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ICT基本测试原理


ICT 基本测试原理 基本测试原理(FOR TR-518F) 1. 电阻测试原理:

1.1 固定电流源(constant Current)模式(mode0) 对于不同的电阻值,ICT 本身会自动限制一个适当的固定电流源做为测试的讯号源使用,如此才不会因 使用都的选择不当,因而产生过高的电压而烧坏被测元件,帮其测试方式为:提供一个适当的固定电流源 I,流 经被测电阻 R,再于被测电阻 R 两端,测量出 Vr,由于 Vr 及 I 已知,利用 Vr=IR 公式,即可得知被测电阻 R 值.

RANGE 1 欧姆~299.99 欧姆 300 欧姆~2.99K 欧姆 3K 欧姆~29.99K 欧姆 30K 欧姆~299.99K 欧姆 300K 欧姆~2.99M 欧姆 3M 欧姆~40M 欧姆

Current 5mA 500uA 50uA 5uA 0.5uA 0.1uA

1.2 低固定电流源(Low constant Current)模式(mode1) 该测试方法和上述固定电流源模式一样,只是在被测电阻于电路上若有并联(Parallel)着二极体(Diode)或 IC 保护二极体(IC Clamping Diode)时,对于该电阻两端测量电压值若超过 0.5V 至 0.7V 左右时,因二极体导 电的关系,该电阻两端电压将被维持在 0.5V~0.7V 左右,固无法量测出真正的 Vr 值,为解决此问题,只要将原 先的电流源降低一级即可.

RANGE 1 欧姆~299.99 欧姆 300 欧姆~2.99K 欧姆 3K 欧姆~29.99K 欧姆 30K 欧姆~299.99K 欧姆 300K 欧姆~2.99M 欧姆

Current 500uA 50uA 5uA 0.5uA 0.1uA

1.3 快速(High-Speed)测试模式(MODE2)

假如被测电阻并联一个 0.3uF 以上的电容时,若使用上述固定电流源测试时,需要花费很长的时间,让电 容充饱电荷,再去测量出 Vr 值,而得知 R 值,如此测试方法将增加 ICT 测试时间,为解决此问题,可以将固定 DC 电流源改为 0.2V DC 固定电压源,直接接于被测电阻两端,如此电容将会在短暂时间内使其 Ic=0,故电路上所 有电流将流经电阻 R.其测量方式为:提供一个 0.2V DC 电压源,当 Ic=0 时,再测试流经电阻两端的 Ir,因为 V=IrR,而 V 及 Ir 已知,即可得知电阻 R 的值. 1.4 交流相位(AC Phase)测试模式(MODE3,MODE4,MODE5)

由于电路设计关系,被测试电阻将会并联着电感等元件,对于此电阻值测量,若使用固定电流源方式测试, 电阻值将会偏低而无法测量出真正的电阻值,故使用 AC 电压源,利用相位角度的领先,及落后方式而得知被 测电阻值.故其测试方式为:提供一个适当频率的 AC 电压源 V,同时在被测电阻两端测量出 Iz,由于 V=Iz*Zrl, 因为 V 及 Iz 已知,故可得知 Zrl,又因为 R=Zrl*cosθ,而 Zrl 及 cosθ已知,故即可得知被测电阻 R 值.

SIGNAL 1KHz 10KHz 100KHz

RANGE(L) 600uH~60H 60uH~600mH 6uH~6mH

RANGE(R) 5 欧姆~300K 欧姆 5 欧姆~40K 欧姆 5 欧姆~4K 欧姆

2. 电容/电感测试原理:

2.1 固定 AC 电压源(Constant AC Voltage)测试模式(MODE0,MODE1,MODE2,MODE3) 对于不同阻抗的电容或电感,ICT 本身会自动选择一个适当频率(frequency)的 AC 电压源作为测试使用, 其频率计有:1KHz,10KHz,100KHz,1MHz,对于极小阻抗值的电容或电感将需要较高频率的 AC 电压源,再测 量被测元件两端的电压源,由于 V=Ic*Zc 或 V=Il*Zl,而 V 及 Ic 或 Il 已知,故得知 Zc=1/2π*f*C 或 Zl=2πfL, 又因 f 已知,故即可得知电容 C 或电感 L 值.

Debug MODE 0 1 2

Signal Source 1KHz 10KHz 100KHz

Capacitor Range 400pF~30uF 40pF~4uF 1pF~40nF

Inductor Range 6mH~60H 600mH 以下 6mH 以下

3

1MHz

1pF~300pF

1uH~60uH

ICT 后續之發展前景在 ICT 沒有辦法改善現有缺陷之狀況下,几乎無法成為測試之主流。只能成為最基本 之測試,目前對 ICT 之評價為測試 Open,short.一般都不會提到別的功能,因此可想而知。想依靠 ICT 獲得 高薪之可能性很低。個人建議學習一下 Agilent3070,依照業屆之評價,它的發展前景至少在 15 年內都將 處于上流測試系統中。至于飛針測試,個人了解不多,但依照行內他人提供之訊息,飛針測試無法使用于 量產,因此此處之發展機會相對比較少。 不過因為 Agilent3070 目前使用兩種操作系統,Windows2000/Unix。且此操作系統為 all English Revison. 在個人英語水平不高的狀況下,沒有半年的時間是無法做一些基本操作的。如果想成為高手,在有很好的 老師帶領的狀況下至少也需要一年到兩年或許更久。 ICT 在线测试原理 摘要:本文介绍在线测试的基本知识和基本原理。 1 慨述 1.1 定义 在线测试,ICT,In-Circuit Test,是通过对在线元器件的电性能及电气连接进行测试来检查生产制造缺陷 及元器件不良的一种标准测试手段。它主要检查在线的单个元器件以及各电路网络的开、短路情况,具有

操作简单、快捷迅速、故障定位准确等特点。 飞针 ICT 基本只进行静态的测试,优点是不需制作夹具,程序开发时间短。 针床式 ICT 可进行模拟器件功能和数字器件逻辑功能测试,故障覆盖率高,但对每种单板需制作专用的针 床夹具,夹具制作和程序开发周期长。

1.2 ICT 的范围及特点 检查制成板上在线元器件的电气性能和电路网络的连接情况。能够定量地对电阻、电容、电感、晶振等器 件进行测量,对二极管、三极管、光藕、变压器、继电器、运算放大器、电源模块等进行功能测试,对中 小规模的集成电路进行功能测试,如所有 74 系列、Memory 类、常用驱动类、交换类等 IC。 它通过直接对在线器件电气性能的测试来发现制造工艺的缺陷和元器件的不良。元件类可检查出元件值的 超差、失效或损坏,Memory 类的程序错误等。对工艺类可发现如焊锡短路,元件插错、插反、漏装,管 脚翘起、虚焊,PCB 短路、断线等故障。 测试的故障直接定位在具体的元件、器件管脚、网络点上,故障定位准确。对故障的维修不需较多专业知 识。采用程序控制的自动化测试,操作简单,测试快捷迅速,单板的测试时间一般在几秒至几十秒。

1。3 意义 在线测试通常是生产中第一道测试工序,能及时反应生产制造状况,利于工艺改进和提升。ICT 测试过的 故障板,因故障定位准,维修方便,可大幅提高生产效率和减少维修成本。因其测试项目具体,是现代化大 生产品质保证的重要测试手段之一。 ICT 测试理论做一些简单介绍

1 基本测试方法

1.1 模拟器件测试 利用运算放大器进行测试。由“A”点“虚地”的概念有: ∵Ix = Iref ∴Rx = Vs/ V0*Rref Vs、Rref 分别为激励信号源、仪器计算电阻。测量出 V0,则 Rx 可求出。 若待测 Rx 为电容、电感,则 Vs 交流信号源,Rx 为阻抗形式,同样可求出 C 或 L。

1.2 隔离(Guarding) 上面的测试方法是针对独立的器件,而实际电路上器件相互连接、相互影响,使 Ix 笽 ref,测试时必须加 以隔离(Guarding) 。隔离是在线测试的基本技术。 在上电路中,因 R1、R2 的连接分流,使 Ix 笽 ref ,Rx = Vs/ V0*Rref 等式不成立。测试时,只要使 G 与

F 点同电位,R2 中无电流流过,仍然有 Ix=Iref,Rx 的等式不变。将 G 点接地,因 F 点虚地,两点电位相 等,则可实现隔离。实际实用时,通过一个隔离运算放大器使 G 与 F 等电位。ICT 测试仪可提供很多个隔 离点,消除外围电路对测试的影响。

1.2 IC 的测试 对数字 IC,采用 Vector(向量)测试。向量测试类似于真值表测量,激励输入向量,测量输出向量,通过 实际逻辑功能测试判断器件的好坏。 如:与非门的测试 对模拟 IC 的测试,可根据 IC 实际功能激励电压、电流,测量对应输出,当作功能块测试。

2 非向量测试 随着现代制造技术的发展,超大规模集成电路的使用,编写器件的向量测试程序常常花费大量的时间,如 80386 的测试程序需花费一位熟练编程人员近半年的时间。SMT 器件的大量应用,使器件引脚开路的故障 现象变得更加突出。为此各公司非向量测试技术,Teradyne 推出 MultiScan;GenRad 推出的 Xpress 非向 量测试技术。

2.1 DeltaScan 模拟结测试技术 DeltaScan 利用几乎所有数字器件管脚和绝大多数混合信号器件引脚都有的静电放电保护或寄生二极管, 对被测器件的独立引脚对进行简单的直流电流测试。当某块板的电源被切断后,器件上任何两个管脚的等 效电路如下图中所示。 1 在管脚 A 加一对地的负电压,电流 Ia 流过管脚 A 之正向偏压二极管。测量流过管脚 A 的电流 Ia。 2 保持管脚 A 的电压,在管脚 B 加一较高负电压,电流 Ib 流过管脚 B 之正向偏压二极管。由于从管脚 A 和管脚 B 至接地之共同基片电阻内的电流分享,电流 Ia 会减少。 3 再次测量流过管脚 A 的电流 Ia。 如果当电压被加到管脚 B 时 Ia 没有变化 (delta) 则一定存在连接问题。 , DeltaScan 软件综合从该器件上许多可能的管脚对得到的测试结果,从而得出精确的故障诊断。信号管脚、 电源和接地管脚、基片都参与 DeltaScan 测试,这就意味着除管脚脱开之外,DeltaScan 也可以检测出器 件缺失、插反、焊线脱开等制造故障。 GenRad 类式的测试称 Junction Xpress。其同样利用 IC 内的二极管特性,只是测试是通过测量二极管的 频谱特性(二次谐波)来实现的。 DeltaScan 技术不需附加夹具硬件,成为首推技术。

2.2 FrameScan 电容藕合测试 FrameScan 利用电容藕合探测管脚的脱开。每个器件上面有一个电容性探头,在某个管脚激励信号,电容 性探头拾取信号。如图所示: 1 夹具上的多路开关板选择某个器件上的电容性探头。 2 测试仪内的模拟测试板(ATB)依次向每个被测管脚发出交流信号。

3 电容性探头采集并缓冲被测管脚上的交流信号。 4 ATB 测量电容性探头拾取的交流信号。如果某个管脚与电路板的连接是正确的,就会测到信号;如果该 管脚脱开,则不会有信号。 GenRad 类式的技术称 Open Xpress。原理类似。 此技术夹具需要传感器和其他硬件,测试成本稍高。 3 Boundary-Scan 边界扫描技术 ICT 测试仪要求每一个电路节点至少有一个测试点。但随着器件集成度增高,功能越来越强,封装越来越 小,SMT 元件的增多,多层板的使用,PCB 板元件密度的增大,要在每一个节点放一根探针变得很困难, 为增加测试点,使制造费用增高;同时为开发一个功能强大器件的测试库变得困难,开发周期延长。为此, 联合测试组织(JTAG)颁布了 IEEE1149.1 测试标准。 IEEE1149.1 定义了一个扫描器件的几个重要特性。首先定义了组成测试访问端口(TAP)的四(五)个管 脚:TDI、TDO、TCK、TMS, (TRST) 。测试方式选择(TMS)用来加载控制信息;其次定义了由 TAP 控制器支持的几种不同测试模式,主要有外测试(EXTEST) 、内测试(INTEST) 、运行测试(RUNTEST) ; 最后提出了边界扫描语言 (Boundary Scan Description Language) BSDL 语言描述扫描器件的重要信息, , 它定义管脚为输入、输出和双向类型,定义了 TAP 的模式和指令集。 具有边界扫描的器件的每个引脚都和一个串行移位寄存器(SSR)的单元相接,称为扫描单元,扫描单元 连在一起构成一个移位寄存器链,用来控制和检测器件引脚。其特定的四个管脚用来完成测试任务。 将多个扫描器件的扫描链通过他们的 TAP 连在一起就形成一个连续的边界寄存器链,在链头加 TAP 信号 就可控制和检测所有与链相连器件的管脚。这样的虚拟接触代替了针床夹具对器件每个管脚的物理接触, 虚拟访问代替实际物理访问,去掉大量的占用 PCB 板空间的测试焊盘,减少了 PCB 和夹具的制造费用。 作为一种测试策略,在对 PCB 板进行可测性设计时,可利用专门软件分析电路网点和具扫描功能的器件, 决定怎样有效地放有限数量的测试点,而又不减低测试覆盖率,最经济的减少测试点和测试针。 边界扫描技术解决了无法增加测试点的困难,更重要的是它提供了一种简单而且快捷地产生测试图形的方 法,利用软件工具可以将 BSDL 文件转换成测试图形,如 Teradyne 的 Victory,GenRad 的 Basic Scan 和 Scan Path Finder。解决编写复杂测试库的困难。 用 TAP 访问口还可实现对如 CPLD、 FPGA、 Flash Memroy 的在线编程 (In-System Program 或 On Board Program) 。 4 Nand-Tree Nand-Tree 是 Inter 公司发明的一种可测性设计技术。在我司产品中,现只发现 82371 芯片内此设计。描 述其设计结构的有一一般程*.TR2 的文件,我们可将此文件转换成测试向量。 ICT 测试要做到故障定位准、测试稳定,与电路和 PCB 设计有很大关系。原则上我们要求每一个电路网络 点都有测试点。电路设计要做到各个器件的状态进行隔离后,可互不影响。对边界扫描、Nand-Tree 的设 计要安装可测性要求。


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