未知電路板原理圖測繪系統的設計與實現

近年來，我國引進了大量先進的儀器設備，這些設備系統龐大、結構復雜、集成度高。經過多年的使用，這些設備在維護修理、備件保障方面遇到了極大的困難。由于不是技術引進，幾乎沒有任何關于設備的技術資料，無法獲得電子備件的電路原理圖，所以對未知(無電路原理圖)電路板電路原理圖的測繪，對于電子備件尤其是軍工產品的反設計具有重要意義。
1 基本原理
　　要完成對未知電子備件的反設計，必須首先獲知該備件的連線表，然后才能依據元器件數據庫的相關知識繪制出原電路原理圖，進而通過技術分析和設計形成替代方案，實現反設計。對未知電路板的測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，對印制電路板上的各外露焊點和元器件管腳進行連接測試，即首先測量第一個焊點(或管腳)和第二、第三個焊點(或管腳)之間的電阻，直至測量完所有焊點和管腳，從而得到第一個焊點或管腳在電路板上的連接圖。用同樣的方法，再測第二個焊點(或管腳)與第三、第四個焊點(或管腳)之間的電阻，直至測量完所有焊點和管腳，得到第二個焊點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和元器件管腳的連接關系(即網絡圖)。這種方法雖然能夠得到電路板的網絡圖，但十分繁瑣、效率低、差錯率也高，因此應開發自動測繪設備。
　　(2)采用固定針床的辦法進行測繪，對于每種電路板設計專門的測試針床，將專用針床與被測電路板的所有接點可靠接觸，在計算機測試軟件的控制下，通過專門的通道控制器可在較短時間內完成測試工作，而且能完成對多層電路板的測繪。但這種方式要求為每種被測對象設計一個專門的針床和測試軟件，投入成本高、周期長。
　　綜合以上兩種方法的優點，根據常用的通路電阻測試法，設計了“柔性針床網絡圖測繪系統”，實現了靈活高效的測繪。連線表測試完成后，借助專門建立的器件數據庫，通過人工干預的方式即可完成電路原理圖的繪制工作。
2 系統硬件設計
2.1 系統總體結構
　　該系統由計算機、開關矩陣、柔性針床陣列和被測備件組成，其結構見圖1。其中，柔性針床陣列通過柔性針與電路板上的所有節點可靠連接，開關矩陣實現通道的自動切換或順序切換，柔性針床寬度僅能夠覆蓋一個電子芯片，這樣通過多個針床，即可覆蓋整個待測電路板。

測試時將電路板水平固定，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，這些焊點通過長短可變的彈性探針與被測電路板一面上的外露焊點或元器件管腳相連。柔性針床的另一面由連線將各焊點與開關矩陣相連，電路板的另一面也進行相同的操作，從而將電路板的外露焊點或元器件管腳引到柔性針床上，通過計算機對開關矩陣進行控制，實現柔性針床上各節點之間的連接關系的自動測試。
2.2 測試電路結構組成