電子電路板檢修技術與檢修儀器的演變

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儀測技術月刊

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. i+ p" Q- p" P    電子電路板的檢修技術在電子界中是相當獨特的一環，有別於一般的研發、品管及應用電子的技術，不但要有一定程度的專業知識，而且，要能結合實際的量測技術及故障現象的分析能力。


+ X0 N( I2 P" D+ Z: P' f! S    成立於西元1983年的ABI電子公司，坐落在英格蘭東北的約克郡。在初期，公司本身是設計及生產積體電路( IC )元件測試設備為主，而目前主要的產品為全功能電路板檢測設備( BoardMaster8000-Plus)、小型類比/數位積體元件測試器及一般工程師都用得到的多功能檢測儀表( CircuitMaster 4000M)。ABI電子公司到目前為止在維修的市場中已有23年的歷史，其產品的設計方向在協助維修工程師，快速及準確的得到故障電路板上的信號，並進一步提供工程師其故障元件的量測結果。
　

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△ 多功能檢測儀表 ( CircuitMaster 4000M )
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    一般來說，工程師最常使用的測試儀器就是三用電表( Multi-meter)，而再搭配示波器後應該就能開始檢修電路板的工作了，若遇到一些比較因難的檢測電路或元件，就可能需要其它的儀器設備，如: 信號產生器，電源供應器等…。在電子檢測工作所使用的檢測儀表，一般來說，都是用於提供工程師在電路板上的電氣信號(電壓、電流或電阻值等…)。但一種儀表就只能提供一種電氣訊息，像在使用三用電表時，所能讀取到的就只是電氣信號的數值而已，不可能同時檢測到其電氣信號的波形，在使用信號產生器時，若要同時監看輸出及回授的波形，往往要連接到另一台示波器來監看，在檢測上不但麻煩而且也很花時間。
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; |1 `: R7 R% |3 I: G/ M; O: F8 k3 i    ABI 公司所設計的多功能檢測儀表 ( CircuitMaster 4000M)，內部結合了多種量測儀表的功能，並增加了特殊且實用的量測功能，可以應用於檢測目前電路板的特性，接下來會以實際的電路實例或實際應用來說明。
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    在右圖的基本邏輯電路圖中，在標示為1~7的量測點中，若使用電壓表來作電壓值的量測，理論上在各點能得到的電壓值為 :
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    * 1 量測值為 5 Volts
    * 2 量測值接近5 Volts
    * 3 量測值接近5 Volts
    * 4 量測值接近0 Volts
    * 5 無法判斷 (空接)
7 I/ H: T' \8 v, |8 i7 t    * 6 量測值接近0 Volts
    * 7 量測值為0 Volts
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在CircuitMaster 4000M中的FirmFlex功能可以明顯的區分出上述的各種狀況的訊息。

　
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以下為各量測點為利用FirmFlex功能所量測出來的結果圖形。
　
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    利用FirmFlex功能所量測的結果可分為三部份，一為量測信號的電壓值(此部份功能可自由外加另外的32種內建參數值)，第二部份為所檢測到的信號波形，最後為量測點的信號強弱表示( 以畫面的背景顏色來區分 )
       
    依照上面所述，此功能最主要是可同時提供量測點的電壓值、信號波形及信號強度三種訊息給操作的工程師來分析。基於這三種資訊，工程師可輕易的量測及分辦下列故障情形：
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9 G/ {9 r$ Q0 ^% X4 s$ V) i# L   1. 電路板上的電阻變化：
1 z* K' |8 v2 P2 s1 Q      一般來說，要量測電路板上電阻的阻值，只有在靜態的情形，且要將電阻拆離電路板上才可以量測。在”FirmFlex”功能之下，在動態的情形可以量測此電阻在電路板的狀態，也可一併量測出同一串聯迴路的阻抗變化。
   2. 高阻抗元件及接點量測：
      要量測高阻抗元件或帶電的接點，通常需要額外的量測儀器，或將其元件作隔離量測，在”FirmFlex”功能之下，可量測高阻抗元件的輸出推動能力，在控制接點的量測上，可在帶電的情況作功能上的測試。
   3. 判別”開路”、”邏輯位準Low”、”Pulled Low”及”短路”這四種情形：
1 v2 m/ j" u. Z      開路在電表或示波器所量測到的結果，會是0V的數值。
      邏輯位準Low用電表量測會得到接近0V的數值。
- y3 R9 z! T. f. L      “Pulled Low”是指在量測點在電路上，與共地點只有一電阻相接，此點在用電表量測，所得到也會是0V的數值。
      短路的情形在電表上量測也會得到0V的數值。
      根據(圖一)所示，在量測點 4、5、6、7上可輕易的分辦出上述的情形，在”FirmFlex”功能之下，其結果會有很大的不同，而相同的情況，若是在Vcc為基準點時，會變化的只有量測數值及信號波形，其量測點的推動能力是不會多大的變 化。
& Z/ {4 g* v8 B+ H   4. 直流信號的量測：
2 D: Q. ?  Y1 P7 x      n 一般使用電表來量測直流信號時，無法確認其直流的波形( 漣波 )。
      n 若使用示波器來量測直流信號時，其示波器的精度不足會造成量測的誤差過大的問題。
% R& C! j8 E' ?      綜合可提供量測點的電壓值、信號波形及量測點的信號強度三種訊息，可方便及簡單的量測到被測點的電氣狀態。