未知電路板原理圖測(cè)繪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(duì)未知(無電路原理圖)電路板電路原理圖的測(cè)繪，對(duì)于電子備件尤其是軍工產(chǎn)品的反設(shè)計(jì)具有重要意義。
1 基本原理
　　要完成對(duì)未知電子備件的反設(shè)計(jì)，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(shí)繪制出原電路原理圖，進(jìn)而通過技術(shù)分析和設(shè)計(jì)形成替代方案，實(shí)現(xiàn)反設(shè)計(jì)。對(duì)未知電路板的測(cè)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(duì)印制電路板上的各外露焊點(diǎn)和元器件管腳進(jìn)行連接測(cè)試，即首先測(cè)量第一個(gè)焊點(diǎn)(或管腳)和第二、第三個(gè)焊點(diǎn)(或管腳)之間的電阻，直至測(cè)量完所有焊點(diǎn)和管腳，從而得到第一個(gè)焊點(diǎn)或管腳在電路板上的連接圖。用同樣的方法，再測(cè)第二個(gè)焊點(diǎn)(或管腳)與第三、第四個(gè)焊點(diǎn)(或管腳)之間的電阻，直至測(cè)量完所有焊點(diǎn)和管腳，得到第二個(gè)焊點(diǎn)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(diǎn)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(cuò)率也高，因此應(yīng)開發(fā)自動(dòng)測(cè)繪設(shè)備。
　　(2)采用固定針床的辦法進(jìn)行測(cè)繪，對(duì)于每種電路板設(shè)計(jì)專門的測(cè)試針床，將專用針床與被測(cè)電路板的所有接點(diǎn)可靠接觸，在計(jì)算機(jī)測(cè)試軟件的控制下，通過專門的通道控制器可在較短時(shí)間內(nèi)完成測(cè)試工作，而且能完成對(duì)多層電路板的測(cè)繪。但這種方式要求為每種被測(cè)對(duì)象設(shè)計(jì)一個(gè)專門的針床和測(cè)試軟件，投入成本高、周期長。
　　綜合以上兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)常用的通路電阻測(cè)試法，設(shè)計(jì)了“柔性針床網(wǎng)絡(luò)圖測(cè)繪系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了靈活高效的測(cè)繪。連線表測(cè)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(jì)
2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
　　該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、開關(guān)矩陣、柔性針床陣列和被測(cè)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(diǎn)可靠連接，開關(guān)矩陣實(shí)現(xiàn)通道的自動(dòng)切換或順序切換，柔性針床寬度僅能夠覆蓋一個(gè)電子芯片，這樣通過多個(gè)針床，即可覆蓋整個(gè)待測(cè)電路板。

測(cè)試時(shí)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(diǎn)，這些焊點(diǎn)通過長短可變的彈性探針與被測(cè)電路板一面上的外露焊點(diǎn)或元器件管腳相連。柔性針床的另一面由連線將各焊點(diǎn)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(diǎn)或元器件管腳引到柔性針床上，通過計(jì)算機(jī)對(duì)開關(guān)矩陣進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)柔性針床上各節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系的自動(dòng)測(cè)試。
2.2 測(cè)試電路結(jié)構(gòu)組成