这是一个较晚的答案,扩展了The Photon的答案。我意识到现在很少有人会看到这个,但是当将来有类似问题时我可以参考它。在我漫长的职业生涯中,我在我工作的大公司被称为寻找短裤的专家,所以除了我自己项目中的短裤,其他人会向他们的董事会寻求帮助,我隔离了很多短裤这些年来。
OP 给我发了一个简短的 PWB,这样我就可以记录该过程的一些细微差别。我正在描述电源接地短路的过程,由于涉及的电阻低,这些通常是最难找到的。
要将电流注入短路,将导线焊接到 PWB 上。您至少需要 3 个,电源、接地和一个参考点。参考点将是电源或接地,从接地开始,因为大多数 PWB 将有更多接地点可供访问。不要试图与电流注入线共享参考,因为您正在测量微小的电压,这些线上的电压降会淹没飞机上的电压降。有电流流动的电线会发热,电压降会漂移,从而使隔离过程变得更加困难或不可能。
我通常将注入点放在电路板的两端。如果短路接近注入点,结果可能会令人困惑。这样,短路将远离至少一个注入点。参考点连接应靠近注入点,但尽量不要将其放置在表面迹线将共享电流的地方。或者,您可能遇到上一段中描述的相同问题。
在图中,鳄鱼夹连接到电流注入点,Q-ball 连接到接地参考点。
平面上的电压降将在毫伏范围内,因此您需要灵敏度提高 100 或 1000 倍的东西来找到电压梯度。理想情况下,您需要一个具有微伏或更好分辨率的电压表,但是,对于某些情况,10 微伏的分辨率可能就足够了。
小公司或爱好者可能没有足够灵敏的仪表。但是,构建一个 1000X 放大器并不难。最常见的数字万用表具有 1 毫伏的分辨率。1000X 放大器将为您提供微伏分辨率。有关如何构建 1000X 放大器的更多详细信息,请参阅此答案的底部。
使用实验室电源,将电压设置为 0.5V。如果短路打开,您希望它足够低,以防止损坏已填充的 PWB。将电流限制设置为几百毫安。您可能需要稍后增加它以在平面中获得足够的电压梯度。我在这个例子中使用了 500 mA。
首先,我假设参考点在地网上。使用艺术品和/或原理图作为参考,探测 PWB 上的接地点,寻找最大的电压差。试着想象平面中流动的电流。铜平面中的电流会导致微小的电压降。您不需要探测电路板上的每个接地点,如果电压越来越小,则说明您正朝着错误的方向移动。
当您找到最高电压降时,这通常会为您提供足够的线索来找出问题所在。对于此 PWB,短路位于两个连接器安装孔内,这些孔被镀通并接地。查看艺术品确认电源平面没有在孔周围清除,导致短路。
如果结果看起来令人困惑,有时将注入点移动到另一个位置可能会有所帮助。
为了确认,我通常将参考点移动到电源网络并重复测量,这一次探测 PWB 上的电源点。这个 PWB 没有很多表面电源连接,所以这不是很有用。
如何构建 1000X 放大器:
我查看了我的零件库,找到了最合适的运算放大器,即 LT1492。你需要一个输入失调电压低的运放,很多普通的运放都行不通;由于电路增益很高,超过几毫伏的偏移会使输出饱和。LT1492 运算放大器具有 180uV 的最大输入失调。还有许多其他运算放大器具有如此低或更好的偏移量。如果您有大量具有高最坏情况电压偏移的运算放大器,您可能会很幸运并通过反复试验找到具有低电压偏移的运算放大器。
输出中的一点偏移是可以的,因为我们正在寻找电压差。我使用的 LT1492 在输入短路的情况下产生 0.02 V 的输出电压(对应于输入端的 20 uV)。
运算放大器输入偏置电流规格并不那么重要,因为电路输入阻抗很低。
当您创建一个小测试电路来帮助您解决问题时,您希望它尽可能简单。不要创建另一个问题来进行故障排除。
我不建议使用无线面包板。如果您没有经验,我建议您构建它尽可能与我的相似。我使用了一个小型 perf 板、一个 20 AWG 接地总线和 24 AWG 用于其他接线。
我建议您使用电池为其供电,这样您就不必担心任何影响测量的电源噪声。我使用了两个串联的 9V 电池和一个 DPDT 滑动开关。如果您对运算放大器有一定的经验,您可以使用第二个运算放大器创建一个虚拟接地,并且只使用一节电池。
模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图
我没有任何带尖头的仪表探头,因为世界对诉讼越来越偏执,这些不再那么常见了。我用缝纫针做了一个探针。我把针用环氧树脂粘在一根小木棍上,这样更容易处理。