未知電路板原理圖測繪系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

近年來，我國引進(jìn)了大量先進(jìn)的儀器設(shè)備，這些設(shè)備系統(tǒng)龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成度高。經(jīng)過多年的使用，這些設(shè)備在維護(hù)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)，幾乎沒有任何關(guān)于設(shè)備的技術(shù)資料，無法獲得電子備件的電路原理圖，所以對未知(無電路原理圖)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(shè)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(shè)計，必須首先獲知該備件的連線表，然后才能依據(jù)元器件數(shù)據(jù)庫的相關(guān)知識繪制出原電路原理圖，進(jìn)而通過技術(shù)分析和設(shè)計形成替代方案，實現(xiàn)反設(shè)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)用萬用表的歐姆檔，對印制電路板上的各外露焊點和元器件管腳進(jìn)行連接測試，即首先測量第一個焊點(或管腳)和第二、第三個焊點(或管腳)之間的電阻，直至測量完所有焊點和管腳，從而得到第一個焊點或管腳在電路板上的連接圖。用同樣的方法，再測第二個焊點(或管腳)與第三、第四個焊點(或管腳)之間的電阻，直至測量完所有焊點和管腳，得到第二個焊點或管腳在電路板上的連接圖。依次類推，可以得到電路板上各焊點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(yīng)開發(fā)自動測繪設(shè)備。
　　(2)采用固定針床的辦法進(jìn)行測繪，對于每種電路板設(shè)計專門的測試針床，將專用針床與被測電路板的所有接點可靠接觸，在計算機(jī)測試軟件的控制下，通過專門的通道控制器可在較短時間內(nèi)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(shè)計一個專門的針床和測試軟件，投入成本高、周期長。
　　綜合以上兩種方法的優(yōu)點，根據(jù)常用的通路電阻測試法，設(shè)計了“柔性針床網(wǎng)絡(luò)圖測繪系統(tǒng)”，實現(xiàn)了靈活高效的測繪。連線表測試完成后，借助專門建立的器件數(shù)據(jù)庫，通過人工干預(yù)的方式即可完成電路原理圖的繪制工作。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
　　該系統(tǒng)由計算機(jī)、開關(guān)矩陣、柔性針床陣列和被測備件組成，其結(jié)構(gòu)見圖1。其中，柔性針床陣列通過柔性針與電路板上的所有節(jié)點可靠連接，開關(guān)矩陣實現(xiàn)通道的自動切換或順序切換，柔性針床寬度僅能夠覆蓋一個電子芯片，這樣通過多個針床，即可覆蓋整個待測電路板。

測試時將電路板水平固定，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，這些焊點通過長短可變的彈性探針與被測電路板一面上的外露焊點或元器件管腳相連。柔性針床的另一面由連線將各焊點與開關(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或元器件管腳引到柔性針床上，通過計算機(jī)對開關(guān)矩陣進(jìn)行控制，實現(xiàn)柔性針床上各節(jié)點之間的連接關(guān)系的自動測試。
2.2 測試電路結(jié)構(gòu)組成