具有网表功能的VI（ASA）曲线测试仪

韩 熔，杨君玉

（汇能维测（北京）仪器有限公司，北京 100085；2.北京卓远智联科技有限公司，北京 100083）

0 引言

获取电路板网表，依据网表就能很容易画出电路图，网表几乎等于电路图。在任何情况下，电路图对检测电路板故障都会有很大帮助。但通过传统方法获取电路网表工作量极大，难以实现。具有网表功能的VI（ASA）曲线测试仪可大幅简化电路网表的获取工作，使获取电路网表成为可能。

1 网表在维修中的价值和当前的问题

1.1 用语说明

（1）结点：电路板上短接在一起的一组器件管脚。

（2）结点网表：以列表形式表示的结点。

（3）电路板网表：电路板所有的结点网表，简称网表。

1.2 网表在维修中的价值

1.2.1 提高故障检测效率

（1）对于一个结点，如果其中一个管脚发生故障，只要测试其中任何一个管脚即可确定是否为故障结点（结点的器件管脚相互短接），但如果不知道哪些器件管脚属于同一个结点，就需要多次重复测试，是目前检测工作量大的主要原因。借助网表可以完全解决这个问题，确保一个结点仅需测试一次。

（2）当找到故障结点后，需要进一步确认到具体故障管脚，这往往需要知道该结点由哪些管脚组成，需要花费时间在电路板上查找，有了网表就可以把这个时间节省下来。

1.2.2 解决维修难题

（1）断线问题。电路板的断线故障，尤其是多层板的断线故障，在没有电路图的情况下，极难查找，基本属于不可修复的故障。这时就可以借助网表，通过检查管脚之间的连结情况进行修复。

（2）二手板维修。所谓的二手板维修，是指维修经他人修过而没有修好的电路板。二手板难以修复的技术原因主要是，前面的维修中可能会有连错、断错走线，及换错器件的情况。对于无图纸维修来说，走线错误基本导致电路不可修复。但如果有了网表，就可以借助网表来应对走线问题，很大程度提高了二手板的修复可能性。

1.3 影响网表使用效果的原因

1.3.1 获取工作量大

从一块电路板上获取网表，采取破坏性方法需要损失一块完全相同的电路板，实际情况往往无法允许的。而目前的非破坏性方法工作量极大，多数情况下令人却步。

传统非破坏性方法通过测试管脚之间电阻，根据电阻值大小来判断是否短接。例如对于一块有5000 个器件管脚的电路板，如果不借助工程师的经验技术，完全依靠测试判断，测试次数高达百万量级。即使借助经验技术能够大幅减少测试次数，仍然工作量非常惊人，所以只有在非常特殊的情况下才会考虑。

1.3.2 提倡无图纸维修

由于难以得到原厂图纸，网表获取困难，多年来维修行业都在推广“无图纸的电路板维修”的理念和技术，试图在没有网表、图纸的条件下处理电路板故障检测问题。

2 一种高效获取网表的方法

最近的一项专利技术《借助管脚ASA/VI 曲线获取电路板网表》（发明专利申请号：202210080704.9）为打破僵局提供了有效方法。该方法的主要特点是，借助器件管脚的VI（ASA）曲线，大大减少获取网表所需要的测试次数，把整个工作量减少到可接受的程度。

假设一块电路板有5000 个器件管脚，平均5 个管脚构成一个结点，共有1000 个结点。分别估算借助和不借助曲线所需要的测试次数。

2.1 不借助VI（ASA）曲线的方法

第1 步，从5000 个管脚中拿出一个管脚，在它和其他4999个管脚之间共4999 次测试，得到第一个结点。根据假设，每个结点关联5 个管脚，这个过程可以写成：5000-1-0×5=4999 次。

第2 步，已经确认连接的5 个管脚不再参与后面的计算，从总管脚数中减去，在剩余4995 个管脚中，测试其中一个管脚和其它4994 个的连接，共4994 次，写成：5000-1-1×5=4994 次。

第3 步与第2 步类似，可得到：5000-1-2×5=4989 次。

第n 步的测试次数：5000-1-（n-1）×5=5004-5n。

测试次数≤0 无意义，即：5004-5n≤0，由此得到max（n）=999。

将999 次的测试次数相加，总数为2 495 500 次。

2.2 借助VI（ASA）曲线的方法

假定在1000 个结点中，平均5 个结点的曲线是重合的，也就是说，平均25 个管脚的曲线相同。可以把整块板想象成由5000÷25=200 块小板拼接而成的。处理一块小板时，不会对其他小板有任何影响。可以证明，先处理完一块小板的所有结点，再处理下一块小板的所有结点。或者随机在任何一块小板处理一个结点，再去处理另一块小板的一个结点，直至所有管脚都被处理，结果是一样的。首先根据曲线数据找到一块小板的25 个管脚后，在使用不借助曲线方法需要测试70 次即可确定5 个结点，然后处理下一块小板。总共200 块小板，共计需要测试70×200=14 000 次。

从2 500 000 次下降到14 000 次，也就是传统方法的1/200 左右。实际上人的经验、电路的类型、结构也都会影响测试次数，但该估算大致给出了可减少的数量级的概念。

2.3 应用实例

2.3.1 测试仪工作界面（图1）

图1 主界面

主界面左边从左至右的4 个列表分别是：

（1）代号：列表电路板上所有的器件代号。

（2）空脚：所有不属于任何结点的器件管脚。

（3）结点网表：所有已经建立的结点。

（4）结点管脚列表：当前选中结点的所有管脚。

在开始获取网表之前，结点、结点脚表为空，空脚表列出全部管脚。

2.3.2 获取电路网表的操作

（1）首先选择一个空脚（鼠标选中空脚列表或者在电路板图像上选中某个器件管脚）。

（2）启动搜索。搜索完成后，在结点列表中增加一个结点，在结点脚列表中列出所有和选中管脚曲线相同，且不属于任何结点的管脚（图2）。

图2 列表窗口

（3）在结点脚列表中，从第二个管脚U5-1 开始，逐管脚检查与管脚U25-1 是否短接。如果不是，从结点脚列表中删去，被删掉的管脚又重新回到空脚列表。确认完成后，得到以U25-1命名的结点网表。

（4）转（1），获取下一个结点网表，直至空脚列表为空。

3 网表在故障诊断中的应用

3.1 显示结点网表

在结点列表中选中一个结点，或者通过在电路板图像上点击器件管脚来选中它所在的结点：①该结点的所有管脚列表在结点脚列表中；②同时以选中的管脚为发射点，用飞线把所有的脚连接起来。在结点列表中选中结点U25-3 的显示如图3 所示。

图3 网表列表和图像显示

根据图表，画电路图就会很方便（使用CAD 软件或手工绘制）。首先画好所有的元器件，然后在结点表中选中第一个结点，根据结点脚列表内容或飞线，画出连接线，再选中下一个结点进行同样操作，依次进行，很容易画出整个电路板的电路图。

3.2 测试序列的选择

3.2.1 按照结点列表顺序测试

当不能根据经验判断出大致的故障位置时，选择这种测试顺序。从结点列表中第一个结点开始，选中一个结点后，根据飞线提示，在该结点的某个最方便测试的管脚上进行测试，然后转测下一个结点。这样就不会多次重复测试一个结点，提高了定位故障结点的效率。

3.2.2 按照器件管脚顺序测试

如果能够根据原理与经验，大致判断出故障位于哪个，或者几个器件上，可选择这种测试顺序。在器件代号列表中，或在电路板图像上选中一个器件后，按照器件管脚顺序依次测试全部管脚。如果没发现问题，再选择另一个器件。当找到故障结点后，由于故障可能发生在结点的任何一个器件管脚上，这时结点脚列表和飞线可立即反映出该结点所有管脚，节省了查找时间。

3.2.3 按照结点脚列表顺序测试

当发现故障结点后，选择按照结点脚顺序测试。如果某管脚与其他管脚曲线不同，该管脚断线。

4 结语

在VI（ASA）曲线测试仪中引入网表功能是测试仪器多年来重大的技术进步，显著减少了使用测试工作量，提供了解决电路板断线类问题的新手段，同时作为一种有效的、非破坏性的、直接从电路板上获取电路网表的通用手段，可以在更多领域得到应用。