一、 ASA测试应用特点Analog Signature Analysis(模拟特征分析)测试技术在国内、外广泛应用于电子维修领域的故障检测。ASA测试通过比较器件的端口模拟特征实现故障检测。这种比较:1.不涉及电路原理,无需电路处于工作状态,所以可在没有图纸,没有联机条件的情况下使用;2. 不需给电路板加电,相对更安全;3. 它是串行——一个管脚、一个管脚进行测试的,原则上任何封装、无论管脚多少的器件均可测试;4. 不涉及器件的电路功能,无论数字的、模拟的、数模混合的、功能已知的、未知的(如专用、可编程)器件均可测试。正因为ASA 测试有如此特点,使得它不仅成为电路板维修故障检测中zui重要的测试手段,而且在很多场合中,是检测大规模、复杂集成器件好坏的*手段。另外, ASA测试可用于检测两端元件的功能型故障。稍加扩充,也可用于检测三端元件的功能型故障。二、 ASA测试原理就基本原理而言,ASA测试可以看成万用表检测法的自然延伸。对于无图纸电路板,zui常用的故障检测方法是这样的:首先用一块好电路板,用万用表测出板上器件的管脚(实际是电路节点)对地电阻;然后与故障电路板上相应器件管脚的对地电阻进行比较,根据两者差异大小来判断故障。这种方法可将故障定位到电路节点。由节点到具体元器件需要人工确定。这种方法简单、易用且有效,许多人都用这种办法修好过复杂、昂贵的电路板。影响这种办法的故障检出率的主要原因是,万用表只能检测在1.5V(万用表电池电压)下的电阻,而半导体器件引脚的对地电阻随电压变化——不同电压下的电阻未必相同。比如,某TTL器件管脚在2.5V有软击穿,产生较大漏流,该故障不能被检测出来。设想你有几十、或上百块万用表,每块表的电池电压都不一样——电压范围包括了器件的工作电压。对每一个管脚,都用这些表全部测试、对照一遍,这样,上面所说的故障就会被检测出来了。这就是ASA测试原理——在一个电压区间内、而不只是一个电压点下进行比较。具体实现上,是把一个变化的电压信号加在被测试对象上,同时记录电流的变化。把随电压变化的电流在电压-电流座标系上表示出来,得到一条阻抗曲线。通过比较阻抗曲线的形状达到故障检测的目的。这里称为阻抗曲线、而不是电阻曲线的原因,是在很多时候(比如测电容),曲线的形态与电压变化的规律(波形)、变化的快慢(频率)相关。理论表明,使用以正弦规律变化的电压信号(正弦波),测试效果zui好。事实也是如此。无论进口的、还是国产的测试仪,都用正弦波作为ASA测试信号。
三、 ASA测试功能构成完整的实现ASA测试技术,构成ASA测试功能,通常需要三大部分:1.计算机:实现测试算法、管理测试数据;2.测试仪:负责产生、施加正弦波测试信号;3.专用测试软件。下面分别讨论实现中的有关问题。
四、 配接计算机目前的测试系统都与通用微机配合使用。从当前微机技术以及发展来看,主要应该解决以下两个问题:1. 测试软件应支持主流操作系统版本自Win98后,Windows操作系统对外部设备的管理机制作了很大改动,使得Win98上的测试程序,不能自动升级到其后的系统版本上运行。鉴于Win98及以下的操作系统很快会完全退出使用,如果测试软件不能支持主流的操作系统版本,比如Windows XP,将会给用户以后使用带来麻烦。2. 测试仪zui好支持USB口早期的测试仪采用在计算机内插卡的方式实现和计算机的配接。由于这种方式缺点较多,又转用并口(打印口)配接。但近年来更加先进的USB口得到了迅速普及。USB口速度快、更安全(允许带电插拔),会给用户的使用带来很大方便;另外,目前市场上带并口的笔记本电脑已经十分少见;并口在台式机上也会很快消失——常用计算机外设,如打印机、扫描仪、数码产品都是USB口了。如果测试仪不支持USB口,将会影响用户微机的换代更新。
五、 对测试仪的要求对于任何一种电子仪器,测试信号都是构成整个测试功能的基础。它的质量,基本决定着测试质量。测试仪主要负责产生、施加正弦波测试信号。这里从ASA测试对正弦波的要求的角度,讨论与测试仪相关的几个问题:1. 幅度(峰-峰值)为了达到zui好测试效果,同时又不至于损伤被测器件,电压幅度应大于被测器件引脚的实际工作电压,小于极限电压。由于不同元器件所需数值不同,这就要求测试仪输出的正弦波幅度可调。目前市场上多数测试仪所能输出的zui大电压幅度约在±30V左右,能够满足绝大部分电子电路板、电子元器件的检测要求。一些的测试仪,从zui小到zui大分成很多挡。比如汇能测试仪的电压幅度从±1V--±28V,以0.5V步距可调;低档一些测试仪分的挡少,比如简单分为±4V、±8V、±18V、±28V等几个挡。2. zui大输出(短路)电流测试集成器件的电流一般从几毫安到十几毫安。多数国产测试仪所能提供的zui大输出电流处于这个量级。如果考虑到测试分立元件,zui大输出电流应该更大一些,以满足大电容(上万微法)、大功率三极管等的测试要求。测试仪一般通过改变测试信号的输出电阻来改变zui大输出电流。比如汇能测试仪设置了0.1K/1K/10K/100K的输出电阻。zui大输出电流可达150mA。3. 频率范围频率范围宽,对电容、电感的测试范围就宽。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。5. 信号稳定性ASA测试需要直接比较在不同时间、甚至不同场合下的测试结果,所以,测试的一致性、可重复性十分重要。这里的一致性、可重复性主要指:当测试仪配接不同性能的计算机、并且无论在计算机上打开几个任务运行时,测试同一个对象,测试结果相同。测试结果的一致性、可重复性主要依赖测试信号的稳定性。测试信号稳定主要指波形、频率稳定不变。汇能测试仪的测试一致性很好。经军方有关单位检测,它生成的测试信号的频率准确度、波形失真度小于2%,主要是几乎不随任何外部条件变化。目前市场上有的国产测试仪测试一致性差,主要原因是设计上存在缺陷——用计算机上的软件直接控制测试信号的产生,结果不同计算机的性能差异、以及计算机操作系统Windows的分时性导致了测试信号稳定性差。信号稳定性可用示波器观测到。比如,可这样观察Windows分时性对信号的影响:保持测试仪连续输出测试信号,用示波器持续观察,然后打开一个需要系统资源较多的任务,比如播放音乐,马上看到信号的形状完全变样。更简单的办法是测一个电容,比较播放音乐前后测到的ASA曲线即可发现。实际使用中,即使没有打开用户任务,也会有一些系统任务在不时运行着,同样会干扰测试。
六、 测试软件设计考虑高质量的测试信号是整个测试功能的基础。测试软件在此基础上构造出完整的测试功能。由于测试软件决定了能否有效使用测试信号、有效管理测试数据,所以,它的设计水平,会直接影响到整个测试功能的故障检出率、使用效率以及人-机界面。下面主要围绕这三个方面,介绍汇能测试软件的一些设计特色.