Puntos de prueba: Vias versus pads

Estaba arreglando un enrutador doméstico ultra barato hace unos días y noté que tenía vías marcadas como TP_12V, TP_3V3, TP_GND y similares. El problema resultó ser crapacitors electrolíticos con fugas en el convertidor buck y las vías realmente ayudaron a depurar eso, pero ese no es el punto principal de esta pregunta.

Lo que realmente quería preguntar es, en general, ¿hay alguna razón por la que no usar vias como puntos de prueba? Todos los puntos de prueba que he visto anteriormente eran almohadillas de cobre expuestas que fueron útiles, pero fueron un poco difíciles de usar porque necesitaba conectar la sonda de alcance a una superficie plana. Aquí las vías tenían el diámetro justo para sostener la punta del multímetro estándar o la sonda de alcance en su lugar sin necesidad de herramientas externas.

Sospecho que las vías serían un poco más caras que los puntos de prueba de cobre normales (pero nuevamente, esto se encontró en una unidad de menos de $ 15) y que serían menos duraderas que las almohadillas simples.

Sospecho que los dispositivos de lecho de clavos utilizados para las pruebas de producción tendrían que ser un poco más precisos para que esto funcione bien, pero no sé qué gran problema sería.

Entonces, ¿olvidé alguna razón por la que usar almohadillas de cobre en lugar de vías para los puntos de prueba?

De hecho, prefiero vias como puntos de prueba solo por las razones que mencionaste. Creo que hace que usar un multímetro o una sonda de alcance sea mucho más fácil. Que, después de todo, es el uso principal de los puntos de prueba.

Siempre que sea posible / práctico, me gusta dimensionar mi vias lo suficientemente grande o usar pequeños orificios pasantes chapados para que el cable de calibre 30 pueda soldarse fácilmente. Luego puedo sujetar una sonda telescópica al cable y tener mis manos completamente libres para operar una computadora u otro equipo de prueba.

La razón para no usar vías y especialmente para no conectar cables es la inductancia y capacitancia adicionales que tales características agregarían a la traza y, por lo tanto, distorsionarían su señal. Esto es de gran importancia cuando intentas medir señales de alta velocidad. Aquí hay un buen artículo sobre el cálculo mediante inductancia .

$\mu = 4\pi\cdot10^{-7} H/m$
$x$
$s$
$h$
$r$

Tenga en cuenta que esta fórmula hace algunas suposiciones que el autor señala y, por lo tanto, es solo una aproximación:

Esta fórmula para L _? es una aproximación grosera que pasa por alto la posición de la ruta actual de retorno, una simplificación que lamento mucho no haber dejado más claro en el libro. Asume que el camino de retorno es aproximadamente coaxial y está ubicado a una distancia s = 2eh , donde e es la base utilizada para los logaritmos naturales. Cuando la inductancia realmente importa, se necesita una aproximación más precisa.

Sin embargo, el artículo Test Pads on High-Speed ​​Nets señala los problemas que puede causar esa forma de instrumentación.

Si la señal está en una capa externa, no es posible colocar una almohadilla de prueba de 35 mil directamente en una traza de 5 mil de ancho sin crear una pesadilla de enrutamiento de PCB. Se pretende que las señales diferenciales se acoplen estrechamente, y el radio de la plataforma de prueba creará restricciones de enrutamiento adicionales donde es probable que ya estén sobre-restringidas:

En su lugar, recomiendan el uso de tecnologías no intrusivas al intentar medir señales de alta velocidad. Lo que me lleva a creer que, en las señales que pueden manejar la inductancia y la capacitancia adicionales de una vía, no hay razón para usar una almohadilla de prueba dados los beneficios que una vía da al usar un medidor o una sonda.

Parece que estos puntos de prueba fueron a través de tampones, no necesariamente vias. Sí, puede usar una almohadilla de orificio pasante como punto de prueba, especialmente si no está diseñada para pruebas automáticas. Para un técnico, una almohadilla pasante puede ser conveniente. Una almohadilla realmente no agrega costos, excepto por el uso de espacio, es fácil sostener una sonda de alcance y puede soldar un cable para una depuración más seria si es necesario.

Hay puntas de pin de pogo destinadas a agujeros chapados, pero todas las personas de prueba que conozco prefieren evitarlas. Hay más de lo que puede salir mal y pueden desgastarse más rápidamente que una punta estándar de 90 ° que golpea una almohadilla plana lisa puesta allí solo para ese propósito.

Tenga en cuenta que las pruebas automatizadas y la depuración manual tienen dos propósitos diferentes. La prueba automatizada se realiza solo para verificar que el producto funciona y, a veces, para tomar medidas y establecer constantes de calibración. En ese punto del proceso, no le importa por qué una unidad es mala solo eso. Más tarde, alguien puede venir y tratar de diagnosticarlo para posiblemente repararlo o al menos recopilar algunas estadísticas sobre lo que está sucediendo mal. La segunda actividad probablemente requiera más acceso a varios puntos en el tablero, que es donde agrega los puntos de prueba a través del hoyo si tiene espacio.

Si hay espacio, me gusta poner puntos de prueba reales (en los que puede acoplar una sonda de osciloscopio) en una placa para detectar cualquier señal que desee ver, además de todos los rieles de potencia. Puedes conseguirlos ya sea variedades pasantes o SMT . Ambos tienen el mismo precio (alrededor de 40 centavos en cantidades únicas). Se pueden dejar fácilmente (marcados DNI / DNP) en la producción deseada.

Las vías ocupan espacio en al menos dos capas en el tablero. Las almohadillas de prueba ocupan espacio en una sola.

Cuando se marca un TP, el OD de la almohadilla de prueba es más grande específicamente para un punto de prueba de sondeo. Por lo general, cuando se expone el cobre de una vía, la omisión de la máscara de soldadura expone la vía por fabulosa. prueba, lecho de clavos, por ejemplo, como la gente ya ha mencionado, no está destinado para su uso para reparación / prueba. Y las vías no designadas como almohadillas de prueba generalmente están cubiertas con máscara de soldadura.

Si hay suficiente espacio para que se aumente una vía OD para que se considere TP, eso es típico. La primera opción. En segundo lugar, también se menciona, solo se agrega un pad (SMT TP pad) a las redes para la cobertura cuando no se puede aumentar el vias al TP pad OD en su ubicación final. Al usar almohadillas de prueba (en comparación con un TH a través de un TP), tiene que perforar un orificio (s) adicional (es).

La cobertura completa de los puntos de prueba no siempre es el objetivo / garantía de los dispositivos electrónicos de consumo económicos / baratos: cuando fallan, generalmente se lanzan y reemplazan ... si están bajo garantía.