电路板自动测试系统

电路板自动测试系统简介

一．概述

随着电子技术及印制板制造技术的发展，现代电子产品日趋复杂，印制电路板的密度日趋增加，随之而来的是印制板的检测及修理也愈加困难。为了提高印制电路板的检测及维修的自动化程度，国际上从七十年代开始，进行印制板自动测试系统的研制。经过二十多年的发展，各种印制板自动测试系统层出不穷。

目前，印制电路板自动测试技术发展迅速，印制板在线测试系统（ATE）广泛应用于印制板光板及各种产品的印制电路板的生产、检测和维修等。ATE的测试方法可分接触式测试和非接触式测试两大类。其中接触式测试分为在线测试、功能测试、BIST和边界扫描测试等；非接触式测试又可分为非向量测试、自动视觉测试、红外热图象测试、X射线和激光测试。随着计算机技术及VXI总线技术的应用，各种建立在VXI测试平台上的印制电路板的ATE和功能测试也得到迅速发展。由之而来对测试过程中所需要的工装（夹具）不断提出要求，于是电路板测试仪（又称电子测试工装）应运而生。二．工作原理

1、印制电路板手动测试治具介绍：

手动电路板测试治具是指：通过针床、手动测试治具、印制板插脚、输入/输出接口，向被测电路板施加控制信号及输入信号，并实时读取被测电路板的输出信号，通过一系列的数据分析处理，进而判断被测电路板的性能（或功能）正确与否。

由于用户的测试要求、测试对象各不相同，其具体的性能（或功能）测试原理及测试方法也各不相同。它需要量体裁衣，单台定制才

能满足用户的要求。

例如：某日资录象机专业企业——录象机主板功能测试工装

㈠、要求

1）检测录象机主板的功能是否正确（录象、放象、倒带、暂停、向录象机输入生产编号、录入时钟等）

2）测试设备：计算机（RS232接口）、音频发生器、电源供给系统、录象机、音频接收器、电视机、示波器等。

㈡、试框图（检测录象机的主板）

㈢、工作原理

将计算机通过接口和录象机主板相连，因此可读写设置主板的时间、出厂编号和制式等…。音频信号送入工装CN1，打开电源供电系统。同时将工装的音频相关信号CN5接至音频接收器；并将工装上的相关波形测试点CN6接至示波器；同时在电视机上监测其录象机的放像功能的正确性。

2、印制电路板自动功能测试介绍：

自动测试系统的广泛适用性是因为自动测试系统的设计不是针对单一的测试对象进行的，而是将印制电路板的功能测试进行抽象和分类，印制电路板测试(这里是抽象的印制电路板)过程可分为信号的输入和信号的输出:

信号的输入分为: 能源信号；信息信号；控制信号；

信号的输出同样分为: 能源信号；信息信号；控制信号；

以上三种信号按信号性质可分为:周期信号；非周期信号；直流信号。

基于以上的信号分类，印制电路板的测试过程可简单归纳为激励和响应的过程，即在印制电路板的测试过程中，在适当的时刻在适当的节点施加适当的激励,然后在适当的时刻在适当的节点检测响应并作出判断，判断此响应是否与预期的响应一致，若一致则判为正确(或合格)若不一致则判为不正确(或不合格)。由此可以清楚的看出此过程是一个清晰的程序过程，此程序过程最适合于计算机完成。

此种方法的优点是显而易见的：简洁、有效、快速、可靠。

自动测试系统与传统手工测试比较最突出的优点；在于手工测试方法在测试时由于投资、人员培训等原因造成测试结果的不确定性是固有的。而自动测试系统可将不确定性降至最低。

㈠、方案框图： 印制电路板自动测试系统框图

㈡、所用到的测试仪器：

1、 工业控制机；

2、 中继控制器（将所用到的相关硬件有机的结合起来）；

3、开关矩阵（根据用户所须的测试通道和测量范围选定，能扩展）；

4、数字存储示波器

分辨率：100MHz 采样点：8位；

50MHz 采样点：12位；

3.125MHz 采样点：14位；

195KHz 采样点：16位；

采样速率：100MHz 10ns;

50MHz 20ns

灵敏度：200mV~80V(满刻度)

阻抗：1Mohm/30pF

耦合：AC/DC

带宽：DC~50MHz

存储深度：0~128K字节

5、任意波形发生器

分辨率：14位；

采样速率：0.01Hz~50MHz

存储深度：1~256K 字节

带宽：DC~2MHz

阻抗：50Ohm

耦合：DC

输出幅度：-12V~+12V

输出步骤：8192步

输出波形：方波、三角波、正玄波、DC、用户自定义

对称：1~99%

6、频率计20Hz~10MHz

7、数字多用表可测量温度、压力、功率、电流、电压等电工量。

8、逻辑分析仪

通道：24

门限电平：-1~+3V变化

触发输入：任意通道均可作为触发输入；

外部时钟：1个（最大25M Hz）

带宽：30MHz

阻抗：100Kom

最大输入电压：输入通过470Kohm电阻耦合，-5V~50V输入

采样速率：100Msa/s

存储深度：128K/每通道

触发方式：单次、普通、自动等

耦合：DC

三、方案的成熟性

此方案已成熟的应用于某日资专业电视机企业。应用于HDTV （高清晰数字彩色电视）的全线测试。配置按每条生产线2台共计4条成产线。同时备份2套已备生产量调节之用。

四、方案的经济性(国内著名家电企业)

基本情况；专业家电生产(电冰箱、空调、洗衣机、微波炉……)，10条生产线。不同品种要制作2-6台功能测试工装，每品种使用寿命为(磨损及品种淘汰)6-18个月，每年耗资约100-150万元(RMB)；每条生产线需配备约4名专业测试工装操作人员，每名操作人员须不停的培训新工装的使用方法和熟悉测试流程，因为测试结果需要操作人员判断正确与否。每台测试工装从设计到制作调试完成，全部要从头做起耗时、耗人、耗金钱。随着时间的推移，工装堆积如山。不同的工装尺寸外观千奇百怪，管理保养各不相同，维护及管理麻烦多多。

采用自动测试系统方案每条生产线配备2台，初期采购价格约为10万元(RMB)/台，当年的采购成本仅高于当年传统方案的采购成本30%，从第二年起针对不同品种仅需配备标准针床，每品种每台仅需500-1000元(RMB)。当年采购数量即使达到200台套，也不过10-20万元(RMB)。节约采购成本90%-95%，专职测试人员减少50%。由于方法的标准化和规范化，测试工装的设计和编程可由设计部门直接完成。生产部门仅需完成日常维护责任。责任清晰。由于测试结果的判断由电脑完成，对生产线的操作员工的培训大大化简，要求大大下降，甚至无需专业人员。标准针床的规格尺寸一致，便于存放和管理。此方案明确体现了好快多省的原则。