技术交流
汇能客户
             
 
 
 

_________________________________________________________________ 专 题 讨 论 _______________________________________________________________

电路维修测试仪硬件与测试功能

韩熔

 

不同型号的电路维修测试仪硬件会有所差异——电路规模、主要技术指标等等。如果不了解这些差异如何影响测试功能,难免在选型时感到困惑。本文仅讨论电路维修测试仪各硬件组成部分对主要测试功能的影响,可一定程度作为选型参考。


1.模拟通道


a. 模拟通道的数量


ASA(VI)曲线测试时,模拟通道负责把模拟测试信号送到器件不同管脚,从而支持使用测试夹、测试适配器,在数秒、数十秒钟内测试成百上千条曲线,大大提高测试效率。没有模拟通道的测试仪,只能用探棒逐脚测试。
模拟通道主要用于以下场合:

  1. 在线测试(电路板上)IC的管脚ASA曲线。在线测试需要使用测试夹连接测试通道与器件管脚。主要因为缺乏适当的测试夹,40个通道即可;
  2. 离线测试(脱离电路板的)IC的管脚ASA曲线(有人叫做疑难器件测试)。通道数需不小于最大器件管脚数;
  3. 通过电路板外接插件,快速测试电路板上接口器件的ASA曲线。通道数最好多于电路板插件脚数。

 

b.模拟通道属性

 

目前的汇能电路维修测试仪有单属性、双属性两种。需要使用双属性通道的场合:

  1. 支持ASA曲线的“多端口”测试方式。也叫做“矩阵式”、“交叉管脚”、“转移参考点”测试方式;
  2. 支持ASA曲线测试中的“动态参考”(汇能专有技术。正在申请发明专利);
  3. 支持“软件设置参考脚”。
  4. 支持IC“疑似故障度”技术(正在申请发明专利)。

 

c.模拟通道电压范围

  1. 测试IC的管脚ASA曲线时,幅度通常在大于实际工作电压,小于最大额定电压之间,所以最大15V可满足绝大部分要求;
  2. 测试模拟IC功能,数字/模拟IC参数时,可能会需要更宽的电压范围。

 

2.模拟信号发生


a. 信号幅度和电压分档


测试ASA曲线时,幅度和电压分档满足测试3V、5V、12V的电压系列器件的要求即可。《汇能》电路在线维修测试仪测试仪有256个档,是为了满足IC参数测试、在线测试RCL等的要求。

 

b.模拟信号频率

测试ASA曲线时电路板不加电。不加电的情况下,IC就是一堆PN结的串并联,所以电路结点仅由PN结、电阻、电容、电感组成。PN结的VI关系为 ,与频率无关;电容、电感是频率相关的,使用表明,频率在1Hz到数百Hz即可满足ASA曲线测试的要求。最常用的在数十到一、两百赫兹。
其它类型测试或许需要更高的频率。但这种电路维修测试仪使用的万用表探棒、普通扁平电缆等低频测试工具,限制了它支持较高(例如上兆)测试频率。

 

3.精密直流参数测试电路


直流参数测试对维修中常碰到的拆机件、水货等,有更好的检测效果。该电路专门用于支持IC直流参数测试。目前仅《汇能》电路维修测试系统 Ver6.0(升级前为3.0)系列包括的测试仪具有这部分硬件。


《汇能》电路维修测试仪的精密直流测试单元能够处理毫伏级电压、微安级电流,通过模拟通道施加在被测器件管脚上,实现参数测试。
ASA(VI)曲线测试不需要这部分硬件,但是ASA曲线不能检测器件参数。这一点其实不难理解:器件参数只有在加电时才存在,而ASA测试不加电,你无法测试不存在的东西。例如器件的负载能力大小,仅仅通过ASA测试,检测输出晶体管的PN结特征曲线形状是看不出来的。只有给器件加电,让器件实际驱动负载才行。我们将专文讨论这个问题。

 


4. 数字通道


数字通道主要用于支持数字器件功能测试,仅处理高、低电平(对应于逻辑1、逻辑0),一般还具有高阻态。


a. 数字通道电压范围


在实际测试时,测试代码中的0和1被转换成具体电压值。这个电压值与数字器件的工作电压相关。对于5V TTL系列,0定义为大于0V小于0.8V的电压;1定义为大于2.4V小于5V的电压。类似的,有5V CMOS系列、12V 系列、3V系列、EIA(±12V)系列,各自有相应的信号电压标准。


1)5V通道
通道输出、输入的高低电压范围,满足5V TTL和5V CMOS的标准。例如《汇能》测试仪的HN1600系列,以及市面上大多数的其它电路维修测试仪;

2)全电平通道
指通道高低电压范围可以设置,能够支持测试各种电压系列标准。例如《汇能》测试仪的HN2600系列,电平范围可设置为满足测试3.3V系列至±12V系列的标准 ;

3)组合通道
由于全电平通道比较复杂,固定电平通道相对简单,有的测试仪把多种固定电平通道组装在一起,切换使用。这样虽然增加了硬件规模,但设计上较为简单。例如,40个5V通道和40个12V通道组合在一起,可测试最多40脚的5V和12V器件。

b. 数字通道数


现在的《汇能》电路维修测试仪都是40个通道。以前有80个通道的,后来停产了。原因何在呢?下面的讨论也回答了这个问题。
实现数字器件功能测试要求满足三个条件:

  1. 通道数不少于被测器件管脚数;
  2. 器件功能必须是已知的
  3. 器件功能必须是可(有效)描述的。

数字器件种类很多,主要限于条件2、3,仅在逻辑器件(以74、4000等系列为代表)上应用较为成功。逻辑器件(74系列)中有极少数超过40脚的型号。不过随着IC发展,电路板上的逻辑器件所占比例已经不大,超过40脚的型号更是罕见,基本不用考虑。


另一个称为“LSI器件测试功能”也用到数字通道。该功能是《汇能》电路维修测试仪于上世纪90 年代率先实现的,主要测试Z80、6502、8255等CPU及相关外围器件(上世纪70、80年代非常流行,绝大多数40脚以下,但有超过40脚的封装)。主要是限于条件3,效果不够好,随着Z80等器件逐步被淘汰,在最新的测试系统中,已经放弃了这一测试功能。


以上说明《汇能》电路电路维修测试仪设置40个数字通道的考虑。不过仍有人认为应该设置更多数字通道,并列举了一些超过40脚器件,仔细看一下,还是那些早期的、很少见的逻辑器件,以及早已退出应用的LSI器件。这说明该项测试没什么发展,还停留在当年水平,时至今日,更加缺乏实用价值,基本不用考虑。
对于组合通道结构,有两种计算通道总数的办法。例如,20个12V通道(称为高压通道),40个5V通道。因为可测器件最大脚数仍为40,总计仍为40个通道;总计为60个通道也有道理。仅仅是计算着眼点不同。从支持测试功能来看,差于40个全电平通道。


c. 数字通道频率


这是一个本来无需多说,现在却有必要澄清一下的问题。


测试器件功能好坏时,测试频率与器件工作频率无关。这种技术观点近几年受到挑战:有人断言以2000K(2兆)的测试频率进行功能测试,就 “足以覆盖高频动态参数故障”。


这是不可能的。


如果2兆频率足以覆盖高频动态故障,2兆以上的测试仪将没有存在价值。但是,美国施伦伯杰的20兆,英国Diagnosis的10兆,至今仍然位居市场最高端。
数字器件的频率范围,最小也从0到几十兆,区区2兆仅为几十分之一,如何测得出器件的高频故障?举个例子:假定一辆车的最高时速为200公里,若以时速2公里、20公里行驶,不可能发现与最高车速相关的性能问题;类似地,用2兆测试频率,检测不出来最高工作频率达数十兆器件的高频动态参数故障。
该挑战给出这种实验来证明自己:检测一个器件,0.5兆测试频率正常、1兆正常、1.5兆失败,由此得出结论:仅仅提高测试频率导致测试失败,所以测试出了该器件的“高频动态参数故障”。


注意,举例器件的最高工作频率在40兆以上。还以汽车为例。时速200公里的汽车,能跑时速10公里,跑不到时速20公里,这种情况下,有可能是道路问题、轮胎没气了等等任何问题,不可能是最高车速问题,借此类推,几十兆的器件通不过1.5兆、2兆的测试,问题应该在测试仪上。事实确实如此。测试通道的分布参数较大,分布参数构成被测器件的负载,这个负载会随着提高测试频率而加重,最终由于器件负载能力不足导致测试失败,和最高工作频率无关。
既然频率与器件功能测试无关,为什么会有数字测试频率这个参数?


数字器件在线功能测试必须使用“后驱动”隔离技术,该技术限制测试时间不得超过26毫秒。假如测试频率1K,26毫秒最多可执行26条测试;10K就能测试260条测试。测试频率越高,可执行的测试代码就越多,就能够测试越复杂的器件。就逻辑器件来说,几十K测试频率即可满足功能测试的需要。

 


5. 输出电源


这一部分在测试仪上占据的体积大、但成本最低。它只负责向被测试的电路板、器件提供工作电源。主要提供工作上的方便。可以用外接电源替代。
由于目前的国产电路在线维修测试仪大都使用外购的普通的开关电源,品质接近。差别在于提供电源的种类多少、电流大小。

 
 
 

版权所有©北京天惠维测电子有限公司

咨询电话:(公司座机)010-88570741 / 88571124

业务咨询:13121893732 (韩先生)

技术咨询:13911359741

传真:010-88570741-809

电子邮箱:thdza@163.com

通讯地址:北京市海淀区魏公村街1号韦伯豪家园2-1-604

 

京ICP备05079354 京公网安备110108006864 电路板在线维修测试仪 |集成电路测试仪 |电路板故障检测仪 |芯片级电路板维修 |IGBT测试仪