| 數字萬用表助力模擬電路新一代排故障方法
現代的電子產品往往將小信號模擬電路、數字電路和功率電路緊密地整合在一塊pcb上，電路布局不僅要滿足電路性能要求，還受結構設計的約束，同時要符合EMC規範，這些都給地迴路的布置帶來了很大的挑戰。在多重約束的限制下，設計階段PCB地迴路布線會存在不確定的因素，需要在測試階段檢驗。
以上圖所示電路為例，U1、R3、R2組成同相放大器，設計期望該放大器能夠將輸入信號Ui放大10倍，Uo是放大器的輸出電壓。由於PCB布局布線受到約束，Ui的"-"輸入端子跟電阻R2的C端之間有一段導線Rpcb.而PCB上可能存在"電路X"引入地迴流Ix流過導線電阻Rpcb.受"電路X"地迴流Ix的影響，導線Rpcb兩端會有電壓差Ue,為了確定Ue對被測信號的影響，需要測量Ue的大小。
如果將一個電路模塊當成黑盒，那麼它至少會有一個輸入埠--電源。在電路故障診斷中，電源埠經常被遺忘或者被低估，以至於有些問題被定性為"靈異事件"。
假定黑盒內部的電路和信號輸入均正常，如果黑盒的輸出仍然有問題，這時就應該重點排查電源輸入。常用的電源檢測儀器有示波器、頻譜儀和數字萬用表，它們能夠覆蓋的測量範圍不同（如上圖所示），應該綜合運用這些儀器來全面觀察電源信號，避免測試盲區。
超低功耗電路測試通常要求儀器能夠測試nA級弱電流，同時電壓測量的輸入阻貳趨於無窮大。一般的手持式萬用表無法測量nA級電流，電壓測量的輸入阻貳固定為10MΩ，不能滿足超低功耗電路的測試需求。
上圖是一種超低功耗設備的入侵檢測電路。常閉開關S1用於入侵檢測，設備外殼被破壞時開關S1斷開。該電路中二極體D1用作超低電流的上拉元件，其反向漏電流Is約為10nA.一旦外殼被破壞，S1斷開，D1將控制器MCU的管腳DET拉高，產生上升沿作為入侵觸發信號。這個電路的主要測試項目有二極體反向漏電流Is,開關S1閉合時的DET電平，開關S1斷開時的DET電平，開關S1閉合到斷開過程中DET管腳的電壓上升沿波形。
手工焊接過的電路板盯常會有焊屑導致的短路，而且焊屑一般藏在元件底部，不易查找。一旦電路板上的電源跟地短路，接在該電源和地之間的所有元件都成了可疑對象。逐個排查可以解決問題，但是非常費勁。
如果被短路的電源上只有一處短路，那麼遠離短路點的位置由於串聯了PCB電阻因而對地電阻較大，因此只要找到對地電阻最小的位置就能定位短路。
如上圖所示，Rp1~Rp（n）是+5V電源線的PCB電阻，阻值均為1mΩ；Rn1~Rn（m）是GND地線的PCB電阻，阻值均為1mΩ；C1~C5是+5V電源的退耦電容。假設在電容C2下方隱藏有短路，那麼在C2處測得的電阻為0mΩ；在C1處測得的電阻C2處測得電阻加上Rp1和Rn1,共為2mΩ；同樣的道理，C3~C5處測得的電阻依次是2mΩ、4mΩ和6mΩ。C2處測得的電阻最小，因而可以斷定C2下方有短路。
嚴格地說，在線測量電阻是不被推薦的，但是電路板調試時頻繁地拆裝電阻確實是一件很繁瑣的事情。電路調試時通過分析電路，可以找到能夠在線測量電阻的條件。在線測量電阻只是證明電阻阻值跟預期值相同，因此也就不必為測不準而擔心了。
以上圖所示電路為例，電阻R串聯在邏輯IC1的輸出和邏輯IC2的輸入之間。電阻R的正確值是33Ω，現懷疑R阻值異常，需要對其進行測試。觀察邏輯IC1和邏輯IC2的內部等效電路可以發現，邏輯IC2隻通過鉗位二極體將電阻R連接到電源線上。也就是說，只要電阻R兩端的電壓不超過IC2內部的鉗位二極體的正嚮導通電壓（一般為0.5V），流過IC2的輸入管腳的電流就可以忽略，也就不會對電阻R的測量產生影響。 |
