新一代數字萬(wàn)用表助力模擬電路故障診斷

圖4 萬(wàn)用表測試結果

頻譜儀受頻率測量范圍和頻率分辨率的限制，很難發(fā)現這個(gè)50Hz電源干擾。DM3068在低頻時(shí)域測量中的高速、高精度、低噪聲和高頻抑制力強等特點(diǎn)正好彌補了示波器和頻譜儀的不足，有助于揭示“靈異事件”的真相。

用直方圖發(fā)現隱蔽干擾
當信號/干擾極微弱，并淹沒(méi)在電路自身的噪聲中時(shí)，借助直方圖統計分析方法可以將其暴露出來(lái)。

DM3068具備實(shí)時(shí)直方圖統計功能，結合低噪聲和大動(dòng)態(tài)范圍的特性，有助于測試微弱信號和干擾。

圖5是使用直方圖觀(guān)測被本底噪聲淹沒(méi)的信號的實(shí)例。圖左側是電路本底噪聲的時(shí)域波形（下方，垂直方向是時(shí)間軸方向。下同。）及其直方圖，該噪聲基本符合高斯分布，認為是白噪聲。圖右側是電路加入一個(gè)3μVpp左右的脈沖方波后的測試結果。對比時(shí)域波形，右側信號波形跟左側白噪聲波形很相像，電壓平均值也相接近，不能直觀(guān)地判定兩種波形的區別。但是對比兩者的直方圖可以明顯發(fā)現兩種信號的區別，而且通過(guò)右側直方圖可以推斷加入的信號有低電平分量，且該低電平分量出現概率不大，近似于占空比很小的負脈沖。

圖5 直方圖發(fā)現淹沒(méi)的信號

超低功耗電路的電壓、電流測試
超低功耗電路測試通常要求儀器能夠測試nA級弱電流，同時(shí)電壓測量的輸入阻抗趨于無(wú)窮大。一般的手持式萬(wàn)用表無(wú)法測量nA級電流，電壓測量的輸入阻抗固定為10MΩ，不能滿(mǎn)足超低功耗電路的測試需求。

圖6是一種超低功耗設備的入侵檢測電路。常閉開(kāi)關(guān)S1用于入侵檢測，設備外殼被破壞時(shí)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)。該電路中二極管D1用作超低電流的上拉元件，其反向漏電流Is約為10nA。一旦外殼被破壞，S1斷開(kāi)，D1將控制器MCU的管腳DET拉高，產(chǎn)生上升沿作為入侵觸發(fā)信號。這個(gè)電路的主要測試項目有二極管反向漏電流Is，開(kāi)關(guān)S1閉合時(shí)的DET電平，開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)時(shí)的DET電平，開(kāi)關(guān)S1閉合到斷開(kāi)過(guò)程中DET管腳的電壓上升沿波形。

圖6 入侵檢測電路

常規儀表無(wú)法有效完成以上測試，DM3068數字萬(wàn)用表直流電流最小分辨率高達100pA, 可以滿(mǎn)足Is的測試需求；直流電壓20V（范圍比競爭產(chǎn)品大一倍）及以下?lián)跷挥写笥?0GΩ的輸入阻抗，并且輸入偏流小于100pA，結合其數據繪圖、電平觸發(fā)和預觸發(fā)功能，能夠實(shí)時(shí)捕獲并顯示DET管腳波形，可以像使用示波器一樣輕松完成上升沿波形和電平測試。

查找電路板中的短路
手工焊接過(guò)的電路板常常會(huì )有焊屑導致的短路，而且焊屑一般藏在元件底部，不易查找。一旦電路板上的電源跟地短路，接在該電源和地之間的所有元件都成了可疑對象。逐個(gè)排查可以解決問(wèn)題，但是非常費勁。

如果被短路的電源上只有一處短路，那么遠離短路點(diǎn)的位置由于串聯(lián)了PCB電阻因而對地電阻較大，因此只要找到對地電阻最小的位置就能定位短路。

如圖7所示，Rp1～Rp(n)是+5V電源線(xiàn)的PCB電阻，阻值均為1mΩ；Rn1～Rn(m)是GND地線(xiàn)的PCB電阻，阻值均為1mΩ；C1～C5是+5V電源的退耦電容。假設在電容C2下方隱藏有短路，那么在C2處測得的電阻為0mΩ；在C1處測得的電阻C2處測得電阻加上Rp1和Rn1，共為2mΩ；同樣的道理，C3～C5處測得的電阻依次是2mΩ、4mΩ和6mΩ。C2處測得的電阻最小，因而可以斷定C2下方有短路。

圖7 有短路的等效電路