未知電路板原理圖測繪系統的設計與實(shí)現

近年來(lái)，我國引進(jìn)了大量先進(jìn)的儀器設備，這些設備系統龐大、結構復雜、集成度高。經(jīng)過(guò)多年的使用，這些設備在維護修理、備件保障方面遇到了極大的困難。由于不是技術(shù)引進(jìn)，幾乎沒(méi)有任何關(guān)于設備的技術(shù)資料，無(wú)法獲得電子備件的電路原理圖，所以對未知(無(wú)電路原理圖)電路板電路原理圖的測繪，對于電子備件尤其是軍工產(chǎn)品的反設計具有重要意義。
1 基本原理
　　要完成對未知電子備件的反設計，必須首先獲知該備件的連線(xiàn)表，然后才能依據元器件數據庫的相關(guān)知識繪制出原電路原理圖，進(jìn)而通過(guò)技術(shù)分析和設計形成替代方案，實(shí)現反設計。對未知電路板的測繪所使用的常用辦法主要有如下兩種：
　　(1)用萬(wàn)用表的歐姆檔，對印制電路板上的各外露焊點(diǎn)和元器件管腳進(jìn)行連接測試，即首先測量第一個(gè)焊點(diǎn)(或管腳)和第二、第三個(gè)焊點(diǎn)(或管腳)之間的電阻，直至測量完所有焊點(diǎn)和管腳，從而得到第一個(gè)焊點(diǎn)或管腳在電路板上的連接圖。用同樣的方法，再測第二個(gè)焊點(diǎn)(或管腳)與第三、第四個(gè)焊點(diǎn)(或管腳)之間的電阻，直至測量完所有焊點(diǎn)和管腳，得到第二個(gè)焊點(diǎn)或管腳在電路板上的連接圖。依次類(lèi)推，可以得到電路板上各焊點(diǎn)和元器件管腳的連接關(guān)系(即網(wǎng)絡(luò )圖)。這種方法雖然能夠得到電路板的網(wǎng)絡(luò )圖，但十分繁瑣、效率低、差錯率也高，因此應開(kāi)發(fā)自動(dòng)測繪設備。
　　(2)采用固定針床的辦法進(jìn)行測繪，對于每種電路板設計專(zhuān)門(mén)的測試針床，將專(zhuān)用針床與被測電路板的所有接點(diǎn)可靠接觸，在計算機測試軟件的控制下，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的通道控制器可在較短時(shí)間內完成測試工作，而且能完成對多層電路板的測繪。但這種方式要求為每種被測對象設計一個(gè)專(zhuān)門(mén)的針床和測試軟件，投入成本高、周期長(cháng)。
　　綜合以上兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，根據常用的通路電阻測試法，設計了“柔性針床網(wǎng)絡(luò )圖測繪系統”，實(shí)現了靈活高效的測繪。連線(xiàn)表測試完成后，借助專(zhuān)門(mén)建立的器件數據庫，通過(guò)人工干預的方式即可完成電路原理圖的繪制工作。
2 系統硬件設計
2.1 系統總體結構
　　該系統由計算機、開(kāi)關(guān)矩陣、柔性針床陣列和被測備件組成，其結構見(jiàn)圖1。其中，柔性針床陣列通過(guò)柔性針與電路板上的所有節點(diǎn)可靠連接，開(kāi)關(guān)矩陣實(shí)現通道的自動(dòng)切換或順序切換，柔性針床寬度僅能夠覆蓋一個(gè)電子芯片，這樣通過(guò)多個(gè)針床，即可覆蓋整個(gè)待測電路板。

測試時(shí)將電路板水平固定，在電路板上方和下方間距為2至3厘米處水平固定柔性針床，柔性針床的一面有密集分布的焊點(diǎn)，這些焊點(diǎn)通過(guò)長(cháng)短可變的彈性探針與被測電路板一面上的外露焊點(diǎn)或元器件管腳相連。柔性針床的另一面由連線(xiàn)將各焊點(diǎn)與開(kāi)關(guān)矩陣相連，電路板的另一面也進(jìn)行相同的操作，從而將電路板的外露焊點(diǎn)或元器件管腳引到柔性針床上，通過(guò)計算機對開(kāi)關(guān)矩陣進(jìn)行控制，實(shí)現柔性針床上各節點(diǎn)之間的連接關(guān)系的自動(dòng)測試。
2.2 測試電路結構組成