Como criar pontos de medição em uma PCB para diagnóstico?

Qual é a melhor maneira de implementar um ponto em uma PCB, onde uma tensão (por exemplo, saída de um regulador) pode ser medida com multímetro para fins de verificação da montagem ou diagnóstico em caso de mau funcionamento (preferencialmente em Eagle)?

Isso é algo bastante comum de se querer fazer e realmente útil para verificar tensões.

Um ponto de teste é realmente apenas um orifício revestido, talvez com uma boa rotulagem. A Eagle tem uma biblioteca chamada testpadque contém furos e almofadas de todas as formas e tamanhos, com um belo símbolo esquemático.

Ao colocar os pontos de teste, recomendo colocá-los em uma grade global de 0,1 pol.

Existem várias maneiras de lidar com a adição de recursos de testabilidade a uma placa. Eles funcionarão em qualquer pacote CAD projetado para esquemas e artes gráficas de PCB.

1. O primeiro passo é definir um símbolo esquemático para representar um dispositivo de um pino chamado ponto de teste.
2. Coloque uma instância do símbolo do ponto de teste projetado no esquema e, em seguida, conecte-o ao nó do circuito desejado. Você pode usar conexões de nós nomeados ou usar as linhas de conexão esquemáticas. Repita o procedimento para todos os nós que precisam de acesso para testabilidade.
3. Produza uma lista líquida do esquema para que inclua os pontos de teste conforme projetados no esquema.
4. Crie um símbolo de layout que seja um componente de pino único que será seu componente de ponto de teste. Aqui é onde algumas variações podem entrar em jogo.
5. (A) use um bloco SMT para um ponto de teste. A vantagem é que eles só ocupam espaço em um lado do tabuleiro.
6. (B) use uma almofada ThruHole com orifício revestido de tamanho adequado. Uma vantagem de um bloco passante é que ele pode facilitar a colocação de uma sonda de multímetro.
7. (C) use uma almofada ThruHole maior com um orifício grande o suficiente para acomodar um gancho de garra ou sonda de luneta. Estes seriam colocados perto da borda do quadro para facilitar a conexão.
8. (D) faça uma pegada para um componente comercial de ponto de teste que é montado no quadro. A área ocupada pode ser SMT ou THMT, dependendo do tipo de ponto de teste que você escolher. A principal vantagem desse tipo de ponto de teste é que uma sonda de agarrar pode ser colocada e permanecerá conectada durante o processo de medição. A desvantagem é o conteúdo da lista técnica adicionado e o custo incremental do componente.
9. Ao colocar componentes na placa, inclua o componente do ponto de teste como qualquer outro componente.
10. Quando você importa a lista líquida para o layout, a conexão dos pontos de teste pelo designador de referência será anexada aos nós de circuito desejados.
11. Mova o ponto de teste para a posição desejada e, em seguida, simplesmente direcione uma conexão de rastreamento para o terminal de componente de destino.

Pontos de teste do SMT PAD

Ao usar as pastilhas SMT para detecção da luneta, pode ser benéfico localizar as pastilhas GND adjacentes nas proximidades, para que a referência de terra da luneta possa ser o mais curta possível. Existem pontas de prova GND da sonda de escopo disponíveis, que se parecem com a figura a seguir e são fabricadas de forma que sejam flexíveis, mas tenham formato. Planeje os blocos SMT de acordo.

Ideia do ponto de teste do furo passante

Uso do componente do ponto de teste

Às vezes, pode ser desejável usar um componente de ponto de teste especial que permita a conexão direta de uma sonda de osciloscópio. Normalmente, são um conjunto de duas partes que possui um pino de soquete central e um clipe de terra separado de três ou quatro pernas.

Isso é do ponto de vista de "eletrônicos para hobby".

Seu número de mãos é limitado, e a depuração geralmente requer mexer nas coisas e apertar botões enquanto segura as pontas de prova. Poucos minutos depois, você se vê segurando pontas de prova multímetro entre os dentes. Isso não é bom.

Obtenha um pacote desses cabeçalhos de 0,1 "do aliexpress por US $ 2.

Agora, eles são inovadores, o que significa que você precisa de um cortador de fio de engenharia eletrônica de alta tecnologia para cortá-los:

Agora, você coloca placas em seu PCB para usar como pontos de teste. Sua ferramenta de design de PCB deve ter uma pegada de ponto de teste; caso contrário, use a pegada de um conector de 0,1 "com 1 ou 2 pinos.

Obviamente, as únicas coisas que você precisará testar serão os nós que NÃO adicionaram pontos de teste, mas esses cabeçalhos de 0,1 "soldam muito bem a alguns blocos SMD como resistores, se você for cuidadoso. Em um TQFP200, esqueça.

De qualquer forma, obtenha esses "cabos de sinal arduino" (geralmente chamados de cabos "Dupont") que se encaixam nos pinos macho.

Boa! Tente comprá-los por tempo suficiente, corte uma extremidade feminina, adicione uma banana e coloque-a no multímetro. Isso vai libertar suas mãos!

Isso é prático quando você precisa testar e também ajustar o código ao mesmo tempo.

Agora, para sinais mais rápidos (isto é, usando seu osciloscópio), isso não funcionará muito bem. Felizmente, uma sonda de osciloscópio trava muito bem nos cabeçalhos de 0,1 ".

Para sinais mais rápidos, um conector de 2 pinos de 0,1 "com terra, um resistor SMD MELF de 50 ohms e um pouco de cabo coaxial no final é muito bom. Não possui classificação de GHz, mas em velocidades de arduino ... funcionará .. .

Também é comum adicionar resistores de zero ohm ou um conector de 2 pinos de 100 mil com um jumper em todos os seus trilhos de potência. Isso permite medir a corrente de um dispositivo ou subsistema específico. Ou caracterize o conversor de energia a montante.

Resistores em linha em barramentos compartilhados também podem ser úteis para solucionar problemas, pois você pode retirar dispositivos do barramento.

Se forem usados ​​clipes de jacaré, sondas ou garras, e estamos falando de montagem soldada à mão:

Use dois orifícios separados por 100 mil para cada ponto, faça laços de todos os fios de seus componentes e solde-os. Tente fazer uma curva redonda, por exemplo, ao redor de um pequeno eixo de chave de fenda e solde-os na placa como a primeira coisa, colocando o lado do componente em algo resistente ao calor.

Para pontos de teste de RF, áudio de baixo nível ou rápido digital (TTL e superior), crie um ponto de teste de terra MUITO PERTO, para que você possa conectar um osciloscópio sem captar mais interferências no loop de terra do que o sinal.