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[资料] 测试系统智能化设计
2018-1-11 11:16:01  713 测试系统
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测试系统智能化设计主要包括机内测试(Built-in Test,简称BIT)技术、自校正技术等。机内测试技术是一种能显著改善系统或设备测试性和诊断能力的重要技术手段。BIT 技术自20世纪80年代初从美国航空电子业界开始发展以来,应用范围迅速扩展。
  根据美军标 MIL STD 1309C对 BIT 的定义:
  定义1:BIT 就是指系统、设备内部的检测、隔离故障的自动测试能力。
  定义2:BIT的含义是:系统主装备不用外部测试设备就能完成对系统、分系统或设备的功能检查、故障诊断与隔离以及性能测试,它是联机检测技术的新发展。
  BIT 技术在以下几方面具有重要作用:
   (1)提高诊断能力。BIT具有良好层次性设计,可以测试芯片、电路板、系统各级故障,实现故障检测、故障隔离自动化。
   (2)简化设备维修。BIT 的应用可以大量减少维修资料、通用测试设备、备件补给库存量、维修人员数量。
   (3)降低总体费用。BIT 虽在一定程度上增加了产品设计难度和生产成本,但综合试验、维修、检测和提高设备可靠性等各个方面来看,能显著降低产品全寿命周期费用。
  一、BIT通用测试性设计准则
  下列测试性准则适用于所有形式的 BIT 设计技术,按照该准则设计即可保证模块的测试性要求 :
   (1)在模块连接器上可以存取所有BIT的控制和状态信号,从而可使 ATE直接与BIT电路相连;
   (2)在模块内装入完整的 BIT 功能和机内检测设备(BITE);
   (3)BITE应比被测电路具有更高的可靠性,否则就失去了采用 BITE的意义;
   (4)关键电压应能进行目视监控;
   (5)BIT 测试时间应保持在一个合理的水平,模块中的 BIT 程序应限于10min内;
   (6)如果在一个模块内有许多 BIT 程序,那么 ATE 能够对每个程序进行独立的存取和控制;
   (7)BIT 程序通常由一个处理机控制。如果在模块中存在一个这样的处理机,那么该 BIT程序即可由 ATE从外部控制。
  二、BIT测试点的选择与设置
  测试点是故障检测及隔离的基础,测试点选择的好坏直接影响到被测系统测试性的好坏。测试点选择的基本原则是:测试点要能保证使 BIT 故障检测率和隔离率最佳。
  1.测试点的类型
  一般来讲,测试点主要有三类:无源测试点、有源测试点、有源和无源测试点。
  (1)无源测试点。无源测试点是指在电路内某些节点上可以提供测试对象瞬间状态的测试点。通常信号能同时转移到几个其他功能块的节点(扇出节点),几个信号能汇合到一个最终输出信号的节点(扇入节点),余度电路中信号分支或综合的节点以及各功能块之间的连接点均是无源测试点。无源测试点仅用于观察电路内部情况,不能检测对内部的影响及其外部行为。
  (2)有源测试点。有源测试点允许在测试过程中对电路内部过程产生影响和进行控制。在测试程序设计中应特别注意这样的外部干扰,测试程序的规模与有源测试点的选择有关。有源测试点的选择应保证只需在有源测试点的输入上施加有限的测试矢量就能精确地确定电路状态,测试点地数量应保证安排合理、数量最少、故障隔离能力最佳。
   有源测试点主要用于:引入模拟信号;数字电路初始化(例如重置计算器和移位寄存器);借助于门电路中断反馈回路了;中断内部时钟信号以便从外部施加时钟信号。
  (3)有源和无源测试点。它主要用在数字总线结构中,在测试期间,设备作为一个总线器件连接到总线本身。这些测试点对测试过程中既有有源影响也有无源影响:在有源状态,它是一个控制器;在无源状态,它是一个接收器。
   2.测试点的选择
   测试点的选择是测试性设计的一个重要步骤,测试点选择是否恰当直接关系到系统、设备等的测试性水平。因而,在测试点选择时,应进行充分的分析、研究,认真做好下述工作:
   (1)确切地对电路加以说明;
   (2)对电路进行详细分析;
   (3)确定制造及维修中的测试策略;
   (4)了解测试性或自测试电路现有地内部情况;
   (5)了解测试对象所要求的特性;
    (6)进行功能划分;
    (7)分析测试对象的结构,保证其便于测试。
    此外,在测试点选择时还应注意以下问题:
   (1)测试点应设在显示电路的控制部分;
   (2)为余度电路提供测试点;
   (3)在信号对负载或噪声敏感的地方,应从外部印制电路连接器隔离测试点;
   (4)当使用单触发器件时,应在其输出处设置测试点
    (5)测试点能方便地通过系统或设备的插头或测试插头连到自动测试设备上;
   (6)测试点选择对高电压和大电流的测量符合安全要求;
   (7)测试点的测量值应以设备的公共地为基准;
   (8)应消除测试点与自动测试设备之间的相互影响,以保证被测设备连接到自动测试设备上后,性能不会降低;
  (9)高电压或大电流的测试点在结构上要同低电平信号的测试点隔离;
  (10)应适当考虑自动测试设备的实现,符合自动测试设备合理的频率、精度要求。
   三、BIT技术
   BIT技术包括数字BIT技术和模拟BIT技术。对数字电路来讲,有许多方法可以用于实现BIT,这里仅简单介绍其中的主要方法:VLSI芯片 BIT 的单板综合。
  模块内的某些超大规模集成电路(VLSI)可能已经装入了一个机内自测试(BIST)程序,用于控制模块BIT的处理机激励芯片的BIST。在完成 VLSI测试后,处理机可以查询 VLSI的状态以验证BIST程序的正确性。如果处理机可以控制各个VLSI的BIST,那么ATE应能够通过处理机或 VLSI信号对各个 VLSI的 BIST 程序进行控制。
  模拟 BIT 通常是以传感器或转换器(如二极管、热电偶、编码器等)监控电路状态,然后通过模数转换将监控结果传送到数字电路作进一步分析或用数字信号输出。模拟信号经过变换后,可以利用许多数字 BIT 技术。模拟 BIT 很难开发,原因是模拟器件的故障模式非常多,另外,与数字电路不同,模拟电路经常会有容差故障,这些故障可以由BIT检测,但必须确定接受的门限并将其纳入 BITE设计。
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