新一代數(shù)字萬用表助力模擬電路故障診斷

在線測量電流
在電路板上單獨測量一塊QFN或BGA封裝的芯片的工作電流是很不容易的。在高密度多層PCB上很難找到切斷電源線并插入電流表的地方；有些數(shù)字芯片要求極低的電源內(nèi)阻，完全無法容忍插入測試電纜。這時，如果電路板上留有一些突破口，則可以利用DM3068低電阻測量和弱電壓測量功能來實現(xiàn)非侵入的在線測量電流。

如圖8所示，需要測量芯片U1的VCC電流Ivcc，其電流方向是從A點到B點。可以先斷開電路的電源，然后使用DM3068的電阻測量功能測量AB兩點間的PCB導(dǎo)線電阻，接著接通電源并測量AB兩點之間的電壓，最后用測得的電壓除以測得的電阻即可得到電流的大小。例如，PCB導(dǎo)線電阻為4.8mΩ(1oz厚，20mm長，2mm寬的導(dǎo)線)，測得電壓為48μV，則電流大小為10mA。

圖8 在線測量電流示意圖

在線測量電阻
嚴(yán)格地說，在線測量電阻是不被推薦的，但是電路板調(diào)試時頻繁地拆裝電阻確實是一件很繁瑣的事情。電路調(diào)試時通過分析電路，可以找到能夠在線測量電阻的條件。在線測量電阻只是證明電阻阻值跟預(yù)期值相同，因此也就不必為測不準(zhǔn)而擔(dān)心了。

以圖9所示電路為例，電阻R串聯(lián)在邏輯IC1的輸出和邏輯IC2的輸入之間。電阻R的正確值是33Ω，現(xiàn)懷疑R阻值異常，需要對其進(jìn)行測試。觀察邏輯IC1和邏輯IC2的內(nèi)部等效電路可以發(fā)現(xiàn)，邏輯IC2只通過鉗位二極管將電阻R連接到電源線上。也就是說，只要電阻R兩端的電壓不超過IC2內(nèi)部的鉗位二極管的正向?qū)妷?一般為0.5V)，流過IC2的輸入管腳的電流就可以忽略，也就不會對電阻R的測量產(chǎn)生影響。

圖9 在線測量電阻的一種特例

測試前先切斷電路板的電源，并確保電源回路徹底放電。DM3068使用加恒定電流測電壓的方法測量電阻。查看萬用表的手冊可以知道各個電阻量程使用的電流源的大小，例如，該表的2kΩ擋位使用1mA電流源，如果被測電阻R阻值正常，其兩端壓降為33mV，不會使IC2鉗位二極管導(dǎo)通，因此能夠正確地在線測量。

大部分半導(dǎo)體器件都存在類似的二極管隔離結(jié)構(gòu)，因此可以根據(jù)實際電路的情況擴(kuò)展該方法的使用范圍。

簡單而言，應(yīng)該選擇比被測電阻阻值大5倍以上的量程來在線測量電阻，電路中有反向擊穿電壓小于5V的器件時不能使用該方法。

結(jié)語
雖然模擬電路的調(diào)試和驗證的挑戰(zhàn)不斷增長，但是新一代的測試測量工具在性能和功能方面也有了長足的進(jìn)步。充分發(fā)揮工具的優(yōu)異性能可以大大提高故障診斷的效率。DM3068在微弱電流、微弱電壓和小電阻測量方面性能有獨特優(yōu)勢，并提供實時數(shù)據(jù)繪圖、實時直方圖、內(nèi)部觸發(fā)等高級分析功能，能夠幫助超低功耗和精密模擬電路驗證和故障診斷。