Pontos de teste: Vias versus almofadas

Eu estava consertando um roteador doméstico ultra barato há alguns dias e notei que ele tinha vias marcadas como TP_12V, TP_3V3, TP_GND e similares. O problema acabou sendo crapacitors eletrolíticos com vazamento no conversor buck e as vias realmente ajudaram a depurar isso, mas esse não é o ponto principal desta questão.

O que eu realmente queria perguntar é que, em geral, existe alguma razão para não usar vias como pontos de teste? Todos os pontos de teste que eu vi anteriormente eram almofadas de cobre expostas, que eram úteis, mas eram um pouco difíceis de usar porque eu precisava conectar a sonda de luneta a uma superfície plana. Aqui, as vias tinham o diâmetro certo para manter a ponta do multímetro padrão ou da sonda de escopo no lugar, sem a necessidade de ferramentas externas.

Eu suspeito que as vias seriam um pouco mais caras do que os pontos de teste de cobre normais (mas, novamente, isso foi encontrado em uma unidade abaixo de US $ 15) e que seriam menos duráveis ​​do que as almofadas simples.

Suspeito que o leito de pregos usado nos testes de produção precisaria ser um pouco mais preciso para que isso funcionasse bem, mas não sei qual seria o grande problema.

Então, eu perdi algum motivo para usar almofadas de cobre em vez de vias para pontos de teste?

Na verdade, eu prefiro vias como pontos de teste pelas razões que você mencionou. Eu acho que facilita muito o uso de um multímetro ou uma sonda de osciloscópio. Qual, afinal, é o principal uso dos pontos de teste.

Sempre que possível / prático, eu gosto de dimensionar minhas vias grandes o suficiente ou usar orifícios pequenos revestidos para que o fio de calibre 30 possa ser facilmente soldado. Então eu posso prender uma sonda de mira no fio e ter minhas mãos completamente livres para operar um computador ou outro equipamento de teste.

O motivo para não usar vias e principalmente não prender os fios é a indutância e capacitância adicional que esses recursos adicionariam ao traço e, portanto, distorceriam o sinal. Isso é de grande importância quando você está tentando medir sinais de alta velocidade. Aqui está um bom artigo sobre o cálculo via indutância .

$\mu = 4\pi\cdot10^{-7} H/m$
$x$
$s$
$h$
$r$

Lembre-se de que esta fórmula faz algumas suposições que o autor observa e, portanto, é apenas uma aproximação:

Esta fórmula para L _? é uma aproximação grosseira que encobre a posição do caminho atual de retorno, uma simplificação que lamento muito não ter deixado mais claro no livro. Supõe-se que o caminho de retorno é aproximadamente coaxial e localizado a uma distância s = 2eh , onde e é a base usada para logaritmos naturais. Quando a indutância realmente importa, é necessária uma aproximação mais precisa.

No entanto, o artigo Test Pads em redes de alta velocidade destaca os problemas que essa forma de instrumentação pode causar.

Se o sinal estiver em uma camada externa, não é possível colocar um bloco de teste de 35 mil diretamente em um traço de 5 mil de largura sem criar um pesadelo de roteamento de PCB. Os sinais diferenciais devem ser intimamente acoplados, e o raio do bloco de teste criará restrições de roteamento adicionais onde eles provavelmente já terão excesso de restrição:

Em vez disso, eles recomendam o uso de tecnologias não intrusivas ao tentar medir sinais de alta velocidade. O que me leva a acreditar que, em sinais que podem lidar com a indutância e capacitância adicional de uma via, não há razão para usar um bloco de teste, devido aos benefícios que uma via oferece ao usar um medidor ou uma sonda.

Parece que esses pontos de teste foram através de orifícios, não necessariamente vias. Sim, você pode usar um bloco passante como ponto de teste, especialmente se ele não se destina a testes automatizados. Para um técnico, uma almofada de passagem pode ser conveniente. Um pad realmente não adiciona custos, exceto pelo uso do espaço, é fácil manter uma sonda de escopo nele e você pode soldar um fio nele para uma depuração mais séria, se necessário.

Existem dicas de pinos de pogo destinados a furos galvanizados, mas todas as pessoas que conheço preferem evitá-las. Há mais do que pode dar errado e eles podem se desgastar mais rapidamente do que uma ponta padrão de 90 °, atingindo uma almofada plana simples colocada lá apenas para esse fim.

Lembre-se de que o teste automatizado e a depuração manual são para dois propósitos diferentes. O teste automatizado existe apenas para verificar se o produto está funcionando e, às vezes, para realizar medições e definir constantes de calibração. Nesse ponto do processo, você não se importa por que uma unidade é ruim apenas como é. Mais tarde, alguém pode vir e tentar diagnosticá-lo para possivelmente consertá-lo ou, pelo menos, reunir algumas estatísticas sobre o que está dando errado. A segunda atividade provavelmente requer mais acesso a vários pontos no quadro, que é onde você adiciona os pontos de teste através do orifício se tiver espaço.

Se houver espaço, eu gostaria de colocar pontos de teste reais (nos quais você pode prender uma sonda do osciloscópio) em uma placa para quaisquer sinais que eu queira examinar, além de todos os trilhos de força. Você pode obtê-los em variedades passantes ou SMT . Ambos têm o mesmo preço (cerca de 40 centavos em quantidades únicas). Eles podem ser facilmente deixados de fora (marcados como DNI / DNP) na produção desejada.

Vias ocupam espaço em pelo menos duas camadas no quadro. Os blocos de teste ocupam espaço em apenas um.

Quando um TP é marcado, o OD do bloco de teste é maior especificamente para um ponto de teste de sondagem. Normalmente, quando o cobre de uma via é exposto, a omissão da máscara de solda expõe a via para fab. testes, leitos de unhas, por exemplo, como as pessoas já mencionaram, não destinados ao uso para reparo / teste. E via's não designados como blocos de teste são normalmente cobertos com máscara de solda.

Se houver espaço suficiente para que uma via OD seja aumentada para ser considerada um TP, isso é típico. a primeira escolha. Segundo, também mencionado, apenas um bloco (bloco SMT TP) é adicionado às redes para cobertura quando as vias não podem ser aumentadas para o OD do bloco TP no local final. Ao usar blocos de teste (em comparação com um TH para um TP), você terá que fazer um furo adicional.

A cobertura total dos pontos de teste nem sempre é a meta / garantia para dispositivos eletrônicos de consumo baratos / baratos - quando eles falham, são normalmente lançados e substituídos ... se estiverem na garantia.