JP3326756B2 - 電子機器ボードの異常個所検出装置及びこれに用いるプローブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電子機器のボードに搭
載された電子回路網の故障個所を特定するために有効に
利用され、電子回路網の各ノード（試験点）の異常を検
出する異常個所検出装置、及びこれに用いるプローブに
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路網の故障診断技術としては「シ
グネチャ解析法」が知られている。これはテストパター
ン発生手段としてリニアフィードバックシフトレジスタ
を用いて疑似ランダムパターンを発生させ、そのシフト
レジスタの入力にテスト結果を順次入力させながらシフ
ト動作を繰返すと、シフトレジスタの各シフト段の最終
値は入力パターン系列（テスト結果）に対応した特定の
値（シグネチャ）に決まる。よって良品時のその値を記
憶しておき、照合することでその回路網の良否を判断す
るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術は
故障個所を特定する試験回路をその機器自体に一部もし
くは全部を内蔵する必要があった。またこれを内蔵して
ない電子回路網については、故障個所を特定するための
異常個所を、簡易に検出するものがなく、比較的高価な
ものでしかも専門的知識を必要とする手段を使用するし
かなかった。

【０００４】さらに、上述の「シグネチャ解析法」は主
としてマイクロプロセッサ回路を含むロジック回路を対
象としたものであり、アナログ回路に対して利用するこ
とができない。従ってアナログ回路を含む回路網一般の
ものについて故障個所を特定するには他の技術と組合せ
使用する必要があるという問題があった。この発明の目
的はロジック回路のみならずアナログ回路の故障個所も
特定することを可能とすることに利用でき、しかも頗る
安価に構成することができる電子機器ボードの異常個所
検出装置及びこれに使用するプローブを提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれば
ボードに搭載された電子回路網の試験点における信号の
平均電圧がプローブで検出され、そのプローブが電圧を
検出している試験点を識別する識別情報が入力手段によ
り入力される。各試験点の識別情報別に基準データがメ
モリに記憶されてあり、プローブからの検出電圧と、そ
の入力された識別情報によりメモリを参照して得られた
基準データとが比較判定され、その判定結果が報知され
る。入力手段、メモリ、比較手段、報知手段は本体に保
持される。 請求項２の発明によれば上記プローブは試
験点における信号のピーク電圧も検出することができる
ようにされている。

【０００６】請求項３の発明によればボードに搭載され
た電子回路網の各試験点にプローブが電気的に接触さ
れ、そのプローブからの入力された試験点の信号の平均
電圧が検出され、更にプローブが接触している試験点を
識別する識別情報が入力され、各試験点の識別情報別に
基準データがメモリに記憶されてあり、プローブを試験
点に接触させた状態で、上記検出平均電圧と入力された
識別情報によりメモリを参照して得た基準データとが比
較判定され、その判定結果が報知される。平均検出手
段、入力手段、メモリ、比較手段、報知手段は本体に保
持される。

【０００７】請求項４の発明によれば請求項３の発明に
おいてプローブからの入力された試験点の信号のピーク
電圧検出手段が本体に設けられ、ピーク電圧と基準デー
タとの比較判定が行われる。請求項５の発明によれば請
求項２又は４の発明でピーク検出手段はコンデンサ経由
後の正方向ピーク電圧と負方向ピーク電圧とを検出し、
これら検出両ピーク電圧と検出平均電圧とからマーク率
が演算され、そのマーク率とメモリに予め記憶されてい
る対応試験点のマーク率の基準データとの比較判定がな
される。

【０００８】請求項６の発明によれば請求項１又は２の
発明において、プローブ内で試験点からの各入力信号が
所定幅、所定振幅のパルスに変換され、その変換された
パルスの平均電圧が検出される。請求項７の発明によれ
ば請求項３又は４の発明において、プローブから本体に
入力された各信号が所定幅、所定振幅のパルスに変換さ
れ、更にその変換されたパルスの平均電圧が検出され
る。

【０００９】請求項８の発明によれば請求項１〜７の何
れかの発明において、メモリには試験点の識別情報とし
て固有番号（ＩＤ番号）が記憶され、上記入力手段とし
て、ボードの試験点自体又はその近くに付けられた固有
番号を光学的に読取る手段がプローブに取付けられてい
る。請求項９の発明によれば請求項１〜７の何れかの発
明において、試験点の識別情報としてその位置座標がメ
モリに記憶され、プローブをボード上に位置させるとそ
の位置座標が入力手段としての位置デジタイザにより検
出されて本体へ供給される。

【００１０】請求項１０の発明によれば請求項１〜７の
何れかの発明において、メモリに各試験点のボード上の
位置座標も記憶されてあり、プローブがボード上を移動
されて各試験点と接触され、その移動接触が試験点の位
置座標を順次読出して自動的に行われる。請求項１１の
発明によれば請求項１〜７の何れかの発明において、複
数のプローブが、ボードの試験点が在り得る各位置の配
置と同一配置をもって保持され、これらプローブがボー
ド上の複数の試験点と接触させた状態で、プローブより
の信号または電圧が所定の順に取込まれる。

【００１１】請求項１２の発明によれば請求項１〜７の
何れかの発明において、基準データ設定モードや試験デ
ータ取得モードなどのモードの指定が行われ、基準デー
タ設定モードを指定した状態で、試験点の識別情報と基
準データとが入力され、識別情報別に基準データがメモ
リに記憶される。

【００１２】

【実施例】図１にこの発明の実施例を示す。この発明の
異常個所検出装置の本体１１にプローブ１２が接続され
る。プローブ１２はペン状ボディ１３の先端から針状コ
ンタクト１４が突出され、コンタクト１４はボード（図
示せず）に搭載された電子回路網の試験点と電気的に接
触させることができる。このプローブ１２はこの実施例
ではボディ１３内に平均検出回路１５とピーク検出回路
１６とが収容され、コンタクト１４が接触している試験
点の信号の平均電圧を平均検出回路１５で検出すること
ができ、またその試験点の信号のピーク電圧をピーク検
出回路１６で検出できるようにされている。またこの実
施例ではコンタクト１４と平行にアース用接触部１７が
ボディ１３から突出されている。

【００１３】平均検出回路１５は例えば図２Ａに示すよ
うに、コンタクト１４と接続される端子１８に抵抗器１
９の一端が接続され、抵抗器１９の他端がコンデンサ２
１を通じて接地される。これら抵抗器１９及びコンデン
サ２１は平均検出回路１５を構成している。この例では
平均検出回路１５の出力側、つまり抵抗器１９及びコン
デンサ１５の接続点は高入力インピーダンスのバッファ
２２に接続されている。図１ではバッファ２２を含めて
平均検出回路１５とされている。

【００１４】ピーク検出回路１６は例えば図２Ｂに示す
ようにコンタクト１４に接続される端子１８に交流結合
回路２３が接続される。つまり端子１８に直流遮断用の
コンデンサ２４の一端が接続され、コンデンサ２４の他
端は抵抗器２５を通じて接地されると共にダイオード２
６の一端に接続され、ダイオード２６の他端は平滑用コ
ンデンサ２７を通じて接地される。また必要に応じて、
図２Ｂに点線で示したコンデンサ２７の放電用スイッチ
３０が使われることもある。また端子１８と交流結合回
路２３の間に、高入力インピーダンス化を目的としてバ
ッファ（図示せず）が挿入されることもある。コンデン
サ２４、２７、抵抗器２５及びダイオード２６によりピ
ーク検出回路１６が構成されている。この例ではピーク
検出回路１６の出力側、つまりダイオード２６及びコン
デンサ２７の接続点は高入力インピーダンスのバッファ
２８に接続され、バッファ２８を含めた構成が図１では
ピーク検出回路１６とされている。

【００１５】図１において平均検出回路１５の出力側、
及びピーク検出回路１６の出力側はそれぞれリード線２
８、２９を通じて本体１１に接続される。本体１１内の
直流電源３１の正側がリード線３２を通じてプローブ１
２内の平均検出回路１５、ピーク検出回路１６の各バッ
ファ２２，２８の電源端子に接続され、電源３１の接地
側がリード線３３を通じて平均検出回路１５、ピーク検
出回路１６の各接地側とアース用接触部１７とに接続さ
れる。リード線２８、２９、３２、３３は１本のコード
３４とされている。

【００１６】本体１１は制御をマイクロプロセッサ３５
を主体として行うように構成した場合でマイクロプロセ
ッサ３５にバス３６を介して、ＡＤ変換器３７、メモリ
３８、表示器３９、ブザー４１、モード選択部４２、ス
イッチ選択部４３、スイッチ４５，４６、位置駆動部４
７が接続されている。メモリ３８には各試験点を識別す
る識別情報ごとに基準データが記憶される。メモリ３８
には例えば図２Ｃに示すように各アドレスに対して１つ
の試験点の識別情報としてその固有番号（ＩＤ番号）
と、その試験点のボード上の位置座標（ｘ，ｙ）とが、
また正常時の平均電圧値及びピーク電圧値がそれぞれ格
納されている。この平均電圧値、ピーク電圧値を基準デ
ータと称する。

【００１７】メモリ３８に対する書込みは例えば次のよ
うにする。モード選択部４２を操作して基準データ設定
モードに設定し、スイッチ４５、４６を共に入力部４８
側に設定する。入力部４８のキーボードを操作して、予
め知られている値を、ＩＤ番号、位置座標（ｘ，ｙ）、
平均電圧値、ピーク電圧値の順に入力し、その入力され
た各データをマイクロプロセッサ３５によりメモリ３８
に書込む。あるいは入力部４８を通じて外部のデータベ
ースにバス接続し、ＣＡＤ（電子計算機による設計装
置）によりそのボードの電子回路網を設計した時に用い
たデータから、ＩＤ番号に従って位置座標、正常電圧
（論理値など）をデータ転送して入力する。この場合は
マイクロプロセッサ３５は入力されたデータより、平均
電圧やピーク電圧を演算してメモリ３８に書込む。図２
Ｃに示すようなデータが予め書込まれたＲＯＭを、被検
査ボードに応じ着脱自在に本体１１に装着してもよい。

【００１８】更に正常に動作しているボードをモデルと
して、そのボードの試験点の近くに付けられている、又
は試験点自体に付けられているＩＤ番号を入力部４８の
キーボードを操作して入力し、その試験点にプローブ１
２を接触させ、その時の平均検出回路１５、ピーク検出
回路１６の各出力を取込みメモリ３８に書込む。この
際、スイッチ選択部４３を制御してスイッチ４９、５１
を交互にオンにし、平均検出回路１５、ピーク検出回路
１６の各出力電圧を交互に取込み、取込んだ電圧をＡＤ
変換器３７でデジタルデータに変換してメモリ３８に書
込む。この各書込みを各試験点について行う。この時は
位置座標は書込まれない。図３Ａに示すようにプローブ
１２のボディ１３にビデオカメラ（例えばＣＣＤカメ
ラ）５２が取付けられ、このビデオカメラ５２により、
ボード上又は試験点に付けられているＩＤ番号を撮影
し、そのビデオ出力をコード３４を通じて本体１１に設
けられた画像処理部５３に入力し、撮影したＩＤ番号を
認識し、そのＩＤ番号をスイッチ４５を通じてマイクロ
プロセッサ３５に取込んでもよい。

【００１９】なお試験点はプローブのコンタクト１４が
十分良好に電気的に接触する面積が必要で、例えば図３
Ｂに示すようにボード５４上の配線パターン５５の一部
を円形ランド状に拡大して試験点５６とする。この試験
点５６の表面の酸化による接触不良を避ける点から半田
メッキをしておくとよい。試験点５６の横にＩＤ番号５
７がボード５４上に記入されている。既存のボードに対
しては本来の試験点に接続して例えば図３Ｃに示すよう
に板状試験用端子を試験点５６としてボード５４にこれ
と平行に取付ければよい。この試験点５６の上面にＩＤ
番号５７が付けられている。図３Ｄに示すように、端子
の試験点５６の中央部をボード５４側に凹ませコンタク
ト１４の接触し易いようにしてもよい。ビデオカメラ５
２によりＩＤ番号５７を読取らせる場合はＩＤ番号５７
をバーコードで記してもよい。

【００２０】自動検査の場合は、例えば図４に示すよう
にｘｙ可動機構（１種の位置デジタイザ）５８にプロー
ブ１２が取付けられ、プローブ１２がボード５４上を自
由移動してその任意の試験点にも接触することができる
ようにされる。ボード５４の周辺部上に方形固定枠５９
が適当な間隔を保って配され、その固定枠５９の一方の
対向辺にｙ方向移動軸６１の両端が、その辺に沿って移
動自在に取付けられ、ｙ方向移動軸６１にこれに沿って
ｘ方向移動体６２が移動自在に取付けられ、ｘ方向移動
体６２にプローブ１２がボード５４と垂直に移動自在に
保持される。ｙ方向移動軸６１の移動、及びｘ方向移動
体６２の移動は例えばそれぞれ図に示していないパルス
モータにより移動させられ、プローブ１２が試験点５６
上に位置した状態で、プローブ１２をボード５４側に移
動させて試験点５６と接触させる。

【００２１】ボード５４上に原点マーク６３とフルスケ
ールマーク６４とを付けておき、これらマークをｘ方向
移動体６２に取付けた光学読取り手段により読取り、位
置座標の基準を知る。図１においてマイクロプロセッサ
３５から位置座標データを位置駆動部４７に与え、位置
駆動部４７により、その座標データに応じてｙ方向移動
軸６１及びｘ方向移動体６２がそれぞれ移動されて、プ
ローブ１２がマイクロプロセッサ３５により指定された
ボード上の座標上に移動位置される。一方、識別情報の
入力手段として位置デジタイザが使われる場合は、その
機構は図４に示したものと同等で良く、パルスモータの
代わりにエンコーダ等が取付けられていればよい。その
場合ｙ方向移動軸６１の移動量、ｘ方向移動体６２の移
動量が位置座標変換部６５に入力され、プローブ１２の
位置座標が識別情報として求められ、これがスイッチ４
６を通じてマイクロプロセッサ３５に取込まれる。

【００２２】上述のメモリ３８の基準データの書込み
は、位置デジタイザとしてのｘｙ可動機構５８によりプ
ローブ１２を正常なモデルボード５４上の各試験点５６
に順次接触させて行ってもよい。この場合はＩＤ番号は
記憶されない。故障個所を特定するにはモード選択部４
２を試験データ取得モードに設定し、試験点５６にプロ
ーブ１２のコンタクト１４を接触させる。試験点５６に
直流信号（電源電圧も含む）が現われる場合は、その電
圧がそのまま平均検出回路１５の出力となる。試験点５
６にロジック信号が現われている状態では平均検出回路
１５の出力電圧として図５Ａａに示すように試験点５６
が高レベルＶ_H の場合はその高レベルＶ_H が出力され、
デューティＤのパルス信号の場合は図５Ａｂに示すよう
に平均電圧Ｖ_L ＋Ｄ（Ｖ_H −Ｖ_L ）（Ｖ_L は低レベル）
が出力され、マーク率Ｍのパルス信号の場合は図５Ａｃ
に示すように平均電圧Ｖ_L ＋Ｍ（Ｖ_H −Ｖ _L ）が出力さ
れ、低レベルＶ_L の場合はその低レベルＶ_L が出力され
る。

【００２３】試験点５６にアナログ信号が現われる場合
は、例えば演算増幅器の出力アナログ信号でも、そのア
ナログ信号が周期的であれば、その周期以上の時間に平
均検出回路１５の時定数を設定しておくことにより、平
均検出回路１５の出力はある固有値として得られる。例
えば図５Ｂに示すような二重積分波形信号を平均検出回
路１５を通すことにより、その低レベルＶ_L と、高レベ
ルＶ_H との中間にある特定の平均電圧Ｖ_M が出力され
る。

【００２４】従って直流結合信号の場合は何れも、平均
検出回路１５の出力電圧から、その試験点５６における
動作状況を把握することができる。交流結合信号、つま
りコンデンサ結合信号またはゼログロス信号の場合、平
均電圧は信号の振幅によらず常に０Ｖになる。しかしピ
ーク検出回路１６（図２Ｂ）において、試験点５６の信
号はコンデンサ２４で直流遮断された後、ダイオード２
６で、この例では正側が整流されてコンデンサ２７に充
電される。コンデンサ２７には０Ｖに対する交流信号の
正のピーク値Ｖ_P が充電される。正しくはダイオード２
６の順方向電圧降下分だけ小さい値Ｖ_R がコンデンサ２
７の電圧となる。よってピーク検出回路１６の出力から
その試験点における交流信号の動作状況を知ることがで
きる。

【００２５】プローブ１２を手動で試験点５６と接触さ
せる場合は、各試験点ごとにそのＩＤ番号を入力部４８
のキーボードを操作して入力する。マイクロプロセッサ
３５はそのＩＤ番号を取込み、またスイッチ選択部４３
を制御して、スイッチ４９、５１を順次オンにして、平
均検出回路１５の出力電圧、ピーク検出回路１６の出力
電圧を順次取込み、それぞれデジタル値に変換し、また
メモリ３８から前記取込んだＩＤ番号に対する基準デー
タの各平均電圧値、ピーク電圧値と前記取込んだ各出力
電圧とをそれぞれ比較し、所定値以上ずれがあるか否か
を判定する。ＡＤ変換器３７としては８〜１０ビットの
精度及び１〜１０μＳの応答時間をもつ中程度の性能の
ものの使用が考えられる。

【００２６】ロジック素子の動作レベルは許容範囲が広
く、例えばＴＴＬの低レベルは０〜０．８Ｖ、高レベル
は２．７〜５．０Ｖである。従って素子が変るごとに正
常値のバラツキが予想され、これに伴なって平均電圧も
ばらつく。このため故障判定に当っては一定の裕度をも
たせ、測定値が（基準データ）±（裕度）の範囲に入る
ものを正常とし、これより外れるものを異常とする。こ
の場合環境温度が変わると、測定値の温度変動も加味す
る必要があり、例えば±１％、±３％、±５％、±１０
％、±２０％の中から裕度を、入力部４８のキーボード
を操作して選択できるようにするとよい。

【００２７】試験点５６によっては平均検出回路１５の
出力電圧のみ、又はピーク検出回路１６の出力電圧のみ
をチェックすればよい。前記測定値と基準データとの比
較判定結果は報知手段により報知される。その報知方法
としては可聴報知と、可視報知と、その併用とがある。
可聴報知は、正常時にはブザー４１を単に「ピー」と鳴
動させ、異常時にはブザー４１を「ピッピッピッ」と鳴
動させる。可視報知としては例えば表示部３９として、
図５Ｃに示すように、発光ダイオード（ＬＥＤ）６６を
配列して設け、その各発光ダイオード６６の近くにＩＤ
番号５７を付け、チェックした試験点５６のＩＤ番号５
７の所の発光ダイオード６６を、正常時には単なる連続
点灯（図で黒丸として示す）させ、異常時には点滅（図
で斜線で示す）させ、未チェックものは消灯（図で白丸
で示す）させる。

【００２８】更に表示部３９による表示としては図５Ｃ
に示す表示と共にセグメント発光ダイオードの５桁程度
の数字表示部を設け、その数字表示部に、比較判定後に
故障個所の推定を行ってその結果を部品番号などとして
表示することもできる。また図５Ｃに示した表示や前記
数字表示部を液晶表示やＣＲＴ表示により実現してもよ
い。何れの可視報知と共に可聴報知を併用してもよい。
プローブ１２をｘｙ可動機構５８により移動させて試験
点と接触させる場合や他の位置デジタイザを用いる場合
は通常は前記液晶表示又はＣＲＴ表示が採用され、手動
操作の場合は、前記報知手段の何れかの手法が採用され
る。

【００２９】上述ではプローブ１２を接触させる試験点
５６のＩＤ番号５７をキーボードで手動入力したが、位
置デジタイザにより自動的に入力させてもよい。例えば
図６Ａに前記した位置デジタイザとは別タイプのものを
示す。位置デジタイザ６６はボード５４上にその周辺部
と一致した方形固定枠６７が配され、その固定枠６７の
隣する２つの辺の内面に、その各辺に沿って単位距離間
隔でそれぞれ発光素子６８が取付けられ、その対向する
辺にそれぞれ各発光素子６８と対向し、その発光する光
６９を受光する受光素子７１が取付けられる。固定枠６
７内でボード５４上の試験点５６にプローブ１２を接触
させると、このプローブ１２により遮断されて光が達し
ない二つの受光素子（図示例で７１_x2, ７１_y2）から、
プローブ１２の接触位置（２，２）が検出され、この位
置座標が位置座標変換部６５に接続された位置デジタイ
ザ６６からマイクロプロセッサ３５に取込まれる。この
場合はこの取込まれた位置座標からこれと一致する位置
座標の試験点の基準データをメモリ３８から読出す。

【００３０】なお、プローブ１２、本体１１の各接地
（グランド）のとり方としては、例えば図６Ｂに示すよ
うに、ボード５４の各試験点５６と接近させて接地点７
２が試験点５６と同様に設けられ、プローブ１２のコン
タクト１４及びアース用接触部１７がそれぞれ試験点５
６及び接地点７２に同時に接触するようにされる。電子
回路網の信号周波数が低ければ、例えば図４に示したｘ
ｙ可動機構５８を用いる場合は、固定枠５９、ｙ方向移
動軸６１、ｘ方向移動体６２を導電材料で構成し、プロ
ーブ１２をｘ方向移動体６２に保持させた時に、プロー
ブ１２の周面に導出したアース用接触箔がｘ方向移動体
６２と接触するようにされ、固定枠５９を通じてボード
５４上の接地面に接続される。あるいは図４Ｂに示すよ
うに、プローブ１２からアース導線７３を導出し、これ
をボード５４の接地面に接続する。アース導線７３はプ
ローブ１２の移動に支障がないようにたるませておく。

【００３１】またｘｙ可動機構５８をモータで駆動する
ことなく、プローブ１２又はｘ方向移動体６２を手で移
動させて試験点５６に対しプローブ１２を接触させても
よい。この時、ｙ方向移動軸６１、ｘ方向移動体６２の
各移動位置がエンコーダやポテンショメータなどにより
信号化されて本体１１の位置座標変換部６５へ送られ
る。

【００３２】次に自動的に各試験点の正常、異常を判定
する場合を説明する。図６Ｃに示すように、先ずＮを１
とし（Ｓ₁ ）、試験点５６の番号がＮ（＝１）の位置座
標（ｘ、ｙ）をメモリ３８から読出す（Ｓ₂ ）。その位
置座標（ｘ、ｙ）を図１の位置駆動部４７に設定してプ
ローブ１２を図４における位置座標（ｘ、ｙ）上に移動
させて番号Ｎ（＝１）の試験点５６にプローブ１２を接
触させる（Ｓ₃ ）。平均検出回路１５、ピーク検出回路
１６の各出力Ｖ_M 、Ｖ_R を取込みデジタル値に変換し
（Ｓ₄ ）、これらＶ_M 、Ｖ_R と基準データと比較し判定
結果を記憶する（Ｓ₅ ）。Ｎを＋１してＮとし
（Ｓ₆ ）、そのＮがＰ＋１（Ｐは全試験点５６の個数）
と一致したかをチェックし、不一致ならばステップＳ₂
に戻り（Ｓ₇ ）、一致ならばそれまでに記憶した全試験
点に対する判定結果の報知をして終了する（Ｓ₈ ）。こ
の場合の入力手段はメモリ３８から読出し位置駆動部４
７に位置座標を設定することにより兼ねられている。

【００３３】あるいは図７Ａに図１と対応する部分に同
一符号を付けて示すように、試験点５６の数Ｐだけプロ
ーブ１２を用意し、これらプローブ１２を各試験点５６
の座標に応じた位置において図７Ｂに示すように保持板
７４に挿通保持させる。保持板７４をＺ位置駆動部７５
を制御してボード５４側に移動させ、各試験点５６に各
プローブ１２を一斉に接触させることができる。各プロ
ーブ１２からの検出電圧Ｖ_M 、Ｖ_R がそれぞれ供給され
るリード線２８、２９はそれぞれスイッチＳ₁〜Ｓ_2Pを
通じてＡＤ変換器３７と接続される。

【００３４】全試験点のＩＤ番号と基準データとがメモ
リ３８に入力されている状態で、図７Ｃに示すようにま
ずＺ位置駆動部７５を制御してＰ個のプローブ１２を対
応する試験点５６にそれぞれ接触させる（Ｓ₁ ）。スイ
ッチ選択部４３を制御してスイッチＳ₁ から順に１個の
スイッチのみをオンにして、その時の検出電圧をＡＤ変
換器３７でデジタル値に変換する（Ｓ₂ ）。検出された
２Ｐ個の電圧と、対応基準データとを比較し、その判定
結果を報知部４０（図１中の表示部３９及びブザー４
１）で報知させる（Ｓ₃ ）。この場合の入力手段も、ス
イッチ選択部４３の順次選択が兼ねていることになる。

【００３５】上述ではプローブ１２にピーク検出回路１
６で、一方のピーク（実施例では正側ピーク）の電圧の
みを検出したが、他方のピーク電圧をも検出するように
してもよい。例えば図８Ａに図２と対応する部分に同一
符号を付けて示すように、この例では交流結合回路２３
と正側ピーク検出回路１６との接続点に負側ピーク検出
回路７６が接続される。つまりダイオード７７のカソー
ドがダイオード２６のアノード側に接続され、ダイオー
ド７７のアノードはコンデンサ７８を通じて接地される
と共に高入力インピーダンスバッファ７９に接続され
る。

【００３６】バッファ２２から得られた平均電圧Ｖ
_M と、バッファ２８から得られた正側ピークＶ_PPと、バ
ッファ７９から得られた負側ピークＶ_Pnとから、本体１
１のマイクロプロセッサ３５において、高レベルＶ_H ＝
Ｖ_M ＋Ｖ_PPと、低レベルＶ_L ＝Ｖ _M ＋Ｖ_Pn（Ｖ_Pn＜０）
と、マーク率Ｍ（デューティ比Ｄを含む）（Ｖ_M −
Ｖ_Pn）／（Ｖ_PP−Ｖ_Pn）とをそれぞれ演算し、これら
と、予め求めておいた対応する基準データとを比較判定
する。前述したように例えばＴＴＬでは低レベルＶ_L 、
高レベルＶ_H に対し大きな許容範囲があり、製造会社間
によるばらつき、ロット間によるばらつきが存在するた
め、平均電圧Ｖ_M だけによる判定では誤まるおそれがあ
る。しかしマーク率Ｍ（又はデューティ比Ｄ）をも求め
て比較判定すれば、Ｖ_H 、Ｖ_L が等しく、かつマーク率
Ｍが等しい波形は例えば図８Ｂの（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示すように無数存在するが、正常で（ａ）の波
形が、故障で（ｂ）あるいは（ｃ）の波形になる確率は
非常に小さい。よってこのＶ_H 、Ｖ_L 、Ｍを比較判定す
ることにより、より正確に試験点の異常を判定すること
ができる。

【００３７】しかし周波数が異なるがマーク率Ｍが同一
の場合の異常をも検出するためには例えば図９Ａに示す
ようにプローブ１２に平均検出回路１５、ピーク検出回
路１６の他に周波数検出部８１が設けられる。例えば端
子１８から各信号は単安定マルチバイブレータ８２で一
定パルス幅のパルスに変換され、その一定パルス幅のパ
ルスはスライサ８３により低レベルがＶ₁ 、高レベルが
Ｖ₂ の一定振幅のパルスにスライスされ、そのスライス
されたパルスが抵抗器、コンデンサよりなる平均値回路
８４へ供給されて、平均化され、その平均電圧Ｖ_F は本
体１１へ供給される。

【００３８】この平均電圧Ｖ_F は試験点５６、つまり端
子１８の信号の周波数に比例したものとなる。従って、
この平均電圧Ｖ_F についての基準データを予め用意して
おき、測定値Ｖ_F を基準データと比較判定することによ
り、試験点の異常を確実に検出できる。上述においては
プローブ１２内に電気回路を設けたが、この電気回路を
本体１１に設けてもよい。例えば図９Ｂに図１と対応す
る部分に同一符号を付けて示すようにプローブ１２はそ
のボディにコンタクト１４とアース用接触部１７（これ
には前述した箔状のものなどもある）とのみが設けら
れ、平均検出回路１５及びピーク検出回路１６は本体１
１内に設けられ、プローブのコンタクト１４及びアース
用接触部１７はそれぞれリード線８５、８６を通じて平
均検出回路１５及びピーク検出回路１６に接続される。
その他の構成は図１と同一であり、その動作も同一であ
る。この図９Ｂの構成においてもピーク検出回路１６と
しては一方のピークのみの検出の他に、正側ピークと負
側ピークの両方を検出するようにしてもよい。また図９
Ａに示す周波数検出部８１を設けてもよい。プローブ１
２が接触した試験点５６に対する識別情報の入力は前述
と同様に、キーボードによる場合、光学的読取りによる
場合、位置デジタイザによる場合などがある。更に図６
Ｃで説明したように自動的に各試験点を検出するように
することもでき、同様図７Ａに示したように複数のプロ
ーブを設けて自動的に各試験点を検査するように構成す
ることもできる。更にこのプローブ１２にもＩＤ番号を
光学的に読取る手段が取付けられることもできる。本体
１１側に各検出回路を設ける場合はスイッチの切替えに
より平均値回路８４を平均検出回路１５と兼用すること
もできる。更にスイッチの切替えにより平均検出回路１
５のコンデンサ２１とピーク検出回路１６のコンデンサ
２７とを兼用させることができる。

【００３９】ボード上の電子回路網がロジック信号、つ
まり直流結合信号（電源信号も含む）のみの場合は、上
述においてピーク検出回路１６を省略してもよい。つま
りプローブ１２に平均検出回路１５のみ又はこれと周波
数検出部８１を付加したもの、あるいはこれらを本体１
１に設けたものが用いられる。また上述では本体１１で
各試験点が正常か異常かを判定したが、この判定を検査
員が行ってもよい。つまり平均検出回路１５を、あるい
はこれとピーク検出回路１６を、もしくは更に周波数検
出部８１を設けたプローブ１２，または平均検出回路１
５及び周波数検出部８１を設けたプローブ１２を、各試
験点を接触させ、その時のプローブ１２の出力、つまり
平均検出回路１５の出力電圧、ピーク検出回路１６の出
力電圧、周波数検出部８１の出力電圧を例えばデジタル
ボルト計で測定し、その測定値と、予め作られたドキュ
メント中のその試験点に対する基準データとの比較を検
査員が頭脳で行って判定してもよい。

【００４０】この場合のドキュメントとしては例えば図
１０Ａに示すように用紙９１をボード５４と相似形と
し、その一端部にボード５４のコネクタと対応したコネ
クタ表示９２を表示し、ボード５４上の搭載回路網を構
造的及び電気的に分割した各ブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと
対応してその形状配置を似せたブロック９３Ａ，９３
Ｂ，９３Ｃ，９３Ｄを用紙９１上に画き、かつその入力
端子、出力端子の試験点５６も同様の配置関係で記号９
４としてそれぞれ表示し、その各試験点５６のＩＤ番号
５７を同様に用紙９１に書き込む。更にその各試験点表
示９４には平均検出回路１５の出力電圧を測定する場合
はＤＣ，ピーク検出回路１６の出力電圧を測定する場合
はＡＣとしてそれぞれ対応試験点表示９４の個所に記入
し、更にその正常動作時の基準データの表示９５が付け
られる。コネクタ表示９２においても、各対応コンタク
トを表示し、そのコンタクト表示に対し、正常動作時の
基準データ表示が付けられる。このようにすれば実際の
ボードの試験点あるいはコネクタのコンタクト部にプロ
ーブ１２を接触させ、その時の測定電圧に対する基準デ
ータをドキュメントから簡単に知ることがでる。

【００４１】このような測定においては、デジタルボル
ト計で測定する電圧は１入力のみであるから、平均検出
回路１５の出力とピーク検出回路１６の出力とをスイッ
チで切替えてデジタルボルト計へ供給することになり、
そのスイッチをプローブ１２に設けることになる。図１
０Ｂに示すように、平均検出回路１５の抵抗器１９の出
力側と、ピーク検出回路１６のダイオード２６の出力側
とをスイッチ９６で切替えてコンデンサ２１に接続する
ようにして、コンデンサ２１を共用し、かつスイッチ９
６を切替えて平均電圧を検出したり、ピーク電圧を検出
したりするようにすることもできる。

【００４２】故障個所の特定に当たっては、以下のよう
な手順で行なう。なお、必要な基準データは本発明によ
る異常個所検出装置に全て入力されているものとし、被
検査電子機器の故障個所は１ケ所だけとする。また後者
の双方向性のＣＰＵデータバスについては、該電子機器
が内蔵するマイクロプロセッサ自身でセルフチェックさ
れていて異常ないものとし、かつ電源にも異常ないもの
とする。 （１）不良ボードの特定 複数のボードがあった場合、まずどのボードに故障があ
るかを特定する。方法は各ボードに出入りする信号を例
えばコネクタの部分で順にチェックし、入力信号が正常
であるが出力信号が異常なボードをさがし出す。このた
めには、基準データを入力する段階で、コネクタのピン
番、入力／出力の種類等の情報が入力されていると、都
合が良い。 （２）故障ブロックの特定 故障ボードが判明したら、そのボードをゲタ（エクステ
ンダ）、ないし引き出しコードを使ってそのボードの試
験点５６にプローブ１２を接触できる状況とし、まずボ
ード上を大まかなブロックに分けた状態の試験点（この
試験点の指示はドキュメントでも良いし、本体の表示に
示しても良い）に当たる。ここでも、入力信号が正常で
出力信号が異常なブロック（故障大ブロック）を探し出
す。故障大ブロックが判明したら、以下故障中ブロッ
ク、故障小ブロックの検出という様に進む。 （３）故障部品の特定 （２）のブロック分けを６ケを基準に行なうと、３回の
探索で１／６³ ＝１／２１６の詳しさで故障個所が特定
できたことになる。このことは、２１６点の部品が載っ
ていた場合、部品１ケのレベルで判定できることを意味
する。 （４）故障部品の確認 故障部品がほぼ特定できたとしても、誤り判定がないと
は言えない。特に故障部品を見つけた後は部品の交換と
いうことになるので慎重さが必要である。また相手がピ
ン数の多いＬＳＩとなると、確信のある特定が必要であ
る。そのため、最後にその該当部品に対して、全てのピ
ンでの信号チェックを行ない、入力信号が正常で出力信
号がまさに異常であるかどうかを確認する。

【００４３】

【発明の効果】この発明によれば以下の効果がある。 １本のプローブで直流電圧、ロジック信号の平均電
圧、交流信号のピーク電圧が検出でき、効率的である。 試験点に関する諸データ（ＤＣ電圧値、ＡＣ電圧値
およびＩＤ番号か位置座標）とボードコネクタおよび各
部品に関する他のデータ（ピン番号とＩ／Ｏ端子の区
別）が用意されていれば、回路の知識がなくてもあるい
は知識を必要とせずに、ブラックボックス化したブロッ
クを仕立てることで故障個所の探索ができ、従来高度の
電気技術を必要としていた故障個所の特定作業を一般化
ないし汎化でき、その効果は図り知れない。

【００４４】 特定の回路網に対し、入力信号が正常
で出力信号に異常性があるときその回路網に故障がある
と判定するのを基本としているが、この判定はかなり直
観的であり、また論理的である（ただし例外はあり、次
の回路網の入力に故障原因があったときは判定誤りとな
るが、この場合は１回目の部品交換で復旧しなかった場
合として次の回路網の部品を疑えば済む）。従って故障
個所の探索手順そのものをプログラム化し、自動化する
ことも可能である。これは故障個所特定作業の省力化に
つながる。

【００４５】 通常現場における故障個所の特定に於
いては、電圧計、抵抗計、オシロスコープ、時にはロジ
ックアナライザ等が必需品とされる。しかし、この発明
を用いた故障個所特定装置を利用すれば、それらの計器
はほとんど必要なくなり、設備費の大幅な低減と、計器
持ち運びの省力化を実現できる。 ある製品において、故障個所特定が必要になるフェ
ーズは２つあり、そのひとつは部品の実装が終了してボ
ードを初動作させるときであり、２つ目は出荷された後
の保守である。現在この２つのフェーズは目的が故障個
所特定と言うことで共通しているにもかかわらず、対処
方法は一元化されていない。すなわち、生産時はボード
・テスタや特有の治具が多用されるが、それらはフィー
ルド（現場）サービスには向かないものであり、現場で
はまた独自の保守技術を、新しいものが出ればその都度
磨かねばならずそれらは総体的に言ってかなりの２重投
資を発生していると言って良い。

【００４６】この発明を用いた故障個所特定の概念を用
いれば、生産時と保守時の故障個所特定装置の一元化は
可能である。生産時（あるいは設計時）に試験点に関す
る全てのデータが決まれば、それはそのまま保守時に使
用できるからである。 世の中の流れとして資源の節約が叫ばれているが、
電子機器について言えば利用者による保守ということが
ひとつの課題である。しかしその課題に反して、電子機
器の中は増々複雑になり課題は遠のくばかりである。こ
の状況に対し、この発明を用いた故障個所特定の概念は
非常に有効な解決方法を与える。その理由は２つあり、
１つは電子機器の製造会社は積極的に試験点に関するデ
ータや故障個所特定に関するデータを公開するだろうと
言うことである。なぜなら、それらは一切回路設計上の
ノウハウを流出することにはならない（ブラックボック
スと電圧値だけだから）からである。２つ目は、故障個
所を追いかけるのに特別な技術は要らないからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２の発明の実施例を示すブロック図。

【図２】Ａは平均検出回路１５の例を示す接続図、Ｂは
ピーク検出回路１６の例を示す接続図、Ｃはメモリ３８
内に記憶状態の例を示す図である。

【図３】ＡはＩＤ番号読取り手段を備えたプローブを示
す外観図、Ｂはボード上の試験点の例を示す平面図、Ｃ
及びＤはそれぞれその他の例を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は断面図である。

【図４】ｘｙ可動機構５８の例を示し、Ａは平面図、Ｂ
は正面図である。

【図５】Ａはロジック信号の各種の状態とその平均検出
回路１５の出力との関係を示す図、Ｂは二重積分波形信
号と平均検出回路１５の出力との関係を示す図、Ｃは表
示部３９の表示例を示す図である。

【図６】Ａは位置デジタイザの他の例を示す平面図、Ｂ
はプローブの試験点及び接地点との接触を示す側面図、
Ｃは１個のプローブを自動的に各試験点と接触させる場
合の処理例を示す流れ図である。

【図７】Ａは複数のプローブにより各試験点信号を取込
むようにしたこの発明の実施例を示すブロック図、Ｂは
そのプローブとボードの関係例を示す正面図、Ｃはこの
処理例を示す流れ図である。

【図８】Ａはプローブ１２の内部構成の他の例を示す接
続図、Ｂは同一マーク率で波形が異なる例を示す波形図
である。

【図９】Ａはプローブ１２の内部構成の更に他の例を示
す接続図、Ｂは請求項３の発明の実施例を示すブロック
図である。

【図１０】Ａは基準データが記載されているドキュメン
トの例を示す図、Ｂはプローブ１２内の回路の他の例を
示す接続図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/28 - 31/3193 G01R 1/06 - 1/073 G01R 31/02 G01R 19/00 - 19/32

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボードに搭載された電子回路網の試験点
   の信号の平均電圧を検出する平均検出手段を有するプロ
   ーブと、 そのプローブが信号を検出している試験点を識別する識
   別情報を入力する入力手段と、 上記各試験点の識別情報別に基準データを記憶するメモ
   リと、 上記プローブからの検出電圧を、上記入力された識別情
   報により上記メモリを参照して得た基準データと比較判
   定する比較手段と、 その比較判定の結果を報知する報知手段と、 上記プローブと接続され、上記入力手段、上記メモリ、
   上記比較手段及び上記報知手段を保持した本体と、 を具備する電子機器ボードの異常個所検出装置。
2. 【請求項２】 上記プローブに、上記試験点の信号のピ
   ーク電圧を検出するピーク検出手段が設けられているこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子機器ボードの異常個
   所検出装置。
3. 【請求項３】 ボードに搭載された電子回路網の各試験
   点と電気的に接触するプローブと、 そのプローブが接触している試験点を識別する識別情報
   を入力する手段と、 上記プローブより入力された上記試験点の信号の平均電
   圧を検出する平均検出手段と、 上記各試験点の識別情報別に基準データを記憶するメモ
   リと、 上記プローブを試験点に接触した状態で、上記平均検出
   手段からの検出電圧を、上記入力された識別情報により
   上記メモリを参照して得た基準データと比較判定する比
   較手段と、 その比較判定の結果を報知する報知手段と、 上記プローブと接続され、上記入力手段、上記平均検出
   手段、上記メモリ、上記比較手段及び上記報知手段を保
   持した本体と、 を具備する電子機器ボードの異常個所検出装置。
4. 【請求項４】 上記本体に上記プローブより入力された
   上記試験点の信号のピーク電圧を検出するピーク検出手
   段が設けられ、上記比較手段は上記プローブを試験点に
   接触した状態で、上記ピーク検出手段からの検出電圧を
   も、上記基準データと比較判定するものであることを特
   徴とする請求項３記載の電子機器ボードの異常個所検出
   装置。
5. 【請求項５】 上記ピーク検出手段は交流結合後の正方
   向ピーク電圧と、負方向ピーク電圧とを検出する手段で
   あり、上記本体に検出した上記正方向ピーク電圧と負方
   向ピーク電圧と、上記平均電圧とからマーク率を演算す
   る手段と、その演算したマーク率と上記メモリに予め記
   憶した対応試験点のマーク率の基準データとを比較判定
   する手段を含むことを特徴とする請求項２又は４記載の
   電子機器ボードの異常個所検出装置。
6. 【請求項６】 上記試験点からの各信号を所定幅及び所
   定振幅のパルスに変換する手段と、その変換されたパル
   スの平均電圧を検出する手段とを上記プローブに含むこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の電子機器ボードの
   異常個所検出装置。
7. 【請求項７】 上記プローブより入力された試験点より
   の各信号を所定幅及び所定振幅のパルスに変換する手段
   と、その変換されたパルスの平均電圧を検出する手段と
   を上記本体に含むことを特徴とする請求項３又は４記載
   の電子機器ボードの異常個所検出装置。
8. 【請求項８】 上記メモリには各試験点の識別情報とし
   て固有の番号が記憶されてあり、上記入力手段は、上記
   プローブに取付けられ、上記ボードの試験点自体又はそ
   の近くに付けられたその固有番号を光学的に読取る手段
   であることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載
   の電子機器ボードの異常個所検出装置。
9. 【請求項９】 上記メモリにはその各試験点の識別情報
   としてその位置座標が記憶されてあり、上記入力手段は
   上記プローブを上記ボード上に位置させるとその位置座
   標を検出する位置デジタイザであることを特徴とする請
   求項１乃至７の何れかに記載の電子機器ボードの異常個
   所検出装置。
10. 【請求項１０】 上記メモリにはその各試験点の上記ボ
    ード上の位置座標も記憶されてあり、上記プローブを上
    記ボード上を移動させてその試験点と接触させる可動保
    持手段と、各試験点の位置座標を上記メモリから順次読
    出して上記可動保持手段に設定してその試験点に上記プ
    ローブを順次接触させる手段とを含むことを特徴とする
    請求項１乃至７の何れかに記載の電子機器ボードの異常
    個所検出装置。
11. 【請求項１１】 上記プローブは複数個であって、上記
    ボードの試験点が在り得る各位置の配置と同一配置をも
    って上記複数のプローブが保持され、これらプローブを
    上記ボードの複数の試験点と接触させた状態で、上記プ
    ローブよりの信号または電圧を上記本体へ所定の順に取
    込む手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃
    至７の何れかに記載の電子機器ボードの異常個所検出装
    置。
12. 【請求項１２】 基準データ設定モードや試験データ取
    得モードなどのモードを指定するモード指定手段と、そ
    のモード指定手段で上記基準データ設定モードを指定し
    た状態で、試験点の識別情報とその基準データとを入力
    する手段と、その入力された基準データを識別情報別に
    上記メモリに記憶する手段とを含むことを特徴とする請
    求項１乃至７の何れかに記載の電子機器ボードの異常個
    所検出装置。
13. 【請求項１３】 保持して動かすことができるボディ
    と、 そのボディから突出し、試験点と電気的に接触させるこ
    とができるコンタクトと、 上記ボディに収容され、上記コンタクトからの入力信号
    の平均電圧を検出する平均検出手段と、 を具備する電子機器ボード異常個所検出用プローブ。
14. 【請求項１４】 上記コンタクトからの入力信号のピー
    ク電圧を検出するピーク検出手段が上記ボディに収容さ
    れていることを特徴とする請求項１３記載の電子機器ボ
    ード異常個所検出用プローブ。
15. 【請求項１５】 上記ピーク検出手段は交流結合後の正
    側ピーク電圧と負側ピーク電圧とを検出するものである
    ことを特徴とする請求項１４記載の電子機器ボード異常
    個所検出用プローブ。
16. 【請求項１６】 上記ボディに収容され、上記コンタク
    トからの入力信号を所定幅及び所定振幅のパルスに変換
    する手段と、その変換されたパルスの平均電圧を検出す
    る手段を含むことを特徴とする請求項１３記載の電子機
    器ボード異常個所検出用プローブ。