Puntos de prueba: Vías frente a almohadillas

Question

Hace unos días estuve arreglando un router casero ultra barato y me di cuenta de que tenía vías marcadas como TP_12V, TP_3V3, TP_GND y similares. El problema resultó ser una fuga de condensadores electrolíticos en el convertidor buck y las vias realmente ayudaron a depurar eso, pero ese no es el punto principal de esta pregunta.

Lo que realmente quería preguntar es, en general, ¿hay alguna razón para no utilizar las vías como puntos de prueba? Todos los puntos de prueba que he visto anteriormente eran almohadillas de cobre expuestas que eran útiles, pero eran un poco difíciles de usar porque tenía que conectar la sonda del osciloscopio a una superficie plana. En este caso, las vías tienen el diámetro adecuado para sujetar la punta de un multímetro estándar o una sonda de medición sin necesidad de herramientas externas.

Sospecho que las vias serían un poco más caras que los puntos de prueba de cobre normales (pero de nuevo, esto se encontró en una unidad de menos de 15 dólares) y que serían menos duraderas que las simples almohadillas.

Sospecho que los dispositivos de cama de clavos utilizados para las pruebas de producción tendrían que ser un poco más precisos para que esto funcione bien, pero no sé qué problema tendría.

¿Me he perdido alguna razón para utilizar almohadillas de cobre en lugar de vías para los puntos de prueba?

Answer 1

En realidad, prefiero las vías como puntos de prueba justo por las razones que has mencionado. Creo que facilita el uso de un multímetro o una sonda de alcance. Que, después de todo, es el uso principal de los puntos de prueba.

Siempre que sea posible/práctico, me gusta dimensionar mis vías lo suficientemente grandes o utilizar pequeños agujeros pasantes chapados para poder soldar fácilmente el cable de calibre 30. De este modo, puedo enganchar una sonda al cable y tener las manos completamente libres para manejar un ordenador u otro equipo de pruebas.

La razón no para utilizar vías y especialmente no colocar cables es la inductancia y la capacitancia adicionales que estos elementos añadirían a la traza y, por tanto, distorsionarían la señal. Esto es de gran importancia cuando se trata de medir señales de alta velocidad. Aquí hay un buen artículo sobre cómo calcular vía de la inductancia .

$$L_1 = \dfrac{\mu}{2\pi}2h\cdot ln\dfrac{s}{r}$$

Dónde:
\$\mu = 4\pi\cdot10^{-7} H/m\$ - la permeabilidad magnética del espacio libre
\$x\$ - la distancia radial en metros de la señal a través de
\$s\$ - la separación entre vías, de centro a centro
\$h\$ - la separación entre los planos 2 y 3
\$r\$ - el radio de los agujeros de la vía

Hay que tener en cuenta que esta fórmula hace algunas suposiciones que el autor señala y, por tanto, es sólo una aproximación:

Esta fórmula para L _? es una aproximación grosera que pasa por alto el posición de la trayectoria de la corriente de retorno, una simplificación que simplificación que lamento no haber hecho más clara en el libro. Hace que la cruda de que la trayectoria de retorno es aproximadamente coaxial y está situada a una distancia s=2eh , donde e es la base utilizada para los logaritmos naturales. Cuando la inductancia es realmente importante, se necesita una aproximación más precisa más precisa.

Sin embargo, el artículo Almohadillas de prueba en redes de alta velocidad señala los problemas que puede causar esa forma de instrumentación.

Si la señal está en una capa exterior, no es posible colocar un 35 mil directamente sobre una traza de 5 mil de ancho sin crear una una pesadilla de enrutamiento. Las señales diferenciales están pensadas para estar estrechamente y el radio de la almohadilla de prueba creará restricciones de enrutamiento adicionales de prueba creará restricciones adicionales de enrutamiento donde ya es probable que estén limitadas:

En su lugar, recomiendan utilizar tecnologías no intrusivas cuando se trata de medir señales de alta velocidad. Lo que me lleva a pensar que, en las señales que pueden soportar la inductancia y la capacitancia adicionales de una vía, no hay razón para utilizar una almohadilla de prueba dadas las ventajas que ofrece una vía frente al uso de un medidor o una sonda.

Answer 2

Parece que estos puntos de prueba eran almohadillas de agujeros pasantes, no necesariamente vías. Sí, se puede utilizar una almohadilla de orificio pasante como punto de prueba, especialmente si no está destinada a pruebas automatizadas. Para un técnico, una almohadilla con orificios pasantes puede ser conveniente. Una almohadilla no agrega costo, excepto por el uso de espacio, es fácil de sostener una sonda de alcance en él, y se puede soldar un cable a ella para la depuración más grave si es necesario.

Hay puntas de pogo destinadas a agujeros chapados, pero todos los probadores que conozco prefieren evitarlas. Hay más de lo que puede salir mal y pueden desgastarse más rápidamente que una punta estándar de 90° que golpea una almohadilla plana simple puesta allí sólo para ese propósito.

Tenga en cuenta que las pruebas automatizadas y la depuración manual tienen dos propósitos diferentes. La prueba automatizada está ahí sólo para verificar que el producto funciona, y a veces para tomar medidas y establecer constantes de calibración. En ese momento del proceso no te importa por qué una unidad es mala, sólo que lo es. Más tarde, alguien puede venir y tratar de diagnosticarlo para posiblemente repararlo o al menos reunir algunas estadísticas sobre lo que está fallando. La segunda actividad probablemente requiere más acceso a varios puntos de la placa, que es donde se añaden los puntos de prueba de agujeros pasantes si se tiene espacio.

Answer 3

Si hay espacio, me gusta poner puntos de prueba reales (en los que se pueda enganchar una sonda de osciloscopio) en una placa para cualquier señal que quiera mirar, además de todos los raíles de alimentación. Puedes conseguirlos en agujero pasante o Variedades SMT . Ambos tienen más o menos el mismo precio (unos 40 céntimos en cantidades individuales). Se pueden omitir fácilmente (marcando DNI/DNP) en la producción que se desee.

Answer 4

Las vías ocupan espacio en al menos dos capas de la placa. Las almohadillas de prueba ocupan espacio en una sola.

Answer 5

Cuando se marca un TP, el diámetro exterior de la almohadilla de prueba es mayor específicamente para un punto de prueba de sondeo. Normalmente, cuando el cobre de una vía está expuesto, al omitir la máscara de soldadura se expone la vía para pruebas de fabricación, por ejemplo, la cama de clavos, como la gente ya ha mencionado, no está destinada a ser utilizada para la reparación/prueba. Y las vías no designadas como almohadillas de prueba suelen estar cubiertas con máscara de soldadura.

Si hay suficiente espacio para que una vía OD se aumente para ser considerada como un TP, esa es típicamente la primera opción. En segundo lugar, también se ha mencionado que se añaden almohadillas (almohadillas TP SMT) a las redes para cubrirlas cuando las vías no pueden aumentarse hasta el diámetro exterior de la almohadilla TP en su ubicación final. Al utilizar almohadillas de prueba (frente a una vía TH para un TP) se ahorra tener que perforar uno o varios agujeros adicionales.

La cobertura total de los puntos de prueba no siempre es el objetivo/se justifica para los dispositivos electrónicos de consumo baratos/de bajo coste; cuando fallan, normalmente se tiran y se sustituyen... si están en garantía.