento. Su un TQFP200, dimenticalo.

Ad ogni modo, prendi questi "cavi di segnale arduino" (spesso chiamati cavi "Dupont") che si accoppiano con i tuoi pin maschi.

Buono! Cerca di ottenerli abbastanza a lungo, taglia un'estremità femminile, aggiungi invece una banana e incollale nel multimetro. Questo libererà le tue mani!

Questo è pratico quando è necessario testare e anche modificare il codice contemporaneamente.

Ora, per segnali più veloci (cioè usando l'oscilloscopio) questo non funzionerà molto bene, fortunatamente una sonda oscilloscopio si aggancia abbastanza bene alle intestazioni da 0,1 ".

Per segnali più veloci, un'intestazione da 0,1 "a 2 pin con messa a terra, una resistenza MELF SMD da 50 ohm e un po 'di coassiale all'estremità è piuttosto carina. Non è classificata GHz ma a velocità arduino ... funzionerà .. .

È anche comune aggiungere resistori a zero ohm o un'intestazione da 100 pin da 2 pin con un ponticello su tutte le barre di alimentazione. Ciò consente di misurare la corrente di un particolare dispositivo o sottosistema. O caratterizza il convertitore di potenza a monte.

Le resistenze in linea sui bus condivisi possono anche essere utili per la risoluzione dei problemi, in quanto è possibile estrarre i dispositivi dal bus.

Se vengono utilizzati fermagli a coccodrillo, sonde di portata o pinze e stiamo parlando di un assemblaggio saldato a mano:

Usa due fori da 100 a parte per ogni punto, fai degli anelli da tutti i ritagli di filo del tuo componente e saldali dentro. Prova a fare una curva rotonda, ad esempio intorno a un piccolo cacciavite, e saldali nella scheda come prima cosa, ponendo il lato componente su qualcosa di resistente al calore.

Per i punti di test RF, audio di basso livello o digitale veloce (TTL e superiori), creare un punto di prova di messa a terra MOLTO VICINO in modo da poter collegare un oscilloscopio senza raccogliere più interferenze di terra rispetto al segnale.