电子装备维修中在线测试技术的应用探讨

2020-07-03徐徐

科学技术创新 2020年19期

徐徐

（江苏省盐城技师学院，江苏盐城224000）

故障自检技术在现代信息技术的支撑之下得以快速发展，其又可以分为在线检测与功能检测两种模式。在线检测主要采取的方式是将电子装备的电路板上的元器件进行逐一排查，通过相关技术手段明确元器件是否发生故障，而功能检测采用的是通过预设测试点的方式进行电路好坏的判断。通过对比两种测试方式可以看出，在线测试无需测试员具备专业的电路知识，更不需要详细了解被测电路的工作原理，也不需要相关的仪器仪表以及软件开发环境，因而得到了大范围的推广和应用。

1 在线测试技术

1.1 在线测试技术简介

在传统的电子装备维修检测当中，主要是由相关维修人员进行人工测试，其方法是使用万用表和数字示波器对每个元器件进行单独测试。这种传统的检测方法对于测试维修人员的要求较高，要求其必须了解相关的电路知识，最起码要熟悉电路分析基础、模拟电子技术基础以及数字电子技术基础等相关专业知识，同时还应当具备专业的测试、分析及维修经验。做最坏的打算，如果维修人员的专业技能欠缺，专业素养不够，这样不仅会导致测试过程缓慢，更严重的是还会造成大量的误判的情况，从而造成十分严重的后果。而在线测试技术的出现很好的解决了这一问题，在线测试不需要将元器件从电路板上拆除即可对电器件的好坏做出判断，同时完成元器件的参数值测量。在线测试技术是将电路板上的被测元器件在电气层面上隔离出来，从而注意测量PCB 板上的元器件参数或者是对其进行故障诊断。在线测试方法不仅步骤更加简洁，操作更加便捷，同时还实现了精细化的检测，从而实现了对复杂电路进行元器件级别的高效检测。

1.2 在线测试技术的基本原理

电子装备维修的在线测试技术主要采用后驱动技术来实现电气隔离，后驱动技术的核心技术主要利用了半导体器件的允许瞬间过载的电气特性，在某一瞬时值向元器件的前级驱动芯片输入超负荷的大电流，同时逼迫元器件测试从高到低或者是从低到高的测试顺序，从而模拟出隔离前级元器件对被测元器件的作业影响，继而实现对被测元器件的输入端口进行测试码的加入操作。另外，对于电阻、电感、电容、二极管以及三极管等分立元器件，实现电气隔离可以借助运算放大器的虚地特性。真值表功能测试程序库是电子装备维修在线测试的数据基础，利用后驱动技术，在一个极短的时间之内在被测元器件的输入端口施加一个大电流的驱动信号，这样就可以测量出其实际的输出信号，最后再将测试结果与仿真软件的仿真结果进行对比。观察对比结果，当二者输出结果一致时，在线测试通过，元器件功能正常；当二者输出结果不一致时，在线测试不通过，元器件功能异常。

另外，在使用在线测试技术进行电路的故障诊断时，除了用到后驱动技术还会用到模拟特征量扫描技术、数字特征比较技术、自适应技术以及被测器件安全技术等相关技术手段。随着计算机技术和现代信息技术的不断发展，诸如集成电路测试仪、IC 测试仪以及电路维修在线测试仪等基于在线测试方法的电子装备维修设备已经发展成熟，虽然市面上的产品类别五花八门但是其所使用的技术以及原理别无二致。这类在线测试仪器通过计算机控制，电路板无需上电工作即可实现元器件的测试工作，判断其型号、类别以及设备是否工作正常，从而能够便捷高效的对各式电路板，尤其是结构较为复杂的电路板，例如数字电路板进行元器件级别的检测。

2 在线测试的基本方法

在线测试方法根据测试的工作原理进行分类可分为电路在线状态测试、电路在线功能测试以及电路伏安特性曲线分析测试等三种基本方式。

2.1 电路在线状态测试

一般而言，电子装备器件的输入与输出状态都保持着一定的逻辑关系，同时各个引脚之间都保持着各不相同的连接关系，在电路板上任一元器件出现故障时电路整体的状态特征大都会发生一定的变化。电路在线状态测试通过预先将正常工作状态下的电路板上各集成电路及其元器件的状态特征都提取到状态数据库中，当进行故障诊断时再将各元器件的管脚状态以及连接关系的观测值与状态数据库中的值进行比较，从而可以在最短的时间内快速的找出故障元器件，实现电路的测试工作。此种测试方法不仅能够测试元器件库当中的元器件，而且还能够测试库中所没有的元器件，甚至是PAL、GAL 以及EPLD等专门的可编程器件以及大规模和超大规模的集成电路。

2.2 电路在线功能测试

在使用电路在线功能测试之前，应当现将在线测试仪器的输出电源连接专用电源在使用夹具固定在待测电路板上，再使用芯片专用测试夹夹住待测芯片，一切准备就绪之后就可以在在线测试仪中输入待测芯片的相关数据，就可以进行相关的电路功能测试。待测试程序运行结束之后，观察测试结果，若在线测试通过则元器件功能正常；若在线测试不通过则说明元器件功能异常。

2.3 电路伏安（ U-I）特性曲线分析测试

除了上述的电路在线状态测试和电路在线功能测试，通常还会采用电路伏安特性曲线分析测试进行电子装备维修的故障检测。首先，将预设好的具有一定幅频特性的余弦信号输入到电路板上的某一个待测节点上。然后，将在该节点产生的伏安特性关系绘制到坐标系当中，即电路的伏安特性曲线图。常见的电路都具有一定的伏安特性关系，通过观察伏安特性曲线就能够得出该待测电路的电特性。

3 在线测试技术在电子装备维修当中的应用

在线测试技术是一种较为先进的测试技术手段，能够胜任绝大多数的工作场景，尤其是电路板级的故障诊断与维修。利用在线测试仪对电路板进行检修的连接示意图如下图所示。

图1 在线测试仪对电路板进行检修连接示意图

首先，进行电路板的在线测试，若测试通过则无需维修，若测试未通过则需要进一步的电路分析测试工作。测试未通过的原因主要有以下几种：芯片的输入输出端发生短路、电路各部分存在总线冲突问题、芯片输入输出管脚设置不当以及驱动芯片未安装好等。另外，在测量芯片性能时可以将芯片从电路板上取下，使用离线功能测试，这样可以显著提高测试的准确度。同时，采用离线功能测试也容易出现问题，这就需要我们采取循环测试的方法，避免因温度等外部环境因素而影响测量，最终找出发生故障的元器件。