Электронное испытательное оборудование

Электронное испытательное оборудование используется для создания сигналов и получения ответов от тестируемых электронных устройств (DUT). Таким образом можно подтвердить правильную работу ИУ или отследить неисправности устройства. Использование электронного испытательного оборудования необходимо для любой серьезной работы с электронными системами.

Практическая разработка и сборка электроники требует использования множества различных видов электронного испытательного оборудования, начиная от очень простого и недорогого (например, контрольной лампы, состоящей только из лампочки и измерительного провода) до чрезвычайно сложного и сложного, такого как автоматическое испытательное оборудование. (ЕЛ). ATE часто включает в себя многие из этих инструментов в реальной и смоделированной форме.

Как правило, при разработке схем и систем необходимо более совершенное испытательное оборудование, чем при проведении производственных испытаний или устранении неисправностей существующих производственных установок в полевых условиях. ^{[ нужна ссылка ]}

Типы испытательного оборудования

Базовое оборудование

Коммерческий цифровой вольтметр Keysight проверяет прототип

Следующие элементы используются для базового измерения напряжений, токов и компонентов в тестируемой цепи.

Вольтметр (измеряет напряжение )
Омметр (измеряет сопротивление )
Амперметр , например гальванометр или миллиамперметр (измеряет ток )
Мультиметр, например, VOM (вольт-ом-миллиамперметр) или DMM (цифровой мультиметр) (измеряет все вышеперечисленное)
Измеритель LCR - измеритель индуктивности (L), емкости (C) и сопротивления (R) (измерение значений LCR)

Для стимулирования тестируемой цепи используются:

Ниже анализируется реакция тестируемой схемы:

Осциллограф (отображает изменение напряжения с течением времени)
Частотомер (Измеряет частоту )

И соединяем все это вместе:

Тестовые зонды

Передовое или менее часто используемое оборудование

Метры

Соленоидный вольтметр ( Вигги )
Измерительные клещи (датчик тока)
Мост Уитстона (точно измеряет сопротивление )
Измеритель емкости (Измеряет емкость )
LCR-метр (измеряет индуктивность , емкость , сопротивление и их комбинации)
Измеритель ЭДС (измеряет электрические и магнитные поля)
Электрометр (измеряет напряжение, иногда даже небольшое, за счет эффекта заряда )

Зонды

Мультиметр со встроенным зажимом. Нажатие большой кнопки внизу открывает нижнюю губку зажима, позволяя разместить зажим вокруг проводника (провода). В зависимости от датчика некоторые из них могут измерять как переменный, так и постоянный ток.

Анализаторы

Логический анализатор (тестирует цифровые схемы )
Анализатор спектра (СА) (измеряет спектральную энергию сигналов)
Анализатор протоколов (тестирует функциональность, производительность и соответствие протоколов)
Векторный анализатор сигналов (VSA) (похож на SA, но может также выполнять множество других полезных функций цифровой демодуляции)
Рефлектометр во временной области (проверяет целостность длинных кабелей)
Измеритель кривой полупроводников

Устройства генерации сигналов

Генератор сигналов обычно различается по диапазону частот (например, звуковые или радиочастоты) или типу формы сигнала (например, синусоидальный, прямоугольный, пилообразный, линейно изменяющийся, свипируемый, модулированный и т. д.)
Синтезатор частот
Генератор функций
Генератор цифровых шаблонов
Генератор импульсов
Сигнальный инжектор ^[1]

Разные устройства

Усреднитель товарных вагонов
Тестер непрерывности
Кабельный тестер
Тестер Хипот
Анализатор сети (используется для определения характеристик компонентов электрической сети)
Тестовый свет
Тестер транзисторов
Тестер для трубок
Источник-измеритель (SMU), испытательный инструмент, способный одновременно подавать питание и измерять напряжение или ток.

Платформы

Keithley Instruments серии 4200-CVU — Keithley Instruments Series 4200 CVU

В настоящее время для настройки автоматизированных электронных контрольно-измерительных систем широко используются несколько модульных платформ электронных приборов. Эти системы широко используются для входного контроля, обеспечения качества и производственных испытаний электронных устройств и узлов. Стандартные коммуникационные интерфейсы связывают источники сигналов с измерительными приборами в стоечных системах или системах на базе шасси/мэйнфреймов, часто под управлением специального программного приложения, работающего на внешнем ПК.

ГПИБ/IEEE-488

Интерфейсная шина общего назначения ( GPIB ) — это стандартный параллельный интерфейс IEEE-488 (стандарт, созданный Институтом инженеров по электротехнике и электронике ), используемый для подключения датчиков и программируемых инструментов к компьютеру. GPIB — это цифровой 8-битный параллельный интерфейс связи, способный обеспечить скорость передачи данных более 8 Мбайт/с. Он позволяет последовательно подключать до 14 приборов к системному контроллеру с помощью 24-контактного разъема. Это один из наиболее распространенных интерфейсов ввода-вывода, присутствующих в приборах, который разработан специально для приложений управления приборами. Спецификации IEEE-488 стандартизировали эту шину и определили ее электрические, механические и функциональные характеристики, а также определили ее основные правила связи программного обеспечения. GPIB лучше всего подходит для промышленных применений, где требуется надежное соединение для управления прибором.

Оригинальный стандарт GPIB был разработан в конце 1960-х годов компанией Hewlett-Packard для подключения и управления программируемыми приборами, производимыми компанией. Внедрение цифровых контроллеров и программируемого испытательного оборудования создало потребность в стандартном высокоскоростном интерфейсе для связи между приборами и контроллерами различных производителей. В 1975 году IEEE опубликовал стандарт ANSI/IEEE 488–1975 «Стандартный цифровой интерфейс IEEE для программируемых приборов», который содержал электрические, механические и функциональные характеристики интерфейсной системы. Впоследствии этот стандарт был пересмотрен в 1978 г. (IEEE-488.1) и 1990 г. (IEEE-488.2). Спецификация IEEE 488.2 включает Стандартные команды для программируемых приборов (SCPI), которые определяют конкретные команды, которым должен подчиняться каждый класс приборов. SCPI обеспечивает совместимость и возможность настройки этих инструментов.

Шина IEEE-488 уже давно пользуется популярностью, поскольку она проста в использовании и использует преимущества большого выбора программируемых инструментов и стимулов. Однако большие системы имеют следующие ограничения:

Емкость разветвления драйвера ограничивает систему до 14 устройств плюс контроллер.
Длина кабеля ограничивает расстояние между контроллером и устройством до двух метров на устройство или до 20 метров в целом, в зависимости от того, что меньше. Это создает проблемы передачи данных в системах, расположенных в помещении, или в системах, требующих удаленных измерений.
Первичные адреса ограничивают систему до 30 устройств с первичными адресами. Современные инструменты редко используют вторичные адреса, поэтому размер системы ограничен 30 устройствами. ^[2]

Расширения локальной сети для приборов

Стандарт LXI (LXI) определяет протоколы связи для приборов и систем сбора данных, использующих Ethernet. Эти системы основаны на небольших модульных приборах, использующих недорогую локальную сеть открытого стандарта (Ethernet). Приборы, совместимые с LXI, обладают преимуществами размера и интеграции модульных приборов без ограничений по стоимости и форм-фактору, присущих архитектурам карточных каркасов. Благодаря использованию связи Ethernet стандарт LXI обеспечивает гибкую компоновку, высокоскоростной ввод-вывод и стандартизированное использование подключения к локальной сети в широком спектре коммерческих, промышленных, аэрокосмических и военных приложений. Каждый LXI-совместимый прибор включает в себя драйвер сменного виртуального прибора (IVI) для упрощения связи с приборами, не поддерживающими LXI, поэтому LXI-совместимые устройства могут взаимодействовать с устройствами, которые сами не являются LXI-совместимыми (т. е. с приборами, использующими GPIB, VXI, PXI, и т. д.). Это упрощает создание и эксплуатацию гибридных конфигураций приборов.

В приборах LXI иногда используются сценарии с использованием встроенных процессоров тестовых сценариев для настройки приложений тестирования и измерений. Инструменты на основе сценариев обеспечивают архитектурную гибкость, повышенную производительность и снижение затрат для многих приложений. Сценарии расширяют преимущества инструментов LXI, а LXI предлагает функции, которые одновременно активируют и улучшают сценарии. Хотя текущие стандарты LXI для приборов не требуют, чтобы инструменты были программируемыми или реализовывали сценарии, некоторые функции спецификации LXI предусматривают программируемые инструменты и обеспечивают полезную функциональность, которая расширяет возможности написания сценариев на инструментах, совместимых с LXI. ^[3]

Расширения VME для приборов

Расширения VME для приборов (VXI) — это электрический и механический стандарт, используемый в основном с автоматическим испытательным оборудованием (ATE). VXI позволяет оборудованию разных производителей работать вместе в общей среде управления и компоновки. VPX (также известный как VITA 46) — это стандарт ANSI, основанный на VMEbus с поддержкой коммутируемой структуры с использованием высокоскоростного разъема. VXI сочетает в себе спецификации VMEbus с функциями интерфейсной шины общего назначения (GPIB) для удовлетворения потребностей измерительных приложений. Также могут быть доступны другие технологии для контроллеров и процессоров VME, VPX и VXI.

Выбор шинных интерфейсов и адаптеров VME, VPX и VXI требует анализа доступных технологий. В оригинальной шине VME (VMEbus) используются Eurocards, прочные печатные платы, которые для обеспечения долговечности имеют 96-контактный разъем вместо краевого разъема. VME64 — это расширенная версия VMEbus, обеспечивающая передачу и адресацию 64-битных данных. Функции VME64 включают асинхронную передачу данных, диапазон адресации от 16 до 40 бит, ширину пути данных от 8 до 64 бит и пропускную способность 80 Мбит/с. Расширенный VME64 (VME64x) — это улучшенная версия исходной шины VMEbus, которая имеет семейство 160-контактных разъемов, контакты питания 3,3 В, полосу пропускания до 160 Мбит/с, ручки блокировки инжектора/эжектора и возможность горячей замены. VME160 передает данные со скоростью 160 Мбит/с. VME320 передает данные со скоростью 320 Мбит/с. VXI сочетает в себе спецификации VMEbus с функциями интерфейсной шины общего назначения (GPIB) для удовлетворения потребностей измерительных приложений. Также доступны шинные интерфейсы VME, VPX и VXI и адаптеры для приложений VPX. ^[4]

Расширения PCI для приборостроения

PCI eXtensions for Instrumentation ( PXI ) — это периферийная шина, специализированная для систем сбора данных и управления в реальном времени. Представленный в 1997 году, PXI использует форм-факторы CompactPCI 3U и 6U и добавляет линии запуска, локальную шину и другие функции, подходящие для измерительных приложений. Спецификации аппаратного и программного обеспечения PXI разрабатываются и поддерживаются PXI Systems Alliance. ^[5] Более 50 производителей по всему миру производят оборудование PXI. ^[6]

Универсальный последовательный автобус

Универсальная последовательная шина ( USB ) соединяет периферийные устройства, такие как клавиатуры и мыши, с ПК. USB представляет собой шину Plug and Play , которая может обслуживать до 127 устройств на одном порту и имеет теоретическую максимальную пропускную способность 480 Мбит/с (высокоскоростной USB, определенный спецификацией USB 2.0). Поскольку порты USB являются стандартными функциями ПК, они являются естественным развитием традиционной технологии последовательного порта. Однако он не получил широкого распространения при создании промышленных испытательных и измерительных систем по нескольким причинам (например, USB-кабели редко бывают промышленного класса, чувствительны к шуму, не прикреплены жестко и поэтому довольно легко отсоединяются, а максимальное расстояние между контроллером и устройство ограничено несколькими метрами). Как и некоторые другие соединения, USB в основном используется для приложений в лабораторных условиях, которые не требуют надежного подключения к шине.

РС-232

RS-232 — это спецификация последовательной связи, популярная в аналитических и научных приборах, а также для управления периферийными устройствами, такими как принтеры. В отличие от GPIB, с интерфейсом RS-232 возможно подключение и управление одновременно только одним устройством. RS-232 также является относительно медленным интерфейсом с типичной скоростью передачи данных менее 20 кБ/с. RS-232 лучше всего подходит для лабораторных приложений, поскольку предполагает более медленное и менее надежное соединение.

Тестовые процессоры сценариев и шина расширения каналов

Одна из последних разработанных платформ тестовых систем использует приборы, оснащенные встроенными процессорами тестовых сценариев в сочетании с высокоскоростной шиной. При таком подходе один «главный» прибор запускает тестовый сценарий (небольшую программу), который управляет работой различных «ведомых» приборов в испытательной системе, с которыми он связан через высокоскоростную синхронизацию триггеров по локальной сети и шина межблочной связи. Сценарии — это написание программ на языке сценариев для координации последовательности действий.

Этот подход оптимизирован для передачи небольших сообщений, характерных для приложений тестирования и измерений. Благодаря очень небольшим сетевым нагрузкам и скорости передачи данных 100 Мбит/с, в реальных приложениях он значительно быстрее, чем GPIB и 100BaseT Ethernet.

Преимущество этой платформы заключается в том, что все подключенные приборы ведут себя как одна тесно интегрированная многоканальная система, поэтому пользователи могут с минимальными затратами масштабировать свою испытательную систему в соответствии с требуемым количеством каналов. Система, сконфигурированная на платформе этого типа, может выступать в качестве автономного комплексного решения для измерений и автоматизации, при этом главный блок контролирует источники, измерения, решения о прохождении/неудаче, управление потоком последовательности испытаний, группирование, а также обработчик компонентов или щуп. Поддержка выделенных линий запуска означает, что синхронные операции между несколькими приборами, оснащенными встроенными процессорами тестовых сценариев, которые связаны этой высокоскоростной шиной, могут быть достигнуты без необходимости дополнительных соединений запуска. ^[7]

Переключение испытательного оборудования

Добавление высокоскоростной системы переключения в конфигурацию тестовой системы позволяет проводить более быстрое и экономически эффективное тестирование нескольких устройств и предназначено для уменьшения как ошибок тестирования, так и затрат. Проектирование коммутационной конфигурации тестовой системы требует понимания коммутируемых сигналов и выполняемых тестов, а также доступных форм-факторов коммутационного оборудования.

См. также

Перечень электрического и электронного измерительного оборудования
Натяжение нагрузки — разговорный термин, применяемый к процессу систематического изменения импеданса тестируемого устройства.

Ссылки

^ «Цепь сигнального инжектора» . Проверено 3 июня 2018 г.
^ ИКС Электроника. Расширение шины GPIB . Дата обращения 29 декабря 2009 г.
^ Франклин, Пол и Тодд А. Хейс. LXI-соединение. Преимущества LXI и сценариев. Июль 2008 г. Проверено 5 января 2010 г.
^ «Информация об интерфейсах и адаптерах шин VME, VPX и VXI» . Проверено 3 июня 2021 г.
^ Альянс систем PXI. Технические характеристики. Архивировано 2 сентября 2010 г. на Wayback Machine . Проверено 30 декабря 2009 г.
^ Альянс систем PXI. Технические характеристики. Архивировано 5 сентября 2010 г. на сайте Wayback Machine. Проверено 30 декабря 2009 г.
^ Сигой, Дейл. Журнал НИОКР. Smart Instruments идет в ногу с меняющимися потребностями в области исследований и исследований ( по состоянию на 4 января 2009 г.).

Внешние ссылки

61 Консорциум
Стандарт 1588 NIST
ИКС Электроника. «Учебное пособие по GPIB 101A о шине GPIB». , Проверено 29 декабря 2009 г.
[1]
United Testing Systems Inc.

[1] «Цепь сигнального инжектора» . Проверено 3 июня 2018 г.

[2] ИКС Электроника. Расширение шины GPIB . Дата обращения 29 декабря 2009 г.

[3] Франклин, Пол и Тодд А. Хейс. LXI-соединение. Преимущества LXI и сценариев. Июль 2008 г. Проверено 5 января 2010 г.

[4] «Информация об интерфейсах и адаптерах шин VME, VPX и VXI» . Проверено 3 июня 2021 г.

[5] Альянс систем PXI. Технические характеристики. Архивировано 2 сентября 2010 г. на Wayback Machine . Проверено 30 декабря 2009 г.

[6] Альянс систем PXI. Технические характеристики. Архивировано 5 сентября 2010 г. на сайте Wayback Machine. Проверено 30 декабря 2009 г.

[7] Сигой, Дейл. Журнал НИОКР. Smart Instruments идет в ногу с меняющимися потребностями в области исследований и исследований ( по состоянию на 4 января 2009 г.).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]