Testpunkte: Vias versus Pads

Eigentlich bevorzuge ich Durchkontaktierungen als Testpunkte aus den von Ihnen genannten Gründen. Ich denke, es macht die Verwendung eines Multimeters oder einer Oszilloskopsonde viel einfacher. Was schließlich die Hauptverwendung von Testpunkten ist.

Wenn möglich/praktisch, mag ich es, meine Durchkontaktierungen groß genug zu dimensionieren oder kleine durchkontaktierte Löcher zu verwenden, damit 30-Gauge-Draht leicht eingelötet werden kann. Dann kann ich eine Oszilloskopsonde an den Draht klemmen und habe meine Hände völlig frei, um einen Computer zu bedienen oder andere Testgeräte.

Der Grund , keine Durchkontaktierungen zu verwenden und insbesondere keine Drähte anzuheften, ist die zusätzliche Induktivität und Kapazität, die solche Merkmale der Leiterbahn hinzufügen und daher Ihr Signal verzerren würden. Dies ist von großer Bedeutung, wenn Sie versuchen, Hochgeschwindigkeitssignale zu messen. Hier ist ein guter Artikel zur Berechnung über Induktivität .

Woher:
$\mu = 4\pi\cdot10^{-7} H/m$- die magnetische Permeabilität des freien Raums
$x$- die radiale Entfernung in Metern vom Signaldurchgang entfernt
$s$- die Trennung zwischen Vias, Mitte-zu-Mitte
$h$- die Trennung zwischen den Ebenen 2 und 3
$r$- der Radius der Durchgangslöcher

Denken Sie daran, dass diese Formel einige Annahmen macht, die der Autor anmerkt, und daher nur eine Annäherung ist:

Diese Formel für L _? ist eine grobe Annäherung, die die Position des zurückkehrenden Strompfads beschönigt, eine Vereinfachung, die ich sehr bedauere, in dem Buch nicht deutlicher gemacht zu haben. Es macht die grobe Annahme, dass der Rückweg ungefähr koaxial ist und sich in einem Abstand s = 2eh befindet , wobei e die Basis ist, die für natürliche Logarithmen verwendet wird. Wenn die Induktivität wirklich wichtig ist, ist eine genauere Annäherung erforderlich.

Der Artikel Test Pads on High-Speed ​​Nets weist jedoch auf die Probleme hin, die diese Form der Instrumentierung verursachen kann.

Wenn sich das Signal auf einer äußeren Schicht befindet, ist es nicht möglich, ein 35-mil-Testpad direkt auf einer 5-mil-breiten Leiterbahn zu platzieren, ohne einen PCB-Routing-Albtraum zu erzeugen. Differenzsignale sollen eng gekoppelt werden, und der Radius des Testpads erzeugt zusätzliche Routing-Einschränkungen, wo sie wahrscheinlich bereits zu stark eingeschränkt sind:

Stattdessen empfehlen sie die Verwendung nicht-intrusiver Technologien, wenn sie versuchen, Hochgeschwindigkeitssignale zu messen. Was mich zu der Annahme veranlasst, dass es bei Signalen, die mit der zusätzlichen Induktivität und Kapazität eines Vias umgehen können, keinen Grund gibt, ein Testpad zu verwenden, da ein Via gegenüber der Verwendung eines Messgeräts oder einer Sonde Vorteile bietet.

Es hört sich so an, als wären diese Testpunkte Durchgangslöcher, nicht unbedingt Durchkontaktierungen. Ja, Sie können ein Durchgangslochpad als Testpunkt verwenden, insbesondere wenn es nicht für automatisierte Tests vorgesehen ist. Für einen Techniker kann ein Durchgangsloch-Pad praktisch sein. Ein Pad verursacht nicht wirklich zusätzliche Kosten, außer dass es Platz verbraucht, es ist einfach, eine Oszilloskopsonde darauf zu halten, und Sie können bei Bedarf einen Draht daran anlöten, um ernsthaftere Fehler zu beheben.

Es gibt Pogo-Pin-Spitzen, die für plattierte Löcher gedacht sind, aber alle Testpersonen, die ich kenne, ziehen es vor, sie zu vermeiden. Es kann mehr als schief gehen und sie können sich schneller abnutzen als eine standardmäßige 90°-Spitze, die auf ein einfaches flaches Pad trifft, das nur zu diesem Zweck dort angebracht ist.

Denken Sie daran, dass automatisiertes Testen und manuelles Debuggen zwei verschiedenen Zwecken dienen. Der automatisierte Test dient nur dazu, zu überprüfen, ob das Produkt funktioniert, und manchmal, um Messungen durchzuführen und Kalibrierungskonstanten festzulegen. An diesem Punkt im Prozess interessiert es Sie nicht, warum eine Einheit schlecht ist, sondern nur, dass sie es ist. Später kann jemand vorbeikommen und versuchen, es zu diagnostizieren, um es möglicherweise zu reparieren oder zumindest einige Statistiken darüber zu sammeln, was schief läuft. Die zweite Aktivität erfordert wahrscheinlich mehr Zugriff auf verschiedene Punkte auf der Platine, wo Sie die Testpunkte für Durchgangslöcher hinzufügen, wenn Sie Platz haben.

Wenn Platz vorhanden ist, platziere ich gerne echte Testpunkte (an denen Sie eine Oszilloskopsonde befestigen können) auf einer Platine für alle Signale, die ich mir ansehen möchte, sowie alle Stromschienen. Sie sind entweder in Durchsteck- oder SMT-Varianten erhältlich . Beide sind ungefähr gleich teuer (ca. 40 Cent in Einzelmengen). Sie können in der gewünschten Produktion einfach weggelassen werden (gekennzeichnet mit DNI/DNP).

Durchkontaktierungen nehmen Platz auf mindestens zwei Lagen auf der Platine ein. Testpads nehmen Platz auf nur einem ein.

Wenn ein TP markiert ist, ist der OD des Testpads speziell für einen Sondierungstestpunkt größer. Wenn das Kupfer einer Durchkontaktierung freigelegt ist, wird typischerweise durch Weglassen der Lötstoppmaske die Durchkontaktierung für die Herstellung freigelegt. Testen, Nagelbett zum Beispiel, wie die Leute bereits erwähnt haben, nicht zur Verwendung für Reparaturen/Tests bestimmt. Und Vias, die nicht als Testpads bestimmt sind, sind typischerweise mit Lötstopplack bedeckt.

Wenn genügend Platz vorhanden ist, damit ein Via-OD erhöht werden kann, um als TP betrachtet zu werden, ist dies typisch. die erste Wahl. Zweitens, ebenfalls erwähnt, wird den Netzen nur ein Pad (SMT TP Pad) zur Abdeckung hinzugefügt, wenn Vias nicht bis zum TP-Pad-OD an ihrer endgültigen Position erhöht werden können. Durch die Verwendung von Testpads (im Gegensatz zu einem TH-Via für einen TP) müssen Sie kein zusätzliches Loch bohren.

Eine vollständige Testpunktabdeckung ist nicht immer das Ziel/die Garantie für preiswerte elektronische Verbrauchergeräte - wenn sie ausfallen, werden sie normalerweise weggeworfen und ersetzt ... wenn sie unter Garantie stehen.