2021年03月10日 | 研发/测试工程师不可忽视的探头选择

计算机系统中元件和系统的测试和诊断带来了许多特殊挑战。有时候难以连接所需的准确测试点。高密度、多层电路板以及引脚细小的密集元件造成电压表的探测非常困难。当系统运行时，轻轻滑动一下探针就可能造成灾难性的短路。而测试测量的目的是发现并修复问题，同时避免引发更严重的损坏。

解决这一难题的方案有很多，我们接下来讨论可用于探测电路板上安装的器件和元件的一些方法。

单点探头是最常见也是最显而易见的探测方法。大多数数字万用表(DMM)都提供一组测试线，对于各种各样的测试场景非常有用。这种类型的探头非常适合于检查电源电压或检查备用电池。但是，这些探头大多数太大，不适合高密度电路板。这些探头很容易滑动，损害其他元件或造成短路。此类DMM探头上的探针直径通常为大约0.080"，触点不尖锐。再加上日常磨损造成探针被磨圆，就形成了几乎不可能完成的任务。可以将这些探针磨尖，但如果没有了外部镀层，底层的金属很容易快速变色。

连接高密度电路板上小接触点的最佳方法是使用非常尖锐的探针。虽然尖探针很容易损坏，但由于没有镀层，很容易重新磨尖。多家制造商都提供带有容易更换尖探针的探头。不锈钢尖探针从0.080”直径开始，呈锥形形成极尖的针尖。另一种探针从0.040”直径的不锈钢开始，呈锥形逐渐形成长而尖的探针。这种探针也非常适合狭窄的小空间，凭借锋利的尖端，不太容易打滑。

另一种多用途工具是带有可伸缩探针的探头。这些探头采用直径很细(0.040")的不锈钢丝，通常除探头最末端之外全部包覆有绝缘层，可防止意外接触。凭借诸如此类的探针，可将探头的范围扩展到长达3英寸。除了能够用于难以触及的测试点，纤细的长探针也有利于改善被探测点的可见性。

不锈钢是制造尖锐触点的好材料，但却是糟糕的电导体选择。此外，经过重复磨尖，探针可能会被磨损，变得太短，以至于不能探测狭小的空间。当然，可以更换新的探针，但仍然不能解决不锈钢固有电阻的问题。有解决方案可解决这一问题。精密电子探针采用标准自动化测试设备(ATE)探头，因其探针的原因而常被称为"弹簧针"。这种弹簧针具有各种各样的配置，随时可用。实际上，许多用户可能已经发现其生产测试领域使用这种探针。这种探头不仅具有可更换的探针，而且非常小，足以深入到比全尺寸探头更狭小的空间。

在有些情况下，要求连接保持在原位。如果测试点容易连接，最好的方法是使用挂钩或刺针。这些测试夹具的来源很多，有不同的尺寸。早期的一些测试夹旨在用于总线或电子配线；与现在计算机系统中的微型元件相比，这些配线看起来相当大。

现在多家公司提供带有微型线钩和刺针的IC测试夹，非常细，能够适合一些最细小的元件引脚。这些线钩测试夹可连接到QFP封装、3mm焊距的元件。甚至可以多达5、6个测试夹并排连接相邻的0.5mm芯片引脚。只要同时需要连接的引脚不太多，这些测试夹就是满足需求的完美选择。

IC测试夹是探测IC芯片上大量引脚的理想解决方案，也非常适用于在众多引脚中查找某个引脚。当引脚很多时，很容易搞不清楚芯片某一侧的引脚编号。利用IC测试夹，能够可靠连接需要探测的很多芯片引脚，不会损坏芯片。IC测试夹适用于从双列直插封装(DIP)到方形扁平封装(QFP)的大多数芯片封装形式。

IC测试夹也解决了其他许多问题。如果您需要连接某个QFP芯片的所有引脚，怎么办呢？当然，您可以将短引线焊接到每个芯片引脚，然后利用上述小线钩连接引线。这完全可以，但将这些细小的导线焊接到芯片需要花费大量时间。此外，您如何解释微处理器上新长的“头发”？那么，您如何连接到芯片？答案就是IC测试夹对于大多数主流IC芯片，都有一款适合的IC测试夹。这些测试夹适合安装在芯片顶部，每个芯片引脚有一个接触点。测试夹也有一组编号的接触引脚，支持大量连接到逻辑分析仪或示波器。

大多数人很少注意到测试线，直到为时已晚。那么我们需要了解测试线和探头的哪些信息呢？最重要的因素是安全问题、材料，以及要求的精度水平。比如安全性往往会被忽视。如果您的工作仅限于30V以下的电子电路，那么测试线的设计实际上不会存在安全问题。如果您需要在较高电压或靠近配电线路的地方使用测试线，就需要使用具有正确标识和额定等级的测试线。

测试线所用材料会影响读数。如果尝试测量极低电压(比如微伏范围)或者极低电阻，制造测试线所用的异金属会引入误差，且难以跟踪。不同金属之间的触点会作为热电偶，自身会产生电压。专门针对低压测量特殊设计的低热电势EMF测试线能够最大程度降低测量通路上微小温差引起的误差。这些测试线价格略贵，但能够提供高精度电压和电阻测量，可达到小数点后6位。

在大多数情况下，您所用测试线的物理状态可能是影响测量的最重要因素。松动的连接或腐蚀的插头或探针会导致间歇性或错误读数。最简单的方法是发现可能存在问题时尽快更换测试线。您永远无法判断何时需要进行关键测量。与数据不准确造成的费用相比，一组测试线的费用不值一提。

从现在起，选择正确的测试探头完成您的测试工作！

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