【正达电路板故障维修仪器系列论文】



交互测试平台



摘要:(正达电路板故障维修仪器系列论文)器件功能测试结论明确可靠,是电路测试仪中重要的测试功能。但是器件功能测试比较复杂,既需要对器件施加工作电源,还需要有器件库,即通过功能测试程序对器件进行测试。对于器件库中没有的复杂器件,无法进行功能测试。不过,交互测试平台这项功能无需器件库,可以简单实现对某些复杂器件功能测试。


关键词:交互测试平台;规划测试步骤;施加测试信号;设置回读控制;提取测试结果


1.交互测试平台功能概况

    对于器件库中没有的器件,第二代ZD9002测试仪除了可以采用VI曲线进行器件管脚阻抗特性测试外,还可以采用交互测试平台进行功能测试。

    不同于VI曲线测试,交互测试平台是对器件进行功能性测试。只要某个器件能够不倚赖外围电路独立工作,便可以使用交互测试平台按照器件的基本功能实现形式规划测试步骤,施加测试信号,设置回读控制,提取测试结果。通过比较实测结果和预期结果,从而判别这个器件功能好坏。

    使用交互测试平台时,应该做到:对被测器件充分了解,能熟练使用测试仪。即:有一定器件知识和测试经验。同时还要做到耐心仔细,避免心浮气躁。


2.交互测试平台设置简介

⑴两组综合信号(F1,F2):按“开始输出”按钮时,可以各自产生一个高电平、低电平、上升沿、下降沿、正脉冲、负脉冲或方波信号等。

⑵输出电源控制:按“开始输出”按钮时,可以输出相应测试电源。对被测器件能够同时施加5组测试电源,分别为:+5V,+12V,+3.3V,-12V,-5V等。

⑶模拟输出信号(VI2)和可编程电压输出(Ao1~Ao4):按“开始输出”按钮时,能够同时产生5路可编程模拟输出信号。其中:VI2输出范围在-28V~+28V之间。Ao1~Ao4输出范围在-10V~+10V之间。

⑷全部数字信号所用电平:设置测试过程中所施加和采集的数字量的电平逻辑状态。支持+5V逻辑电平和+3.3V逻辑电平。

⑸开始输出:施加测试信号和测试电源。可以对被测器件连续进行控制信号设置,并连续施加各种控制信号和测试信号。即:多步信号输入对应一个输出。

⑹读取器件状态:采集器件输出管脚信号。读取器件状态时,系统并未对器件停止施加测试信号和测试电源。

⑺停止输出:停止施加测试信号和测试电源。

⑻器件管脚数:填写被测IC器件的总管脚数。

⑼设置管脚状态:设置测试夹对被测IC器件相关输入管脚的信号施加状态。输入管脚(40通道)可以施加+5V逻辑电平或+3.3V逻辑电平。可以输入H(高)、L(低)、X(三态)电平。每项测试步骤均可控。可以在测试不间断的情况下,调整安排下一步测试数据再进行测试。没有测试步骤限制。

⑽器件输出管脚:设置测试夹对被测IC器件相关输出管脚的信号采集状态。直接设置被测IC器件所需采集输出的输出管脚号。数字量应按照从D0~DF的顺序设置器件管脚号,模拟量应按照从A0~A3的顺序设置器件管脚号。测试结束时,可以同时回读16个数字量(+5V逻辑电平或+3.3V逻辑电平)以及4个模拟量(-12V~+12V范围区间)。±12V逻辑的数字量可以通过A0~A3回读。


3.交互测试平台应用优势

    第三代ZD9610测试仪平台具有AD器件和DA器件功能测试器件库,率先实现对AD器件和DA器件的完全功能测试。这是测试技术的一个高峰。

    对于第二代ZD9002测试仪而言,要想实现对类似AD器件等复杂器件进行功能测试,只有借助交互测试平台。虽然采用交互测试平台测试AD器件时,测试过程比较麻烦,测试采样点比较少,测试精度不太高,但毕竟是功能性测试。

    这一点还是很有意义的。因为维修实践表明:AD器件和DA器件功能故障,器件管脚阻抗特性经常没有变化,通过VI曲线测试很难发现故障。由于AD器件和DA器件的价值普遍比较高,若仅以VI曲线测试作为结论,维修过程中不舍得更换器件,常会使维修陷入误区。

    若对被测器件的应用方式比较熟悉,只要规划一个合理的测试步骤,就可以对该器件的完整功能或部分功能进行功能性测试。这体现了交互测试平台的应用优势。

    交互测试平台应用灵活,使用方式比较多。可以直接应用各种测试电源,直接应用各种高电平、低电平、上升沿、下降沿、正脉冲、负脉冲或方波信号,直接应用各种模拟信号等。以这些资源平台作为辅助测试工具,配合示波器等其它检测设备。

    可以进行相对简单的单步信号输入对应一个输出的IC器件功能测试,也可以进行相对复杂的多步信号输入对应一个输出的IC器件功能测试。

    总之,交互测试平台既可以作为辅助测试工具,又可以测试器件的完整功能或者部分功能。


4.以对ADC0804功能测试为例

    下面以对ADC0804功能测试为例。这是一个多步信号输入对应一个输出的IC器件功能测试。测试过程中不但对器件施加了测试电源和数字信号,还施加了模拟信号和时钟信号。


4.1被测器件说明

    ADC0804简介:ADC080X(ADC0801/02/03/04/05)系列是CMOS逐次逼近型8位模/数转换器,类似于256R电阻网络的差分电位梯形网。该系列器件具有三态输出锁存器,可以直接驱动数据总线,与8031等CPU的接口电路十分简单。


4.2规划测试步骤

⑴将ADC0804放置于离线测试板上的DIP锁紧插座中。器件顶端和锁紧插座顶端必须对齐。将ADC0804管脚20接+5V电源,管脚8,10接地。

⑵规划ADC0804功能测试步骤:

A.目的:对管脚6(转换模拟输入端Vin+)施加+5V和+2.5V的模拟量,启动8位模数转换,观察两次对应的数字量输出是否满足理想的A/D转换结果。

B.根据ADC0804资料,在管脚6施加模拟量时,A/D转换过程需要ADC0804能够连续完成:1.器件初始化,2.启动转换,3.设置回读控制,才可以进行数字量回读。

C.在ADC0804启动转换时,需要对管脚4(CLKI时钟脉冲输入端)施加一个时钟信号。这个时钟信号应由测试仪的“综合信号F1”的方波信号产生,频率选定为100kHz,即设定方波周期:10µs.

D.规划的ADC0804功能测试步骤为:

1.器件初始化:  管脚1,2,3对应的信号是L,H,L.

2.启动转换:    管脚1,2,3对应的信号是L,H,H.

3.设置回读控制:管脚1,2,3对应的信号是L,L,H.


4.3进行+5V模拟量A/D转换测试 — 设置器件初始化


图1


⑴测试ADC0804过程中,需要“综合信号F1”的方波信号作为时钟信号。即:将从“综合信号F1”引出的测试钩连接到ADC0804管脚4上。在不施加时钟信号时,“综合信号F1”应设置为“低电平”。

⑵各电源状态设置为:+5V打开。同时,ADC0804地管脚(第8,10脚)对应的拨码开关也要打开,对应的接地引线接到测试仪的接地端子上。

⑶测试夹1所夹器件管脚数设置为:20.

⑷全部数字信号所用电平:设置成+5V逻辑电平。

⑸Ao1编程电压输出值设置为:+5V.根据前面规划测试步骤可知,测试过程是对管脚6(转换模拟输入端Vin+)施加+5V和+2.5V的模拟量,此处设定的是待转换的+5V模拟量。即:采用测试钩将Ao1端子设定的+5V连接到ADC0804管脚6上。

⑹不需要其它模拟信号输出。即:VI2和可编程电压输出Ao2~Ao4均为0.

⑺管脚1,2,3设定的信号是L,H,L.这是对ADC0804器件初始化。

⑻根据前面规划的测试步骤,测试ADC0804时启动8位模数转换,所以应对8个数字输出量都进行信号提取。D7~D0下分别对应的是管脚11~18的管脚序号。

⑼按“开始输出”按钮,对ADC0804器件初始化。见图1.


4.4进行+5V模拟量A/D转换测试—设置启动转换

⑴对ADC0804器件初始化后,将管脚3对应状态改为H,此时管脚1,2,3设置的信号是L,H,H.将“综合信号F1”设置的“低电平”改为“方波信号(周期:10µs)”.再将管脚7下对应的状态改为L.这是对ADC0804启动转换。

⑵按“开始输出”按钮,对ADC0804启动转换。


4.5进行+5V模拟量A/D转换测试—停止时钟输出

⑴在对ADC0804器件启动转换后,先按“F4”键关闭时钟信号,再按“开始输出”按钮,停止时钟信号输出。

⑵再对ADC0804设置回读控制。见图2.


图2


4.6进行+5V模拟量A/D转换测试 —设置回读控制

⑴停止时钟信号输出后,将管脚1,2,3设置为L,L,H.再将“综合信号F1”重新设置为“低电平”,将管脚7设置为X.这是对ADC0804设置回读控制。

⑵按“开始输出”按钮,对ADC0804设置回读控制。见图3.


图3


4.7进行+5V模拟量A/D转换测试—提取测试结果

⑴在对ADC0804设置回读控制后,最后按“读取器件状态”按钮,读取经ADC0804转换后的数字量输出结果。见图4.

⑵预期值和实测值:测试过程是对管脚6施加+5V模拟量,由于是满量程输入,ADC0804对应的数字量逻辑电平预期输出值应为:11111111(二进制)。实测输出值为:11111111(二进制),实测输出值和预期输出值相同。


图4


4.8进行+2.5V模拟量A/D转换测试—提取测试结果

⑴测试时将Ao1编程电压输出值:改为+2.5V,其它设置和操作步骤同前面介绍的+5V模拟量A/D转换测试一样。应再完成一遍上述测试过程,这里不再赘述。

⑵在对ADC0804设置回读控制后,最后按“读取器件状态”按钮,读取ADC0804的数字量输出结果。见图5.


图5


4.9测试结果分析

⑴预期值、实测值和误差值:ADC0804的转换精度比较高,实测值和预期值之间的误差原因主要是因为Ao1输入值的误差造成的,即端子Ao1施加的+2.5V本身就存在一定的误差。

⑵误差值的简单计算方法:模拟量+5V,+2.5V分别对应的数字量输出是255,128(十进制),误差值(V)=5÷255*128-2.5=2.5098-2.5=0.0098V.

    减小误差的方法:为减小模拟通道在施加模拟信号时自身的误差,可以设定好待输出的电压值,如在Ao1处填写+2.5V,按“开始输出”按钮输出。此时用万用表测量一下这个电压值。如果实际输出值偏高,则在Ao1处调低填写的输出值,例如填写+2.42V;如果实际输出值偏低,则在Ao1处调高填写的输出值,例如填写+2.58V.再按“开始输出”按钮输出,并用万用表反复测量这个电压值。直至将Ao1实际输出调整为精确的+2.5V时为止。


5.结语

    使用交互测试平台时应做到:会使用被测器件,合理填写测试量,事先明确预期值,正确完成测试步骤。

    交互测试平台是一个使用权限完全开放的测试系统,具有很大的灵活性。但是灵活性往往会伴随着测试风险。由于测试仪各项器件功能测试全部由程序控制,不会出现设置矛盾、逻辑错误等问题。加之安全保护措施完备,因此不存在测试风险。但是交互测试平台则不然,在使用过程可能因为考虑不周或疏忽大意,出现设置冲突、连接错误等种种问题,从而损坏被测器件。

    测试风险主要有:

    1.设置冲突:

    设置器件管脚状态时,首先要明确被测器件的某个管脚是否允许设置成H或L.例如:不能将器件的某个输出管脚设置成H或L.

    2.连接错误:

    施加可编程模拟量时,首先要看清被测器件的某个管脚是否已被设置成H或L.例如:不能将器件管脚数填错,从而造成数据读取错误。

    所以需要再次强调的是:为了测试过程安全可靠,在使用交互测试平台时,务必要做到对被测器件充分了解,能熟练使用测试仪。务必要做到耐心仔细,避免心浮气躁。

2017年03月12日

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