在印刷電路板上找出短路處的方法

本文介紹一種尋找該類短路的方法，檢修人員甚至不需要專業(yè)知識(shí)，也可以迅速準(zhǔn)確地找到短路點(diǎn)。

1 工作原理
在圖1中，abcdefgh為印刷電路板上的正電源供電線條(+5伏)，ABCDEFGH為板上地線，正常情況下兩者不直接相通(無短路點(diǎn))，電源可正常加上去。

圖1 印刷電路板上正負(fù)電源供電線條短路點(diǎn)示意圖
現(xiàn)在假設(shè)S點(diǎn)發(fā)生短路，則電源無法加上，因?yàn)槎搪冯娫刺?，可能燒?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/印刷電路板">印刷電路板上的線條(銅箔)如圖1所示。5V電源通過50Ω電阻加上去，由于電阻的分流作用，I=5／50=0.1A，0.1A的電流對(duì)線條應(yīng)該是安全的，該電流流經(jīng)abcd……DCBA，會(huì)在導(dǎo)電線條上形成電壓降。靈敏電壓表負(fù)極固定在A端，正極自A點(diǎn)起向BCD……移動(dòng)，由于短路點(diǎn)在S，所以直至F點(diǎn)電壓表讀數(shù)都是增加的，但向H點(diǎn)移動(dòng)時(shí)不增加(電壓表讀數(shù)保持不變)，說明FH段無電流流過，于是放棄H點(diǎn)以遠(yuǎn)方向，改向G方向?qū)ふ?，這時(shí)發(fā)現(xiàn)F至S點(diǎn)電壓表讀數(shù)是增加的，但S點(diǎn)以遠(yuǎn)讀數(shù)不再增加，且除G點(diǎn)以外再無其它方向線條，于是可以斷定S點(diǎn)為短路點(diǎn)。

2 檢測(cè)電路簡介
由于印刷電路板上的線條由銅箔構(gòu)成，電阻約為0.0005Ω／mm(視寬度及厚度而定)，0.1A電流流過時(shí)，每毫米線條兩端壓降約為500uV其值很小。而20mV三位半數(shù)字電壓表表頭分辨率為100uV，為了尋找正確，檢測(cè)電壓必須加以放大(見圖2)。

圖2放大器原理圖
圖2為由運(yùn)算放大器IC1(LM324)組成的反相放大器，其放大倍數(shù)為 -(R3/R2)=-10/1=-10(倍) 于是使200mV的數(shù)字電壓表頭滿度的輸入檢
測(cè)電壓U為20mV，檢測(cè)分辨率為10uV，而實(shí)際輸人的測(cè)量電壓U一般小于15mV(相當(dāng)于300mm長的銅箔線條的上壓降)，因而不會(huì)超量程。
R1保證測(cè)量電路開路時(shí)，運(yùn)放輸人為零，R3、D1、D2保護(hù)數(shù)字電壓表免受過載沖擊，R4可平衡掉運(yùn)放的失調(diào)電流，減小零點(diǎn)漂移。
運(yùn)放的調(diào)零不是必須的，根據(jù)實(shí)例，LM324的失調(diào)電壓小于1mV，有的甚至只有O.1mV(可從其中4只獨(dú)立運(yùn)放中選一只失調(diào)電壓小的使用)，放大10倍后約為數(shù)毫伏，其失調(diào)電壓的溫度系數(shù)實(shí)測(cè)約為5uV/℃。由于測(cè)試時(shí)，觀察的是電壓讀數(shù)的變化，而不是電壓的絕對(duì)值，因而失調(diào)電壓的影響不大，倒是失調(diào)電壓的溫度系數(shù)不能過大?？傊?，用一只無調(diào)零功能的LM324已可正常工作，如要求較高，可使用自動(dòng)穩(wěn)零的運(yùn)放，此時(shí)效果更佳。
本檢測(cè)電路也可用于非電源線條短路點(diǎn)的尋找，但限流電流R0應(yīng)改為200Ω，使I=25mA，因?yàn)?.1A的電流可能使某些小功率的硅管發(fā)射結(jié)損壞，而25mA一般是安全的。I減小使得測(cè)試靈敏度降低，于是應(yīng)增大放大倍數(shù)，將R3改為40kΩ，此時(shí)失調(diào)電壓的影響增大，因此必須采用自動(dòng)穩(wěn)零的運(yùn)放，但工作原理是一樣的。

3 測(cè)試方法
按圖1連接好電路，y端固定在A點(diǎn)，用測(cè)試棒的尖端x(用萬用表測(cè)試棒磨尖改制，以便能刺穿阻焊膜)，自A點(diǎn)起，逐步向遠(yuǎn)處測(cè)試，并觀察數(shù)字表頭的讀數(shù)，如果測(cè)試棒尖在印刷電路板線條上移動(dòng)至讀數(shù)向所有方向均不再變化時(shí)，該點(diǎn)即為短路點(diǎn)，可加以消除，如果有多個(gè)短路點(diǎn)，可一個(gè)一個(gè)找出來，逐個(gè)加以消除。
最后需要加以說明的是，由于運(yùn)放存在失調(diào)電壓，測(cè)試棒的尖端x置于A點(diǎn)時(shí)，數(shù)字表頭的讀數(shù)可能為某一負(fù)數(shù)，x自A向遠(yuǎn)處移動(dòng)時(shí)，讀數(shù)的絕對(duì)值先減小至零值，然后再增大，但如前所述，這并不影響檢測(cè)。

用本文介紹的方法，對(duì)某廠庫存的近百塊帶有電源短路故障的印刷電路板進(jìn)行檢測(cè)，成功地找到了短路故障，并加以消除。