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          在線測試的基本知識和基本原理

          2015/2/28 16:49:44點擊:

          本文介紹在線測試的基本知識和基本原理。

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          慨述 
          1.1
          定義 
          ICT
          在線測試儀,ICT,In-Circuit Test,是通過對在線元器件的電性能及電氣連接進行測試來檢查生產制造缺陷及元器件不良的一種標準測試手段。它主要檢查在線的單個元器件以及各電路網絡的開、短路情況,具有操作簡單、快捷迅速、故障定位準確等特點。 
          飛針ICT基本只進行靜態的測試,優點是不需制作夾具,程序開發時間短。
           
          針床式ICT可進行模擬器件功能和數字器件邏輯功能測試,故障覆蓋率高,但對每種單板需制作專用的針床夾具,夾具制作和程序開發周期長。
           1.2 ICT
          的范圍及特點
           
          檢查制成板上在線元器件的電氣性能和電路網絡的連接情況。能夠定量地對電阻、電容、電感、晶振等器件進行測量,對二極管、三極管、光藕、變壓器、繼電器、運算放大器、電源模塊等進行功能測試,對中小規模的集成電路進行功能測試,如所有74系列、Memory 類、常用驅動類、交換類等IC。
           
          它通過直接對在線器件電氣性能的測試來發現制造工藝的缺陷和元器件的不良。元件類可檢查出元件值的超差、失效或損壞,Memory類的程序錯誤等。對工藝類可發現如焊錫短路,元件插錯、插反、漏裝,管腳翹起、虛焊,PCB短路、斷線等故障。
           
          測試的故障直接定位在具體的元件、器件管腳、網絡點上,故障定位準確。對故障的維修不需較多專業知識。采用程序控制的自動化測試,操作簡單,測試快捷迅速,單板的測試時間一般在幾秒至幾十秒。
           1
          。3意義
           
          在線測試通常是生產中第一道測試工序,能及時反應生產制造狀況,利于工藝改進和提升。ICT在線測試儀測試過的故障板,因故障定位準,維修方便,可大幅提高生產效率和減少維修成本。因其測試項目具體,是現代化大生產品質保證的重要測試手段之一。 
           
          1.2 隔離(Guarding
           
          上面的測試方法是針對獨立的器件,而實際電路上器件相互連接、相互影響,使Ixref,測試時必須加以隔離(Guarding)。隔離是在線測試的基本技術。 
           
          1.2 IC的測試 
          對數字IC,采用Vector(向量)測試。向量測試類似于真值表測量,激勵輸入向量,測量輸出向量,通過實際邏輯功能測試判斷器件的好壞。
           
          :與非門的測試
           
          對模擬IC的測試,可根據IC實際功能激勵電壓、電流,測量對應輸出,當作功能塊測試。 
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          非向量測試
           
          隨著現代制造技術的發展,超大規模集成電路的使用,編寫器件的向量測試程序常;ㄙM大量的時間,如80386的測試程序需花費一位熟練編程人員近半年的時間。SMT器件的大量應用,使器件引腳開路的故障現象變得更加突出。為此各公司非向量測試技術,Teradyne推出MultiScan;GenRad推出的Xpress非向量測試技術。
           2.1 DeltaScan
          模擬結測試技術 
          DeltaScan
          利用幾乎所有數字器件管腳和絕大多數混合信號器件引腳都有的靜電放電保護或寄生二極管,對被測器件的獨立引腳對進行簡單的直流電流測試。當某塊板的電源被切斷后,器件上任何兩個管腳的等效電路如下圖中所示。
           1
          在管腳A加一對地的負電壓,電流Ia流過管腳A之正向偏壓二極管。測量流過管腳A的電流Ia。
           2
          保持管腳A的電壓,在管腳B加一較高負電壓,電流Ib流過管腳B之正向偏壓二極管。由于從管腳A和管腳B至接地之共同基片電阻內的電流分享,電流Ia會減少。
           3
          再次測量流過管腳A的電流Ia。如果當電壓被加到管腳BIa沒有變化(delta),則一定存在連接問題。 
          DeltaScan
          軟件綜合從該器件上許多可能的管腳對得到的測試結果,從而得出精確的故障診斷。信號管腳、電源和接地管腳、基片都參與DeltaScan測試,這就意味著除管腳脫開之外,DeltaScan也可以檢測出器件缺失、插反、焊線脫開等制造故障。
           GenRad
          類式的測試稱Junction Xpress。其同樣利用IC內的二極管特性,只是測試是通過測量二極管的頻譜特性(二次諧波)來實現的。
           DeltaScan
          技術不需附加夾具硬件,成為首推技術。
           2.2 FrameScan
          電容藕合測試 
          FrameScan
          利用電容藕合探測管腳的脫開。每個器件上面有一個電容性探頭,在某個管腳激勵信號,電容性探頭拾取信號。如圖所示:
           1
          夾具上的多路開關板選擇某個器件上的電容性探頭。
           2
          測試儀內的模擬測試板(ATB)依次向每個被測管腳發出交流信號。
           3
          電容性探頭采集并緩沖被測管腳上的交流信號。
           4 ATB
          測量電容性探頭拾取的交流信號。如果某個管腳與電路板的連接是正確的,就會測到信號;如果該管腳脫開,則不會有信號。
           GenRad
          類式的技術稱Open Xpress。原理類似。
           
          此技術夾具需要傳感器和其他硬件,測試成本稍高。 
          3 Boundary-Scan
          邊界掃描技術
           ICT
          測試儀要求每一個電路節點至少有一個測試點。但隨著器件集成度增高,功能越來越強,封裝越來越小,SMT元件的增多,多層板的使用,PCB板元件密度的增大,要在每一個節點放一根探針變得很困難,為增加測試點,使制造費用增高;同時為開發一個功能強大器件的測試庫變得困難,開發周期延長。為此,聯合測試組織(JTAG)頒布了IEEE1149.1測試標準。 
          IEEE1149.1
          定義了一個掃描器件的幾個重要特性。首先定義了組成測試訪問端口(TAP)的四(五〕個管腳:TDI、TDO、TCK、TMS,(TRST)。測試方式選擇(TMS)用來加載控制信息;其次定義了由TAP控制器支持的幾種不同測試模式,主要有外測試(EXTEST)、內測試(INTEST)、運行測試(RUNTEST);最后提出了邊界掃描語言(Boundary Scan Description
          Language
          ),BSDL語言描述掃描器件的重要信息,它定義管腳為輸入、輸出和雙向類型,定義了TAP的模式和指令集。
           
          具有邊界掃描的器件的每個引腳都和一個串行移位寄存器(SSR)的單元相接,稱為掃描單元,掃描單元連在一起構成一個移位寄存器鏈,用來控制和檢測器件引腳。其特定的四個管腳用來完成測試任務。
           
          將多個掃描器件的掃描鏈通過他們的TAP連在一起就形成一個連續的邊界寄存器鏈,在鏈頭加TAP信號就可控制和檢測所有與鏈相連器件的管腳。這樣的虛擬接觸代替了針床夾具對器件每個管腳的物理接觸,虛擬訪問代替實際物理訪問,去掉大量的占用PCB板空間的測試焊盤,減少了PCB和夾具的制造費用。
           
          作為一種測試策略,在對PCB板進行可測性設計時,可利用專門軟件分析電路網點和具掃描功能的器件,決定怎樣有效地放有限數量的測試點,而又不減低測試覆蓋率,最經濟的減少測試點和測試針。
           
          邊界掃描技術解決了無法增加測試點的困難,更重要的是它提供了一種簡單而且快捷地產生測試圖形的方法,利用軟件工具可以將BSDL文件轉換成測試圖形,如TeradyneVictory,GenRadBasic ScanScan Path Finder。解決編寫復雜測試庫的困難。
           
          TAP訪問口還可實現對如CPLD、FPGA、Flash Memroy的在線編程(In-System ProgramOn Board Program)。
           4 Nand-Tree
           Nand-Tree
          Inter公司發明的一種可測性設計技術。在我司產品中,現只發現82371芯片內此設計。描述其設計結構的有一一般程*.TR2的文件,我們可將此文件轉換成測試向量。 
          ICT
          測試要做到故障定位準、測試穩定,與電路和PCB設計有很大關系。原則上我們要求每一個電路網絡點都有測試點。電路設計要做到各個器件的狀態進行隔離后,可互不影響。對邊界掃描、Nand-Tree的設計要安裝可測性要求。



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