如果拿到一塊電路板后發(fā)現(xiàn)它不能按預(yù)期工作，這種情況會令人十分抓狂。一些設(shè)計師會用萬用表測量電路板周圍的電壓，而另一些設(shè)計師則會檢查設(shè)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(yīng)是什么，幾乎每個設(shè)計師都認(rèn)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(jìn)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(dāng)一塊電路板沒有按照設(shè)計預(yù)期正常運(yùn)作，應(yīng)該從以下四個方面進(jìn)行檢查：

設(shè)計缺陷：其中包括設(shè)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(shí)際上是設(shè)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(shè)計數(shù)據(jù)比較測量結(jié)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(diǎn)斷裂。當(dāng)探測電路板時，也許能夠確定設(shè)計的特定區(qū)域，對這些區(qū)域應(yīng)該進(jìn)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(dǎo)致測試結(jié)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(shè)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(luò)或其他功能，然后就可以重點(diǎn)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(yù)期運(yùn)行，第一步是進(jìn)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(shè)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(shí)器件不匹配的情況，并且可能導(dǎo)致組裝后出現(xiàn)短路或開路問題。

一些預(yù)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(jìn)行充分的檢查或測試，最終導(dǎo)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(jìn)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(yù)期的網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(jìn)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(jìn)行測試——這是萬不得已的手段。

對于非常小的器件（如 0402 或更小）或具有密集引腳的元件，如果測試結(jié)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(yùn)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(dǎo)致電路板無法通過測試。

inspect AR 的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)工具讓電路板的故障排除變得更加容易

在調(diào)試和測試過程中，對電路板進(jìn)行故障排除最困難的部分是需要追蹤整個設(shè)計中的互連關(guān)系。在進(jìn)行目視檢查后，設(shè)計師需要在電腦上打開設(shè)計文件，并嘗試在屏幕上追蹤網(wǎng)絡(luò)連接，同時在實(shí)體電路板上進(jìn)行測量。這個過程需要耗費(fèi)大量的時間，而且可能會導(dǎo)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(rèn)為是不同的網(wǎng)絡(luò)連接，導(dǎo)致檢查時出現(xiàn)測量不匹配的情況。

借助增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)，inspectAR工具功能強(qiáng)大，在測試和故障排除期間，能夠?qū)⒃O(shè)計數(shù)據(jù)疊加在 PCB 版圖上。通過這種直觀的視圖，設(shè)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(jié)果。當(dāng)測量結(jié)果與期望值不一致時，就可以開始進(jìn)一步研究問題所在。

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

此時，我們的目標(biāo)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(guān)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(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。從而更輕松地幫助我們進(jìn)行電路板故障排除并找到出現(xiàn)故障的位置。