Датчик для бесконтактного съема диагностической информации с печатных плат Советский патент 1991 года по МПК G01R31/28 

ФигЛ

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для съема диагностической информации с печатных плат в устройствах контроля и диагностики.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем повышения разрешающей способности датчика. На фиг. 1 показан датчик для бесконтактного съема диагностической информации с печатных плат, собранный в пакет и закрепленный на печатной плате, и согласующий узел, подключенный к устройству; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - эквивалентная электрическая схема датчика, наложенного на контролируемую печатную плату; на фиг. 4 - графики зависимости емкости от координаты печатного проводника для известного и предложенного датчиков; на фиг. 5 - графики, характеризующие разрешающую способность известного и предложенного датчиков.

Датчик (фиг. 1 и 2) выполнен в виде многослойной платы и содержит металлический электрод 1, первый диэлектрический слой 2, выполненный из материала с высокой диэлектрической проницаемостью, электростатический экран 3, отделенный от металлического электрода 1 вторым диэлектрическим слоем 4, выполненным из материала с низкой диэлектрической проницаемостью, резистор 5, включенный между металлическим электродом 1 и электростатическим экраном 3. Первый диэлектрический слой 2 отделяет металлический электрод 1 от печатных проводников 6, расположенных на поверхности контролируемой платы 7.

Согласующий узел 8, обладающий большим входным и низким выходным сопротивлением, подключаемый к резистору 5, являющемуся выходом устройства, выполнен, например, на базе полевого транзистора с изолированным затвором.

Датчик выполнен в виде полосы в форме прямоугольника длиной по размеру контролируемого участка платы. С целью повышения разрешающей способности первый диэлектрический слой 2 выполнен в виде клина в продольном сечении, перпендикулярном плоскости сочленения с контролируемой платой.

Элементы 1-4 собираются в пакет наложением друг на друга в последовательности, показанной на фиг. 2.

Для увеличения емкости между печатным проводником 6 и металлическим электродом 1 первый диэлектрический слой 2 выполнен из материала с высокой диэлектрической проницаемостью. С целью уменьшения влияния внешних электрических полей устройство снабжено электростатическим экраном 3, а второй диэлектрический слой 4, отделяющий его от металлического электрода 1, выполнен из материала с низкой ди- лектрической проницаемостью.

0

0

5

0

5

50

Датчик работает следующим образом.

При наложении на контролируемую печатную плату 7 датчик образует составной конденсатор, одной обкладкой которого является металлический электрод 1, а другими обкладками - печатные проводники 6, который в совокупности с резистором 5 образует суммирующую / С-цепь (фиг. 3). Обкладки конденсаторов С, Сч, ..., Сп, соединенные вместе, являются пластиной металлического электрода 1, а другие обкладки - печатными проводниками 6. На резисторе 5 выделяется сигнал, преобразуемый с помощью согласующего узла 8.

Под разрешающей способностью датчика понимается степень различимости двух наиболее похожих сигналов с датчика, соответствующих разным кодовым комбинациям сигналов, проходящих по проводникам контролируемой платы. Она определяется следующим образом.

Датчик дифференцирует и суммирует на резисторе R первоначальные прямоугольные импульсы, проходящие по печатным проводникам контролируемой платы, т. е. преобразует форму импульсов по закону , где ,.

Наиболее похожими являются результирующие сигналы, соответствующие кодовым комбинациям с одинаковым числом логических единиц (комбинации вида 0111, 1110, 1101, 1011). Причем наиболее неблагоприятная ситуация с точки зрения распознавания складывается при одинаковой амплитуде логических единиц и при совпадающих передних и задних фронтах импульсов в подобных комбинациях.

В формальной постановке будем рассматривать множество из п функций , i, п, где п - количество печатных проводников, с которых снимается информация. Это множество линейно независимо и представляет собой базис n-мерного векторного пространства V с векторами-функциями видап

1 а,е-1/.

Так как мы имеем дело с цифровой информацией ь виде логических нулей и единиц, то в векторном пространстве V выделим подпространство V с коэффициентами а {0, )}, содержащее 2 векторов.

Известно, что среднее значение любой функции f(x) на интервале от а до b определяется выражением

1

f(x)dx.

b-ai1

Тогда в качестве критерия или меры различимости двух функций из векторного подпространства V удобно взять среднее расстояние Л между этими функциями, равное модулю разности средних значений этих функций на интервале , где Т - минимальная длительность импульсов, прохолящих по дорожкам контролируемой ТЫ

При .

Д, |{ I v.( J 4 e- r rf/ о i-

1.2 vf Wl-e t:)l:

2,

у )а(,)а , Т. j е,

. о, ц.

Использование неличины (. удобно тем, что минимальная величина гн -V . 22 - - 2), т. е. среднее расстояние между наиболее близко лежащими кривыми из подпространства V как раз характеризует разрешающую способное ь датчика и может использоваться, например, для определения тага квантования // (а именно, ) и количества уровней квантования на один сигнал, если предподшается преобразование результирующего опиада в код с помощью АЦП. Разрешающая способность датчика при прочих KIBHUX ммовиях определяется диапазоном и законом изменения емкости по д niiie д;пчнка Поскольку в отличие от про- югипа в и)1 i тгаемом датчике диапазон и вменения емкое ш определяется диапазоном изменении к i,пины первого диэлектриче- с.юя. in По 1ЫПИЙ диапазон изменения емкое i и мо/t-ci 6iiiri достигнут при меньших iсоме рических размерах (меньшей ширине)

UIT4I1KH

В рассма г риваемом датчике в отличие 01 прошит;, имеющего линейный закон изменения емкости, по линейному закону изменяется т.пнина первого диэлектрического слоя, поэтому датчик характеризуется гиперболическим законом изменения емкости-и

Ct ,

Графики па фщ 4 отображают зависимость С и.ти т от л -координаты печатного проводника для известного и предложенного датчиков при одном и том же диапазоне изменения С или т в сто раз.

Исследования показали, что даже при одном и том же диапазоне емкости отС„„ -i° C-MJUJV. гиперболический закон изменение емкости обеспечивает более чем в два раза большую разрешающую способность.

0

5

0

5

0

5

0

Графики на (риг. о получены с помс ,ью расчетов на ЗВИ зависимости Л,,(л) для известного и претложенного датчиков при некоторых векторах у(| Из фиг. 5 видно, что графики подобны для взаимно обратных векторов, например, 1 -100 ... и 00-11 или Ю-1 - 1100 ... и ...001 - 1-101, но кривые ..(«), соответствующие гиперболическом) закону при любом векторе у(е располагаюi- ся в два раза выше кривых, соответствующих линейному закону и взаимно обратному вектору Поэтому и значения и разрешающая способность для предложенного датчика в два раза выше. Практически это означает, что потребуется в два раза меньше уровней квантования для однозначного кодирования получаемого сигнала.

Предлагаемый датчик обладает выгодными преимуществами, так как может бы и, выполнен гораздо боле компактным и, следовательно, обладать более высокой помехозащищенностью, а также позволяет осуществлять контроль и диагностику печатных плат с более высокой степенью достоверности.

Формула изобретения

1.Датчик для бесконтактного с ьема диагностической информации с печатных плат, содержащий многослойную плату с диэлектрическим слоем с плоскостью сочленения с контролируемой платой, выполненным из материала с высокой диэлектрической проницаемостью, металлический электрод, второй диэлектрический слой, выполненный нз материала с низкой диэлектрической проницаемостью, и электростатический экран, причем многослойная плата выполнена в виде полосы длиной по размеру контролируемого участка печатной платы, а между металлическим электродом и электростатическим экраном включен резистор, о/.шчаю- щийся тем, что. с целью расширения функ- циона ьных возможностей путем повышения разрешающей способности датчика, первый диэлектрический слой выполнен в форме клина в продольном сечении, перпендикулярном плоскости сочленения с контролируемой платой.

2.Датчик по п. 1. отличающийся тем. чщ многослойная плата выполнена в фор i, прямоугольника.

ь

IЧг

Изобретение относится к контрольно измерительной технике и может быть использовано для съема диагностической информации с печатных плат в устройствах контроля и диагностики Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем повышения разрешающей способности датчика При наложении датчика на контролируемою печатную плату 7 он образует составной конденсатор, одной обкладкой которого является металлический электрод 1, а другими обкладками - печатные проводники 6. которые в совокупности с резистором 5 образуют суммирующ ю RC- цепь. Обкладки конденсаторов С. С, . , С„. соединенные вместе, являются пластиной металлическою электрода 1, а др гие обкладки - печатными проводниками 6 На резисторе 5 выделяется сигнал, преобразуемый с помощью согласующего узла 8 I i и ф-лы. 5 ил

б8«Ьб9

Ц 5 6 7 8 9 70 77 72 73 75 75 77 18 п

Фиг. 5