簡介
電路板測試系統(PTS,Pcb Test System)是指在計算機的控制下,能自動完成激勵、測量、數據處理、顯示或輸出測試結果的一類系統的統稱。電路板測試用於完成對被測Pcb的性能測試,根據對測試結果的分析、對故障的診斷與定位也可擴展成為診斷系統。電路板測試測試系統具有高速度、高精度、多功能、多參數和寬測量範圍等諸多特點。而計算機技術、微電子技術、電子測量技術是建立電路板測試的三大基石。
分類
電路板測試按測試對象分為:專用電路板測試系統和通用電路板測試系統。
專用電路板測試系統:是針對具體PCB的測試任務或具體測試對象而研製的測試系統。常按測試對象命名,如BTS控制板測試,遙控器電路板測試,電能表電路板測試等。
通用電路板測試:是針對一定領域和被測PCB而研製的電路板測試系統。如Teradyne的C3065系列電路板測試機可以完成空間實驗室的納安級電路板的測試,以及HBM公司的SmartA2000電路板測試系統等都屬於通用電路板測試範疇。
組成
電路板測試系統(PTS)由三大部分組成:測試機台,測試軟體,測試程式。
測試機台:用來完成測試任務的全部硬體和相應作業系統軟體的總稱。如機櫃、各種測試儀器、測量控制計算機等都是。
測試軟體:與被測電路板及其測試任務密切相關的專用測試設備和專用測試軟體的總稱。如器件專用測試軟體,組件專用測試接口適配器(包括接口裝置、緊固件及電纜),被測電路板所需的各種檔案。
測試程式:開發測試軟體需用到一系列的工具,這些工具總稱為測試程式,又稱序列配置檔案,如國外的ARINC公司的SMAR管理器,國內的東方信標的GPTE配置集,厚德公司的HOUDECOM序列管理器,都屬於測試程式。
國外從20世紀初就開始研電路板測試系統,起初主要套用于軍事領域。據統計採用電路板測試後,可以使裝備的測試效率提高10倍以上,在其全壽命周期內節省費用20%以上。鑒於電路板測試在生產維護中的卓越功能,世界各國都投入研製各自的電路板測試技術,促進了這一行業的飛速發展。正在興起的面向對象技術,也得到廣闊套用,這直接促生了一種新的語言ATLAS,已經在美國的CASS、法國的的ATEC、以色列的RADA得到工程套用。
架構
測控計算機早期的自動測試系統多採用小型機和工作站,隨著現代PC性能的大幅提高,已遠遠高出以前小型機的性能,現在趨向於採用廣為普及的現代PC(又稱外掛式處理器),這樣便於利用計算機技術發展的最新成果,容易更新升級。為滿足電路板測試的小型化以及攜帶型測試系統的要求,還研製出了基於vxi匯流排和PXI匯流排的嵌入式PC,可直接插入VXI機箱或PXI機箱,使測試系統結構更緊湊,外形更小巧。採用外掛式處理器集成系統時,可以採用MXI-VXI或MXI-PXI匯流排、GPIB匯流排、IEEE-1394(俗稱火線)匯流排、USB通過串列匯流排等多種方式與VXI或PXI機箱通信,這幾種通信方式各有優缺點,具體選擇何種通信方式需考慮成本、數據傳輸速率及它們各自的物理機械特性等因素。
作業系統可供電路板測試選擇的作業系統很多,例如UNIX、OS、Windows、Solaris等,選擇作業系統時受限於硬體設備的支持、程式人員的技術水平、作業系統的普及程度和作業系統本身特點等諸多因素,現在趨於採用廣為普及的Windows作業系統。
匯流排技術電路板測試技術的發展與儀器控制匯流排的發展永遠是密切相關的,儀器控制匯流排的每一次更新都促進電路板測試技術的更新。目前的儀器控制匯流排有GPIB匯流排、VXI匯流排和PXI匯流排三種,它們是發展過程中依次出現的匯流排技術,代表著電路板測試技術的發展歷程。GPIB匯流排是早期出現的儀器接口控制匯流排,多用於現在常見的台式儀器上,採用該匯流排集成的系統體積大、數據傳輸速率低(最大數據傳輸速率為1MB/s)且同一系統匯流排上最多可連15台儀器。VXI匯流排是VME工業計算機匯流排向儀器擴展後形成的計算機匯流排,採用該匯流排的系統的體積、通信速率介於GPIB匯流排系統和PXI匯流排系統之間,成本卻是最高的。PXI匯流排是Compact PCI工業計算機匯流排向儀器擴展後形成的計算機匯流排,採用該匯流排的系統的體積最小,通信速率是比較高,而成本居中。PXI匯流排直接利用計算機PCI匯流排的技術成果,吸收了VXI匯流排的優點。總的來說,VXI匯流排儀器和PXI匯流排儀器性能相當,VXI匯流排儀器成本高,PXI匯流排儀器正在迅速發展過程中,現在多採用PXI匯流排集成系統。
接口技術目前針對不同電路板的的測試,已出現多種通用接口標準。如商用領域的ARINC,軍工領域的CASS,航空領域的MATE等。在商業領域大量使用的ARINC接口目前發展較快,指令完備,但成本較高,適用於大、中型企業和機構的使用。
目前電路板測試已經向通用化、標準化、開放式、模組化、系列化的方向發展,相關技術發展也緊跟世界高新技術保持同步,充分利用了工業界多年來所取得的成果,成為跨學科、跨領域、跨專業的一門綜合技術學科。