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在线维修测试仪实现ASA(VI曲线)测试功能应当考虑的问题(

   日期:2013-03-23     来源:工控之家网    作者:工控之家    浏览:25    评论:0    
五、  关于测试信号
对任何一种电子仪器,测试信号都是构成整个测试功能的基础。它的质量,基本决定着测试仪的测试质量。
关于主测试信号——正弦波:
1. 幅度(峰-峰值)
      为了保证测试效果,同时又不至于损伤被测器件,正弦幅度应大于被测器件引脚的实际工作电压,小于其极限电压。由于不同元器件所需电压值不同,这就要求测试仪输出的正弦波幅度可调。
      显然,可调的范围越宽、允许调整的步距越小(分档越多)越好。目前市场上比较低档的测试仪产品一般有±4V、±8V、±18V、±28V等几个档;汇能测试仪的电压幅度从±1V--±28V,以0.5V步距可调,也就是分成了五十多个档,能更好地满足对更多种类的电子电路板、电子元器件的检测要求。 
2. 最大输出(短路)电流
将正弦波短路后所能流出的最大电流叫做最大输出电流:
最大输出电流=等于正弦峰值/输出电阻
      目前多数国产测试仪的最大输出电流在十几毫安到二、三十毫安。据我们的经验,这适用于测试一般集成电路,比如74系列器件。如果考虑到测试功率更大一些的集成器件、大电容(上万微法)、大功率三极管等,最大输出电流应该更大一些。汇能测试仪的最大输出电流可达150mA。
3. 频率范围
      频率范围越宽,越能更好地适应对容性、感性结点的测试。比如,用汇能测试仪能测出一、两万微法电容的有效ASA曲线——曲线不会蜕化成一条短路线,从曲线上可以明显看出是否漏电、容量是否够。
4. 波形保真度(或失真度)
      指实际产生的正弦波与理想正弦波的形状差异。非直流结点的ASA曲线形状不仅与频率相关,也与波形的形状相关。比如,电容的ASA曲线只有在正弦波下才是椭圆。
5. 关于正弦波产生中的问题
      由于ASA测试通过曲线形状来判断故障,所以测试结果的一致性、可重复性十分重要。测试结果的一致性、可重复性由测试信号的稳定性——频率准确度和波形保真度保证。
      目前市场上有的国产测试仪测试信号稳定性差的主要表现是,信号频率和形状随配接微机的速度、微机的运行状况变化。
      比如,可这样观察微机运行状况对测试信号的影响——保持测试仪连续输出测试信号,用示波器持续观察,然后打开另一个任务,比如播放音乐,就会看到测试信号的形状变化。更简单的办法是测一个电容:如果电容的ASA曲线在播放音乐前后有所不同,就说明微机的运行状况对测试信号有影响。这会导致使用者的误判。
      即使没有打开用户任务,也会有系统任务在后台时起时停,同样会影响测试信号。观察时间长一点就能发现。就作者对这种测试仪的了解,导致这种现象的原因是由于硬件过于简单——测试仪没有独立的定时(CPU)电路造成的。
      汇能测试仪完全不存在这种问题。最近经军检,它的测试信号的频率准确度、波形失真度均小于2%,不随外部条件变化而变化。当然,汇能测试仪的硬件也相对更复杂一些。
关于辅助测试信号——脉冲:
      引入脉冲辅助测试信号,是为了使ASA测试能够更好地用于三端器件的测试。闸流管、MOS三极管、甚至继电器、电压调节器等都可以看成三端器件。
      以闸流管为例。仅在它的阳极和阴极之间加ASA测试信号,只能发现两极之间是否短路、或有漏流,不能发现开路或导通不良的故障。引入一个脉冲信号加在闸流管的控制极,控制管子在ASA测试期间出现导通、截止两种状态,就能对闸流管进行较为全面的检测。
不同的三端器件需要不同的控制方式。控制方式实际就是正弦波如何和脉冲匹配(同步)。
      有的国产测试仪产品没有脉冲辅助测试信号。有的则实现的比较简单:其测试仪上的三端测试信号,实际上仅是一个大小可设的直流电平,与ASA测试信号没有同步关系。
      汇能测试仪为了更好地满足各种三端器件的不同测试要求,共设置了八种脉冲和正弦波的匹配方式。相对于正弦波来说,脉冲的起始、结束位置及宽度、高度均可调整;支持单向触发、双向触发。详细情况请参阅有关产品说明。
六、  提高基本ASA测试的故障检出率
1.单端口vs多端口测试
      所谓的单端口测试,通常指所有的电路结点(器件管脚)分别与电路板的“地”组成一个个的端口,ASA测试信号总是加在这些端口上进行测试。在单端口的方式下,对一个有N个脚的器件,总共处理N条曲线。所谓的多端口测试,是指对一个器件的任何两个管脚组成的端口,都要进行ASA测试。在多端口的方式下,对一个有N个管脚的器件,最多处理N×N条曲线。多端口测试易于检测两个管脚分别对地的曲线没有大的变化,但两个管脚之间的曲线变化很大的故障。在汇能测试仪上,对多端口还分了三种情况考虑:
a.多端口对称:
      当处理了2脚对3脚组成的端口后,如果还要处理3脚对2脚组成的端口,就叫做对称方式。这类似于用万用表测试时,调转表棒再测一次。否则称为非对称方式。
      由于ASA使用正、负对称的交流测试信号,多数情况下,对同一端口调转信号后测到的曲线和原曲线是对称的,也就是说不能提供更多的故障信息。采用对称方式更多是为了方便故障分析,提高使用效率。不过也存在不对称情况。
b.非对称含参考脚:
c.非对称不含参考脚:
      所谓含参考脚指要测试1脚对1脚、2脚对2脚、......N脚对N脚组成的端口。正常情况下,这种端口曲线一定是条短路曲线,否则,可能存在其它问题,所有与该脚组成的端口曲线不可信。就是说,含参考脚有利于提高测试可靠性。
2.自动、手动曲线灵敏度选择
      ASA测试是依据两条曲线的形状差异来检测故障的,但是,测试数据的差异,与把数据以曲线的形式显示出来后,曲线之间的差异并不成正比。用机械式万用表打个比方。指针越接近中央位置,同样比例的阻值变化引起的指针摆幅越大,也就是指针位置关于故障的灵敏度越高。对于ASA曲线可以证明,在电压—电流下(VI曲线),曲线的整体走势越接近45度,对故障的灵敏程度越高;如果测试曲线是一个封闭图形,如电容,曲线包围的面积越大,对故障的灵敏度越高。
      为了得到较高灵敏度的曲线,可以调整测试信号的输出电阻。输出电阻值越接近被测结点的等效电阻值,得到的曲线灵敏度越高。
      汇能测试仪允许手动/自动选择较高灵敏度曲线。手动选择是利用测试软件允许按端口设置测试参数的特点,对任意一条曲线可以修改测试参数后重测,由使用者判断、选择灵敏度较高的曲线。手动调整的缺点是麻烦,当曲线很多时很难逐一观察、选择,另外当曲线形状不规则时,往往很难直观判断什么样的曲线灵敏度更高一些;自动调整是用算法自动选择灵敏度较高的曲线。自动选择所需的测试时间相对较长一些。
3. 按端口设置测试参数、重测
      并非同一个器件的所有管脚都适用于同样的测试参数。举个典型的例子:集电极开路器件的输出往往耐压较高,多用于驱动数码管、继电器等,而输入一般是标准电平,所以对于输出、输入的测试信号的幅度应该不同,才能达到全面检测的目的。汇能测试仪有普通设置和特殊设置两个设置窗口。普通设置对所有的端口有效,而在特殊设置中可对少数特殊端口进行重设。特殊设置的优先级别高于普通设置。在完成测试后,如果对测试结果不满意,还可以利用单曲线处理功能,用鼠标选中不满意的曲线,打开该曲线的设置窗口,重设后重测该曲线。
七、   提高测试可靠性
      实际使用中,大致有以下原因导致不能得到真实的节点曲线,从而引起故障误判。测试可靠性指测试仪能够识别出不真实的ASA曲线的能力。
1.接触问题
      接触问题是影响故障判断的常见问题之一。当测试到开路曲线的时候,其实很可能是由于接触问题——器件管脚氧化、防锈涂层未打磨干净、测试探头磨损等原因所引起的,所以在实际使用中,一旦发现开路曲线,都要再次确认——检查、处理,然后重测,以免得到虚假曲线。但当一次测试要处理成百上千条曲线时,依靠人工来找出开路曲线很不现实,因此,汇能测试仪设有自动判断开路曲线的功能,在所有测试后得到的曲线中,只要存在开路曲线,就给出提示信息,用户可以根据提示很容易找到它的所在。
2.曲线稳定性问题
      由于被测电路本身的原因,导致在同样的测试条件下,每次测到的曲线都不相同称之为曲线不稳定。导致不稳定曲线的原因主要有以下三种: 
a.自激导致的不稳定
      电路结点的电特征千差万别,将一个正弦波注入电路结点,某个结点正好在这个频率下出现自激是完全可能的。自激曲线的现象是大面积散点,并且没有最终的稳定状态。更换测试信号频率即可消除自激现象。
      其实这也是ASA测试使用多种频率正弦波作为测试信号的原因——正弦波的谐波分量最少,导致自激的可能性最小。
b.过渡过程导致的不稳定
      当结点的充、放电常数相差较大时所导致。这种曲线的现象是当反复测试时,曲线逐步向一个稳定状态靠近,有一个最终的稳定状态。
c.测试MOS器件时的不稳定
      前两种不稳定主要发生在电路板测试时,而这种不稳定主要发生在测试单独的MOS器件时。导致这种不稳定的原因是器件中的MOS晶体管随测试信号上升、下降的开关过程不同。
      这种不稳定的现象是曲线上下跳,似乎是两条稳定曲线轮流出现一样。测试时只要把器件的电源脚和地脚都接地就可消除。
      不稳定曲线容易导致误判。但当一次测试要处理成百上千条曲线时,依靠人工来发现不稳定曲线很不现实,因此,汇能测试仪设有自动判断曲线是否稳定的功能,在所有测到的曲线中,只要存在不稳定曲线,就给出提示信息,用户可以根据提示很容易找到它的所在,然后按上述方式处理、重测即可。
 
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