CN102047770A - 电子装置和用于检验电路板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子装置，包括电路板(10)以及控制单元，该电路板具有一组输入触点(IN/COM)、一组输出触点(OUT/COM)和连接在一方面输入触点(IN/COM)与另一方面输出触点(OUT/COM)之间的电路(18)。本发明的突出之处在于，控制单元借助如下测试信号来实施对电路板的真实性检查，即该控制单元将该测试信号馈入到电路中，其中，电路(18)构成为无源的、特定于来源的或者电路板独享的线路，该线路带有至少一个电感性地起作用的元件，其中，作为电感性地起作用的元件，导线(201)环绕电路板(10)中的穿孔(202)绕成线圈，该穿孔在安装位置下由电子装置的铁磁芯轴或者由铁磁固定销(203)穿过，从而电感性地起作用的元件在安装位置下的电感值与其在拆除状态下的电感值不同。

Description

电子装置和用于检验电路板的方法
技术领域
本发明涉及一种电子装置，包括
-电路板(10)，该电路板具有一组输入触点(IN/COM)、一组输出触点(OUT/COM)和连接在一方面输入触点(IN/COM)与另一方面输出触点(OUT/COM)之间的电路(18)，以及
-控制单元。
本发明此外涉及一种用于检验电路板的方法，该电路板具有一组输入触点、一组输出触点和连接在一方面输入触点与另一方面输出触点之间的电路，该方法包括下列步骤：
a)在该组输入触点上施加预定的测试信号，
b)在该组输出触点上量取应答信号，
c)实施对应答信号的信号分析。
背景技术
盗版即使在高品质的电子装置领域也日益增长。尤其是这种装置的装配有电子部件的电路板通常可以很容易复制并且可以在低工资国家以无可匹敌的廉价来制造。由此，给原版装置和原版印制电路板的制造商造成无法估量的损失。工商业上的保护法在这里常常不起作用，因为大多数的印制电路板具有由其专业用途看来对专业人员来说显而易见的印制电路板设计。
许多原版制造商对其印制电路板采用自以为很难仿冒的光学标记来应对这种趋势，例如通过全息标签(Hologramm-Aufkleber)。除了原则上存在的去除标签的可能性之外，全息图虽然给仿冒者造成一定的困难；但它们可以以相应的开支完全复制或者可以至少高逼真地仿冒。但在任何情况下，这种保护措施仅涉及重视原版使用的那些消费者。这种复制保护不涉及明确地想使用廉价复制品的消费者。
为了复制电路板的电子功能可以照搬其可见的装配。为了重建内部的布线，公知的是，向电路板的接线端成对地施加直流电压信号，并且采用导通测量(Durchgangsmessung)来检查印制电路板上的每个接线端与其他所有接线端和/或测试点的连接。
在一种更为复杂的方法中，正如在形成分类的JP 11026747AA中所公开的那样，在一对输入触点上导入限定的测试信号并且在一对输出触点上量取产生的输出信号。在此方面，可能的是，输入触点与输出触点相同并因此总计使用三个测试触点。但也可以设想的是，该组输入触点和/或该组输出触点各包括两个以上的触点。应该由该发明连带包括的这种方案在所提及的文献中却没有公开。在适当地实施测试和逻辑分析时，按照这种方式也可以分析需要时所装配的电路板的电子功能，并且随后在硬件上或者用数字表示地在软件上对复制品进行模拟。这种剽窃不能通过公知的复制保护法得到有效应对。
在读卡器的领域，也就是从或者说在作为存储介质和/或资格证起作用的所谓IC卡上读取或写入信息的装置的领域，公知的是，为了识别卡标准而在读卡器与卡接口的有源部件之间建立标准化的识别通信并且进行分析。通信的目的是，向读卡器尽可能完全地公开各个存在的接口标准，以便可以使读卡器选择和使用适于具体接口的协议。这种装置的例子在WO 01/06443A1以及EP 1607899B1中有所公开。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种针对电路板的复制保护，该复制保护对仿冒者来说难以回避并且对所有用户都有约束力。
该目的结合权利要求1前序部分的特征通过如下方式得以实现，即，
控制单元在该装置的常规运行期间至少一次地
-在该组输入触点上施加预定的测试信号，
-在该组输出触点上量取应答信号，
-实施对应答信号的信号分析，
-将信号分析的结果与寄存在控制单元存储器内的期望值进行比较，以及
-在信号分析结果与期望值不一致的情况下至少部分地解除或者不激活该装置的继续运行，
其中，电路构成为无源的、特定于来源的(herkunftsspezifisch)或者电路板独享的(leiterplattenindividuell)线路，该线路带有至少一个电感性地起作用的元件，其中，作为电感性地起作用的元件，导线环绕电路板中的穿孔绕成线圈，该穿孔在安装位置下由电子装置的铁磁芯轴或者由铁磁固定销穿过，从而电感性地起作用的元件在安装位置下的电感值与其在拆除状态下的电感值不同。
该目的此外结合权利要求5的特征通过如下方式得以实现，即，设置有控制单元，该控制单元
-在电子装置的常规运行期间至少一次实施步骤a至c，电路板是该电子装置的组成部分，
-将信号分析的结果与寄存在控制单元存储器内的期望值进行比较，以及
-在信号分析结果与期望值不一致的情况下至少部分地解除或者不激活该装置的继续运行，
其中，电路构成为无源的、特定于来源的或者电路板独享的线路，该线路带有至少一个电感性地起作用的元件，其中，作为电感性地起作用的元件，导线环绕电路板中的穿孔绕成线圈，该穿孔在安装位置下由电子装置的铁磁芯轴或者由铁磁固定销穿过，从而电感性地起作用的元件在安装位置下的电感值与其在拆除状态下的电感值不同。
本发明的优选实施方式是从属权利要求的主题。
本发明的基本思想是，在如下装置的常规运行过程中，安装优选不被用户觉察的电路板测试程序，即该装置与受复制保护的电路板相互作用并且优选将受复制保护的电路板集成到该装置中。该程序例如可以在例如装置的每次重新启动时或者在调用待检查的电路板使用的程序时实施的初始化例行程序的框架内，被安装到控制电子装置运行的软件内。也可以实现更长时限的
Figure BPA00001260147800041
例如要求装置多次调试运行的测试程序、在连续运行期间在预定的或者随机选择的时间点上进行的测试或者不是在每次运行中而是仅偶尔实施的间或性测试。这使对使用仿造印制电路板与装置运行中止之间的关联的识别变得困难。
优选地，微处理器是在此方面有源的元件。这种微处理器作为电子装置控制单元的典型的核心元件来使用。该微处理器利用其输入端和输出端与由该微处理器控制的电路板的接线端连接。因此，不难以如下方式控制微处理器，即，使其在所要测试的电路板的限定的输入接线端上发出预定的测试信号并且在两个输出端上接收所产生的应答信号。在本发明的一种特别的实施方式中，控制单元，特别是微处理器，布置在印制电路板本身上。
优选将典型的模拟应答信号数字化并且适当地进行分析。作为测试信号，优选适用的是脉冲信号、具有预定频率的交流电压信号或者具有预定频率的序列的交流电压信号。脉冲信号的优点在于，它仅占用很少的时间并且同时包含大量的频率，从而应答信号显示出表明所连接电路的传递函数的特征的脉冲应答。在控制单元内，也就是优选在微处理器内按照预定的参数来分析应答信号。这种分析可以包括应答信号的频谱分析和/或在与输入信号的比较下确定相移。
随后，将信号分析的结果与寄存在控制单元存储器内的期望值进行比较。期望值的概念在这里应广义地理解，并且既包括单值还包括例如像相移和频谱分布那样的单值的组。如果信号分析的结果符合期望值，也就是说，电路板以所期望的方式做出反应，那么测试成功结束并继续电子装置的常规运行。优选让使用者对此毫无察觉。但是，如果信号分析的结果以显著的方式，也就是超出所详细说明的公差地与期望值不同，那么控制单元从中得出如下结论：所测试的电路板不是原版件，并且至少部分地使电子装置的运行结束。这一点可以通过如下方式进行，即，将运行的功能解除或者不进行继续运行所需的激活。结束运行可以包括装置的全部运行或者仅包括几个功能，例如恰好由所牵涉到的电路板的元件所满足的那些功能。如果完全结束运行对用户来说会产生安全隐患，那么就显露性地提供仅结束几个功能运行的可能性。部分地解除或者不激活运行例如也可以通过延迟的(完全或者又仅部分地)解除或不激活来实现。
为了保证有效的复制保护，测试所使用的输入和输出接线端应适当地选择。这一点通过如下方式来保证，即，印制电路板上的电路构成为无源的、特定于来源的或者电路板独享的线路，该线路带有欧姆电阻以及电容性地起作用的元件和/或电感性地起作用的元件。有益的是，测试所使用的电路在装置运行时没有其他功能。通过可简单地构成的无源元件如电容器、线圈和电阻的单独布置和确定尺寸，可以构建显示出非常特征性的传递函数的电路。此外，电路板上的这种元件无需很大的成本支出便可以实现。按照这种方式，可以实现企业独享的(unternehmensindividuelle)或者甚至电路板独享的识别。电子装置存储器内的期望值可以相应地选择。该期望值例如可以由厂家方面在装置初次装配电路板时编写。在可能包括更换电路板的、专业人员对装置的维修时，期望值可以重新编写。
为了改善复制保护，形成线路的部件优选“隐藏”在电路板上。这一点例如可以通过如下方式实现，即，将这些部件嵌入电路板的更内层。电阻能够以不引人注目的方式例如通过长的、非常薄的走线(Leiterbahn)来实现。电容能够以简单方式作为彼此相距开的导体面来实现。基于未利用的印制电路板区域的普遍的“灌铜(Fluten)”技术，也就是说，可以典型地让导体层处于未利用的印制电路板区域内，在每个印制电路板上存在非常多的导体面，从而即使对印制电路板的光学分析(例如通过X光照射)也找不到隐藏的电容。
依据本发明，所寄存的期望值与在孤立的电路板上实施上面所提及的步骤a)至c)中产生的信号分析结果不同。换句话说，这意味着：在安装位置中在所要测试的电路板上实施的测试产生不同于在与装置分开的印制电路板上实施的同一测试的(并且在所寄存的期望值内所体现的)信号分析结果。这一点可以通过如下方式实现，即，电路板上的特定于来源的或者电路板独享的线路的元件中的至少一个元件在电子装置内的安装位置下与装置部件和/或安装部件相互作用，从而其电容值或其电感值或其电阻值在安装位置下与在拆卸状态下的其电容值或电感值或其电阻值不同。在这里称为安装部件的是，在将电路板装入到电子装置时起作用的部件。安装部件例如可以是夹紧触点、螺钉或者其他固定销等。在这里称为装置部件的是，在装置侧定位的和不优先用于安装电路板的部件。这些装置部件例如也可以定位在装入到装置内的其他电路板上。作为可能的装置部件，例如可以考虑用于完善电容而在装置的壳体中注入的导体面、用于补充电感的线圈、电阻或者跨接线。按照这种方式，印制电路板外部的部件影响电气线路的传递函数。相应的期望值寄存在控制单元的存储器内。仿冒者，其使这种印制电路板经受花费大的分析方法，总是在孤立的印制电路板上从事这种分析方法。如果他成功制成仿冒的电路板，该电路板在所有输入与输出触点对之间显示出与原版印制电路板相同的传递函数，但他不能克服依据本发明的测试方法，因为他从功能性分析中不能推测出线路的所有部件的全部特殊的空间布置，然而该空间布置对于与装置侧的部件的相互作用来说并且因此对于测试至关重要的传递函数来说是本质性的。
依据本发明，作为电感性地起作用的元件，导线环绕电路板中的穿孔绕成线圈，该穿孔在安装位置下由电子装置的铁磁芯轴或者由铁磁固定销穿过。这一点意味着，该线圈的电感值在安装状态下，也就是带有铁磁线圈芯，与拆除状态下的电感值明显不同。线路的传递函数相应地改变。
此外，可以设置的是，作为附加的电容性地起作用的元件，导体面在安装位置下与在安装状态下通过接触件与电路连接的、装置侧的对应的导体面形成电容器。在这里，仿冒者在分析孤立的电路板时，仅将印制电路板侧的导体面作为高欧姆的电阻元件来分析。但在安装状态下，该导体面电容性地起作用，因为它与对应的装置侧的导体面形成电容器。线路的传递函数相应地改变。
最后，在一种可供选择地或者附加地使用的方案中，电路包括至少两个分开的分电路，这些分电路在电子装置内的安装位置下通过相互作用与一个或者多个装置部件和/或安装部件导电地连接。对这种电路板的功能性分析的各种尝试最多能识别每个单个分电路的传递函数或脉冲应答。只有在安装状态下，两个分电路才连接成一个总线路，该总线路表现出完全不同的传递函数或脉冲应答，该传递函数或脉冲应答尤其不能显示为分电路的传递函数的或脉冲应答的线性组合。
本发明的主要优点在于，复制的电路板由装置本身识别为这种复制的电路板，这一点导致装置运行中止。另一方面，即使电路板的在孤立状态下功能相同的复制品也不足以克服复制保护。更合适的是，必须还要考虑决定性的空间特性。然而，仿冒者不能识别对复制保护具有重要意义的这些空间特性。因此，仿冒者将被迫在全部空间细节上相同地复制电路板。这种分析所需的开支，该开支是以微层方式(mikroschichtweise)磨蚀大面积的电路板所要求的，超出典型仿冒者的能力和本领。
附图说明
本发明的其他特征和优点由后面的详细说明和附图得知。其中：
图1示出依据本发明的方法的示意图，
图2示出依据本发明的电路板的示意性局部截面图，
图3示出依据本发明的电路板的电感的优选实施方式的示意图，
图4示出依据本发明的电路板上的电容的优选实施方式的示意图，以及
图5示出依据本发明的电路板上的由分线路组成的电气线路的优选实施方式的示意图。
具体实施方式
图1示出针对电路板的依据本发明的复制保护的示意图。大大简化示意性示出的是电路板10，该电路板带有不同的有源的装配件(Bestückungselement)12，该装配件的内部的布线在图1中没有示出。电路板10具有大量的接线端14，在这些接线端上，该电路板在安装位置下由电子装置的对应触点来触点接通。这些接线端中的三个接线端，即IN、OUT和COM，在图中特别强调地示出。接线端IN与接线端COM形成用于测试信号16的一对输入接线端，该测试信号由未详细示出的控制单元在其中安装有电路板10的、同样未详细示出的电子装置常规运行期间在预定的时间点上施加。在所示的实施方式中，测试信号16是脉冲信号。作为选择，优选也可以馈入预定频率的高频交流电压信号或者预定系列频率的高频交流电压信号。输入接线端对IN/COM与包括不同无源电气结构元件的线路18联接。图1纯举例性地示出三个电感20、四个电容22和两个欧姆电阻24。无源电气结构元件的确切数量及其具体数值，也就是电容值、电感值或欧姆电阻值，与在印制电路板上的相对于彼此的具体布置那样，同样对本发明来说并不重要。更合适的是，本发明的优点在于构造可能性的几乎无限的可变性，这些构造可能性允许通过所述无源电气部件的线路进行特定于来源的或者甚至印制电路板独享的编码。
接线端OUT和COM共同形成一对输出接线端，在这些输出接线端可以量取线路18的应答信号26。应答信号26取决于输入信号16和线路18的特性曲线。纯粹是为了图解说明，图1示出输入信号16的示意性频谱16′以及输出信号26的频谱26′。该图示仅用于形象说明：通过线路18使在输入接线端对IN/COM上引入的信号经受特征性的变换，该特征性的变化产生在输出接线端对OUT/COM上量取的输出信号26。
控制单元实施对输出信号26的分析，该分析例如可以包括频谱分析。将分析的结果与期望值进行比较(判定框30)，该期望值在所示的实施例中作为频谱36′寄存在控制单元存储器28内。
如果信号分析结果(例如频谱26′)符合期望值(例如在事先详细说明的公差之内的所寄存的频谱36′)，那么电子装置正常继续运行(结果框32)。如果信号分析结果26′明显不同于期望值36′，那么至少部分地禁止电子装置的继续运行(结果框34)。
为了使电路板10的可复制性变得困难，线路18的部件不是像图1中示意性示出的那样以显而易见的方式覆加在印制电路板10上。更合适的是，这些部件隐藏地布置。
图2示出隐藏地布置电容22的例子，该电容由两个导体面221、222组成，它们被嵌入到电路板10的作为电介质起作用的塑料内。其他导体面221′、222′(其就它们那方面而言不是线路18的组成部分)的附加布置有助于使印制电路板10的可分析性变得困难。这种不属于线路18的导体面221、222经常由不需要的印制电路板面“灌铜”产生，并且因此不会在通常制造印制电路板时产生额外成本。
图3示出作为线路18的组成部分的电感20的一种特别具有优点的构造形式。电感20由线圈状地环绕印制电路板的穿孔202缠绕的导体201组成。穿孔202用于固定销203的穿过，印制电路板10利用该固定销装入到电子装置内。固定销203优选由铁磁材料制成，从而该固定销作为线圈芯的存在或者缺失形成电感20的电感值上的显著区别。
图4示出线路18的电容22的优选的实施方式。电容22由导体面221、222″组成。第一导体面221是印制电路板10的组成部分。而第二导体面222″则是其中装有印制电路板10的电子装置的组成部分。装置侧的导体面222″与线路18其余部分的电连接通过在电子装置内引导的连接线223来实现，该连接线与导电的固定销224连接，该固定销在其那方面通过印制电路板10的导电地涂覆的穿孔225使线路18的其余部分触点接通。穿孔225与线路18的其余部分保持导电连接。按照这种方式实现的是，电容22仅在印制电路板10的安装位置下作为电容起作用。在孤立的印制电路板内，该电容仅是高欧姆电阻的区域。
图5示出一种由两个分线路18′和18″组成的线路18的方案。在安装位置下，分线路18′、18″借助于其中装有印制电路板10的电子装置的夹紧触点181连接，方法是：夹紧触点181使分别是分线路18′、18″组成部分的两个接触面182′和182″导电地触点接通。按照这种方式实现的是，线路18在安装位置下显示出完全不同于孤立状态下的脉冲应答或传递函数。
当然，具体说明中所讨论的和附图中所示的实施方式仅是本发明的解释性的实施例。对于专业人员来说，从这里的公开来看给出了大范围的各种各样的变动方案可能性。尤其是线路18的传递函数或者脉冲应答的具体构成形式基本上可以自由选择，该传递函数或者脉冲应答的具体构成形式是线路18的部件的具体实施形式和布置的结果。基于依据本发明的方法，由对非原版印制电路板的识别得出的结论也可以在大范围内适应于个别情况的要求。尤其是可以通过适当的软件解决方案来彻底中止或者部分中止电子装置的运行，该部分中止也可能包括在以后的彻底或者进一步部分中止之前进行的预先警告。
附图标记列表
10    电路板
12    10的装配
14    10的接线端
16    测试信号
16′  16的频谱
18    电气线路
181   夹紧触点
18′  18的分线路
182′ 18′的接触面
18″  18的分线路
182″ 18″的接触面
20    电感
201   导线
202   穿孔
203   固定销
22    电容
221   22的第一导体面
221′ 隐掩面
Figure BPA00001260147800111
222   22的第二导体面
222′ 隐掩面
222″ 22的装置侧的第二导体面
223   导线
224   固定销
225   导电的穿孔
24    欧姆电阻
26    应答信号
26′  26的频谱
28    存储器
30    判定框
32    结果框
34    结果框
36′  期望值

Claims (5)

1.电子装置，包括
-电路板(10)，所述电路板具有一组输入触点(IN/COM)、一组输出触点(OUT/COM)和连接在一方面所述输入触点(IN/COM)与另一方面所述输出触点(OUT/COM)之间的电路(18)，以及
-控制单元，
其特征在于，
所述控制单元在所述装置的常规运行期间至少一次地
-在该组输入触点(IN/COM)上施加预定的测试信号(16)，
-在该组输出触点(OUT/COM)上量取应答信号(26)，
-实施对所述应答信号(26)的信号分析，
-将所述信号分析的结果(26′)与寄存在所述控制单元的存储器(28)内的期望值(36′)进行比较，以及
-在信号分析结果(26′)与所述期望值(36′)不一致的情况下至少部分地解除或者不激活所述装置的继续运行，
其中，所述电路(18)构成为无源的、特定于来源的或者电路板独享的线路，所述线路带有至少一个电感性地起作用的元件，其中，作为电感性地起作用的元件，导线(201)环绕所述电路板(10)中的穿孔(202)绕成线圈，所述穿孔在安装位置下由所述电子装置的铁磁芯轴或者由铁磁固定销(203)穿过，从而所述电感性地起作用的元件在安装位置下的电感值与其在拆除状态下的电感值不同。
2.按权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述测试信号(16)是脉冲信号、具有预定频率的交流电压信号或者具有预定频率的序列的交流电压信号。
3.按前述权利要求之一所述的电子装置，其特征在于，所述无源的、特定于来源的或者电路板独享的线路还具有至少一个电容性地起作用的元件(22)，其中，作为电容性地起作用的元件，导体面(221)在安装位置下与对应的、装置侧的、在安装状态下通过接触件与所述电路(18)连接的导体面(222″)形成电容器，从而所述电容性地起作用的元件在安装位置下的电容值与其在拆除状态下的电容值不同。
4.按前述权利要求之一所述的电子装置，其特征在于，所述电路(18)包括至少两个分开的分电路(18′、18″)，所述分电路在安装位置下通过相互作用与一个或者多个装置部件和或安装部件(181)导电地连接。
5.用于检验电路板(10)的方法，所述电路板具有一组输入触点(IN、COM)、一组输出触点(OUT/COM)和连接在一方面所述输入触点(IN/COM)与另一方面所述输出触点(OUT/COM)之间的电路(19)，所述方法包括下列步骤：
a)在该组输入触点(IN/COM)上施加预定的测试信号(16)，
b)在该组输出触点(OUT/COM)上量取应答信号(26)，
c)实施对所述应答信号(26)的信号分析，
其特征在于，
设置有控制单元，所述控制单元
-在电子装置的常规运行期间至少一次地实施步骤a至c，所述电子装置的组成部分是所述电路板(10)，
-将所述信号分析的结果(26′)与寄存在所述控制单元的存储器(28)内的期望值(36′)进行比较，以及
-在信号分析结果(26′)与所述期望值(36′)不一致的情况下至少部分地解除或者不激活所述电子装置的继续运行，
其中，所述电路(18)构成为无源的、特定于来源的或者电路板独享的线路，所述线路带有至少一个电感性地起作用的元件，其中，作为电感性地起作用的元件，导线(201)环绕所述电路板(10)中的穿孔(202)绕成线圈，所述穿孔在安装位置下由所述电子装置的铁磁芯轴或者由铁磁固定销(203)穿过，从而所述电感性地起作用的元件在安装位置下的电感值与其在拆除状态下的电感值不同。
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