Lokalisieren von Kurzschlüssen auf Bussystemen und Versorgungsleitungen mit dem Polar TONEOHM 950

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	Applikationsschrift 108 *Lokalisieren von Kurzschlüssen auf Bussystemen und Versorgungsleitungen mit dem Polar TONEOHM 950*

Die Kurzschlusslokalisierung auf Mikroprozessor-Bussystemen und Stromversorgungsschienen ist eine schwierige Aufgabe. Der Polar Toneohm 950 Kurzschlußlokalisator kann in Kombination mit einer systematischen Vorgangsweise selbst die verstecktesten Fehler auffinden.

Busfehlerarten
In dieser Applikationsschrift betrachten wir zwei Arten von Busfehlern — Kurzschlüsse und übermäßige Belastung. Die Vorgangsweise bei der Lokalisierung von Kurzschlüssen in Mikroprozessorschaltungen auf Multilayern hängt von der Fehlerart ab. Kurzschlüsse können als höherohmig oder niederohmig (kleiner 200mOhm) und als statisch (permanenter Kurzschluss) oder dynamisch (der Kurzschluss tritt nur am versorgten Board auf) eingeordnet werden. Die Erreichbarkeit des Kurzschlusses oder der Belastung (manche Fehler liegen im Inneren oder zwischen einzelnen Lagen einer Leiterplatte) bestimmt weiters die Vorgangsweise.

Niederohmige Kurzschlüsse
Kurzschlüsse kleiner als 200mOhm werden gewöhnlich durch Zinnbrücken zwischen Anschlusspins oder Brücken zwischen Leiterbahnen verursacht. Diese Kurzschlüsse können durch eine Widerstandsmessung auf wenige Millimeter genau eingegrenzt werden.
Für Kurzschlüsse zwischen zwei Busleitungen wählen Sie den 200mOhm Bereich und setzen die Prüfspitzen auf die Leiterbahnen. Testen Sie an mehreren Punkten entlang der Leiterbahn bis der kleinste Widerstand gemessen wird. (sehr feine Brücken können oft kaum sichtbar unter Lötstopplack liegen. Verwenden Sie ein scharfes Skalpell um mit einem Schnitt zwischen den Leiterbahnen den Kurzschluss zu beseitigen.)

Leiterbahn-Strommessung
Ist der Kurzschluss versteckt (z.B. in einem IC) kann der TONEOHM 950 den Kurzschluss durch eine Strommessung auf der Leiterbahn lokalisieren. Der 950 misst den Strom über eine Spannungsabfallmessung entlang der Leiterbahn. Diese Methode ist gut geeignet für höhere Leiterbahnströme und wird ähnlich der unten beschriebenen Leiterbahnspannungsabfallmessung eingesetzt.

Spannungsabfallmessung
Der Stromfluss in einer Busleitung ist normalerweise sehr gering. In solchen Fällen und bei sehr breiten (niederohmigen) Leiterbahnen ist der Stromfluss zu klein um mit der Strommessung erfasst zu werden. Sie können die Spannungsmessung des 950 dazu verwenden, die sehr kleine Spannung entlang der Busleitung zu messen. Die Spannungsquelle des 950 wird an den kurzgeschlossenen Strompfad angelegt und der Stromfluss über den Kurzschluss im Millivoltbereich verfolgt. Betrachten wir die Schaltung unten mit einem statischen Belastungsproblem auf einer Datenleitung. .

Tracing a load by measuring track voltage

In dieser Schaltung wird die gezeigte Datenleitung durch einen der ICs belastet. Der 950 zeigt eine Spannung von 1mV zwischen A und B. Weiter entlang der Leiterbahn wird zwischen C und D nur mehr 0.05mV gemessen. Dies deutet darauf hin, dass U1 die Busleitung belastet (z.B. defekte Schutzdiode)

Unzugängliche Kurzschlüsse
Die Messung des Leiterbahnstroms ist nicht immer möglich — viele Kurzschlüsse liegen im Inneren der Leiterplatte oder auf dicht bestückten Boards. In diesen Fällen hilft die kontaktlose Stromfolgerprobe des 950, Kurzschlüsse unter ICs oder auf der Innenlage eines Multilayers zu finden. Die Spannungsquelle des 950 führt zu einem Stromfluss zwischen den zwei kurzgeschlossenen Leiterbahnen—der Strompfad kann kontaktlos über das resultierende Magnetfeld mit der Stromfolgerprobe verfolgt werden. Um herauszufinden, welcher Baustein eine Busleitung auf Masse zieht, legt man eine Leitung der Spannungsquelle so nah wie möglich an ein Ende der Busleitung. Die zweite Leitung der Spannungsquelle wird an Masse gelegt. Führen Sie nun die Probe entlang der Busleitung bis das Tonsignal verstummt— dieser Punkt liegt sehr nah am defekten Bauteil. Diese Methode ist auch sehr effizient bei der Suche nach ICs mit übermäßiger Stromaufnahme.

Lagenschlüsse
Besteht ein Kurzschluss zwischen zwei Lagen oder zwischen einer Lage und einer Busleitung, wird die PLANE SHORTS-Funktion des 950 eingesetzt. Die meisten Lagenschlüsse liegen in der Nähe einer Durchkontaktierung und sind daher von der Boardoberfläche zugänglich. Der 950 beinhaltet vier Lagen-Stimulusleitungen welche an die äußersten Ecken der Lage angeschlossen werden. Eine Sensorleitung wird an die kurzgeschlossene Busleitung angelegt und die Kurzschlussstelle mit einer Lagenprobe lokalisiert. Kontaktiert man mit der Lagenprobe die Lage, so wird der Bediener über ein System von Richtungsindikatoren, und Tonsignal zur Kurzschlussstelle geführt. Ist das Kurzschlussgebiet eingegrenzt, werden die Stimulusleitungen näher an die Kurzschlussstelle herangeführt um eine noch exaktere Lokalisierung vorzunehmen. Obwohl hier Daten- und Adressbusse behandelt wurden, sind alle Leiterbahnen die mehrfache Punkte auf einem Board verbinden (Stromversorgungsleitungen) wie Busleitungen zu behandeln.


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