PCBA verification and fault detection using a low-frequency GMR-based near-field probe with magnetic closed-loop feedback compensation : A non-contact alternative to physical probing
| Autor: | Sundh, Joacim |
|---|---|
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2022 |
| Předmět: |
GMR
sensor magnetic field near-field probe linearity PCB coil PCBA analogue integrated circuits analog operational amplifiers electrical fault detection feedback circuits in-circuit tests magnetfält närfält sond linjäritet mönsterkort spole kretskort analoga integrerade kretsar operationsförstärkare elektrisk feldetektering återkopplingskretsar kretskortstest Embedded Systems Inbäddad systemteknik |
| Druh dokumentu: | Text |
| Popis: | As electronics are getting both smaller and more advanced, the need to verify and validate remains and the means are getting more complex the more functions and components are added. Traditionally, in-circuit tests (ICTs) are performed by probing dedicated test points on the Printed Circuit Board Assembly (PCBA) in a test sequence that is unique to each product. But as the density of components increases, the choice between component and test point must be considered. Instead of decreasing the reliability during verification by having to remove less system-critical test points, this thesis suggests the use of a near-field probe (NFP) based around a Giant Magneto-Resistance (GMR) sensor to possibly replace the need for a physical test point by instead performing contactless testing. The use of a GMR sensor allows for bandwidth from 0 Hz up to the MHz range, whereas commercial NFPs are based on a different technique and are operational from the MHz range and up. The goal of this project was to improve the non-linearity of typically 15% present in the AAH002-02 model from NVE by the use of an analogue closed-loop magnetic feedback circuit. The project successfully improved the linearity to 99.8% by the use of an instrumentation amplifier, a subtractor and a push-pull amplifier in conjunction with a 3x30 turn planar coil embedded in a PCB, located beneath the sensor Integrated Circuit (IC). The resulting linearity was verified by a Helmholtz coil where a uniform magnetic field was produced with linearly increased field strength, and calculated using the R2 value from a linear regression analysis on the acquired data. In the future, the data acquired from this kind of NFP could be used together with a Machine Learning (ML) model to remove the manual labour required when constructing these product-unique test sequences. Dagens elektronik blir både mindre och mer avancerad, men behovet av verifiering och validering av dessa kvarstår och metoderna för detta ökar i komplexitet ju fler funktioner och komponenter som läggs till. Dagens kretskortstester genomförs genom att sondera dedikerade testpunkter strategiskt utplacerade på kretskortet enligt en testsekvens som är unikt skapad för varje produkt. Men med att densiteten av komponenter ökar måste valet mellan komponent och testpunkt tas i beaktning. Instället för att minska tillförlitligheten vid validering genom att ta bort mindre kritiska testpunkter föreslår denna avhandling användandet av en närfältssond baserad runt en Giant Magneto-Resistance (GMR)-sensor för att möjligen ersätta behovet av en fysisk testpunkt genom att istället genomföra kontaktlös testning. Användandet av en GMR-sensor tillåter en bandbredd från 0 Hz upp till MHzområdet, där kommersiella närfältssonder är baserade på annan teknik och är funktionsdugliga från MHz-området och uppåt. Målet med detta projekt var att förbättra olinjäriteten på typiskt 15% som är närvarande hos en sensor av modell AAH002-02 från NVE genom en analog magnetisk återkopplingskrets med sluten slinga. Projektet lyckades förbättra linjäriteten till 99.8% genom användandet av en intrumentförstärkare, en subtraherare och en push-pull-förstärkare i samverkan med en plan spole på 3x30 varv inbyggd i ett mönsterkort placerd under sensorns integrerade krets. Den resulterande linjäriteten validerades med hjälp av en Helmholtz-spole där ett uniformt magnetfält producerades med linjärt ökande fältstyrka och beräknades genom R2 -värdet från en linjär regression-analys på den inhämtade datan. I framtiden kan datan som inhämtats från den här sortens närfältssond kunna användas tillsammans med en maskininlärningsmodell för att ersätta det manuella arbetet som idag krävs för att konstruera dessa produktunika testsekvenser |
| Databáze: | Networked Digital Library of Theses & Dissertations |
| Externí odkaz: |
|