韓熔
不同型號(hào)的電路維修測(cè)試儀硬件會(huì)有所差異——電路規(guī)模、主要技術(shù)指標(biāo)等等。如果不了解這些差異如何影響測(cè)試功能，難免在選型時(shí)感到困惑。本文僅討論電路維修測(cè)試儀各硬件組成部分對(duì)主要測(cè)試功能的影響，可一定程度作為選型參考。
1．模擬通道
a. 模擬通道的數(shù)量
ASA（VI）曲線測(cè)試時(shí)，模擬通道負(fù)責(zé)把模擬測(cè)試信號(hào)送到器件不同管腳，從而支持使用測(cè)試夾、測(cè)試適配器，在數(shù)秒、數(shù)十秒鐘內(nèi)測(cè)試成百上千條曲線，大大提高測(cè)試效率。沒有模擬通道的測(cè)試儀，只能用探棒逐腳測(cè)試。
模擬通道主要用于以下場合：
- 在線測(cè)試（電路板上）IC的管腳ASA曲線。在線測(cè)試需要使用測(cè)試夾連接測(cè)試通道與器件管腳。主要因?yàn)槿狈m當(dāng)?shù)臏y(cè)試夾，40個(gè)通道即可；
- 離線測(cè)試（脫離電路板的）IC的管腳ASA曲線（有人叫做疑難器件測(cè)試）。通道數(shù)需不小于最大器件管腳數(shù)；
- 通過電路板外接插件，快速測(cè)試電路板上接口器件的ASA曲線。通道數(shù)最好多于電路板插件腳數(shù)。
b.模擬通道屬性
目前的匯能電路維修測(cè)試儀有單屬性、雙屬性兩種。需要使用雙屬性通道的場合：
- 支持ASA曲線的“多端口”測(cè)試方式。也叫做“矩陣式”、“交叉管腳”、“轉(zhuǎn)移參考點(diǎn)”測(cè)試方式；
- 支持ASA曲線測(cè)試中的“動(dòng)態(tài)參考”（匯能專有技術(shù)。正在申請(qǐng)發(fā)明專利）；
- 支持“軟件設(shè)置參考腳”。
- 支持IC“疑似故障度”技術(shù)（正在申請(qǐng)發(fā)明專利）。
c.模擬通道電壓范圍
- 測(cè)試IC的管腳ASA曲線時(shí)，幅度通常在大于實(shí)際工作電壓，小于最大額定電壓之間，所以最大15V可滿足絕大部分要求；
- 測(cè)試模擬IC功能，數(shù)字/模擬IC參數(shù)時(shí)，可能會(huì)需要更寬的電壓范圍。
2．模擬信號(hào)發(fā)生
a. 信號(hào)幅度和電壓分檔
測(cè)試ASA曲線時(shí)，幅度和電壓分檔滿足測(cè)試3V、5V、12V的電壓系列器件的要求即可�！秴R能》電路在線維修測(cè)試儀測(cè)試儀有256個(gè)檔，是為了滿足IC參數(shù)測(cè)試、在線測(cè)試RCL等的要求。
b.模擬信號(hào)頻率
測(cè)試ASA曲線時(shí)電路板不加電。不加電的情況下，IC就是一堆PN結(jié)的串并聯(lián)，所以電路結(jié)點(diǎn)僅由PN結(jié)、電阻、電容、電感組成。PN結(jié)的VI關(guān)系為  ，與頻率無關(guān)；電容、電感是頻率相關(guān)的，使用表明，頻率在1Hz到數(shù)百Hz即可滿足ASA曲線測(cè)試的要求。最常用的在數(shù)十到一、兩百赫茲。
其它類型測(cè)試或許需要更高的頻率。但這種電路維修測(cè)試儀使用的萬用表探棒、普通扁平電纜等低頻測(cè)試工具，限制了它支持較高（例如上兆）測(cè)試頻率。
3．精密直流參數(shù)測(cè)試電路
直流參數(shù)測(cè)試對(duì)維修中常碰到的拆機(jī)件、水貨等，有更好的檢測(cè)效果。該電路專門用于支持IC直流參數(shù)測(cè)試。目前僅《匯能》電路維修測(cè)試系統(tǒng) Ver6.0（升級(jí)前為3.0）系列包括的測(cè)試儀具有這部分硬件。
《匯能》電路維修測(cè)試儀的精密直流測(cè)試單元能夠處理毫伏級(jí)電壓、微安級(jí)電流，通過模擬通道施加在被測(cè)器件管腳上，實(shí)現(xiàn)參數(shù)測(cè)試。
ASA（VI）曲線測(cè)試不需要這部分硬件，但是ASA曲線不能檢測(cè)器件參數(shù)。這一點(diǎn)其實(shí)不難理解：器件參數(shù)只有在加電時(shí)才存在，而ASA測(cè)試不加電，你無法測(cè)試不存在的東西。例如器件的負(fù)載能力大小，僅僅通過ASA測(cè)試，檢測(cè)輸出晶體管的PN結(jié)特征曲線形狀是看不出來的。只有給器件加電，讓器件實(shí)際驅(qū)動(dòng)負(fù)載才行。我們將專文討論這個(gè)問題。
4. 數(shù)字通道
數(shù)字通道主要用于支持?jǐn)?shù)字器件功能測(cè)試，僅處理高、低電平（對(duì)應(yīng)于邏輯1、邏輯0），一般還具有高阻態(tài)。
a. 數(shù)字通道電壓范圍
在實(shí)際測(cè)試時(shí)，測(cè)試代碼中的0和1被轉(zhuǎn)換成具體電壓值。這個(gè)電壓值與數(shù)字器件的工作電壓相關(guān)。對(duì)于5V TTL系列，0定義為大于0V小于0.8V的電壓；1定義為大于2.4V小于5V的電壓。類似的，有5V CMOS系列、12V 系列、3V系列、EIA（±12V）系列，各自有相應(yīng)的信號(hào)電壓標(biāo)準(zhǔn)。
1）5V通道
通道輸出、輸入的高低電壓范圍，滿足5V TTL和5V CMOS的標(biāo)準(zhǔn)。例如《匯能》測(cè)試儀的HN1600系列，以及市面上大多數(shù)的其它電路維修測(cè)試儀；
2）全電平通道
指通道高低電壓范圍可以設(shè)置，能夠支持測(cè)試各種電壓系列標(biāo)準(zhǔn)。例如《匯能》測(cè)試儀的HN2600系列，電平范圍可設(shè)置為滿足測(cè)試3.3V系列至±12V系列的標(biāo)準(zhǔn) ；
3）組合通道
由于全電平通道比較復(fù)雜，固定電平通道相對(duì)簡單，有的測(cè)試儀把多種固定電平通道組裝在一起，切換使用。這樣雖然增加了硬件規(guī)模，但設(shè)計(jì)上較為簡單。例如，40個(gè)5V通道和40個(gè)12V通道組合在一起，可測(cè)試最多40腳的5V和12V器件。
b. 數(shù)字通道數(shù)
現(xiàn)在的《匯能》電路維修測(cè)試儀都是40個(gè)通道。以前有80個(gè)通道的，后來停產(chǎn)了。原因何在呢？下面的討論也回答了這個(gè)問題。
實(shí)現(xiàn)數(shù)字器件功能測(cè)試要求滿足三個(gè)條件：
- 通道數(shù)不少于被測(cè)器件管腳數(shù)；
- 器件功能必須是已知的
- 器件功能必須是可（有效）描述的。
數(shù)字器件種類很多，主要限于條件2、3，僅在邏輯器件（以74、4000等系列為代表）上應(yīng)用較為成功。邏輯器件（74系列）中有極少數(shù)超過40腳的型號(hào)。不過隨著IC發(fā)展，電路板上的邏輯器件所占比例已經(jīng)不大，超過40腳的型號(hào)更是罕見，基本不用考慮。
另一個(gè)稱為“LSI器件測(cè)試功能”也用到數(shù)字通道。該功能是《匯能》電路維修測(cè)試儀于上世紀(jì)90 年代率先實(shí)現(xiàn)的，主要測(cè)試Z80、6502、8255等CPU及相關(guān)外圍器件（上世紀(jì)70、80年代非常流行，絕大多數(shù)40腳以下，但有超過40腳的封裝）。主要是限于條件3，效果不夠好，隨著Z80等器件逐步被淘汰，在最新的測(cè)試系統(tǒng)中，已經(jīng)放棄了這一測(cè)試功能。
以上說明《匯能》電路電路維修測(cè)試儀設(shè)置40個(gè)數(shù)字通道的考慮。不過仍有人認(rèn)為應(yīng)該設(shè)置更多數(shù)字通道，并列舉了一些超過40腳器件，仔細(xì)看一下，還是那些早期的、很少見的邏輯器件，以及早已退出應(yīng)用的LSI器件。這說明該項(xiàng)測(cè)試沒什么發(fā)展，還停留在當(dāng)年水平，時(shí)至今日，更加缺乏實(shí)用價(jià)值，基本不用考慮。
對(duì)于組合通道結(jié)構(gòu)，有兩種計(jì)算通道總數(shù)的辦法。例如，20個(gè)12V通道（稱為高壓通道），40個(gè)5V通道。因?yàn)榭蓽y(cè)器件最大腳數(shù)仍為40，總計(jì)仍為40個(gè)通道；總計(jì)為60個(gè)通道也有道理。僅僅是計(jì)算著眼點(diǎn)不同。從支持測(cè)試功能來看，差于40個(gè)全電平通道。
c. 數(shù)字通道頻率
這是一個(gè)本來無需多說，現(xiàn)在卻有必要澄清一下的問題。
測(cè)試器件功能好壞時(shí)，測(cè)試頻率與器件工作頻率無關(guān)。這種技術(shù)觀點(diǎn)近幾年受到挑戰(zhàn)：有人斷言以2000K（2兆）的測(cè)試頻率進(jìn)行功能測(cè)試，就 “足以覆蓋高頻動(dòng)態(tài)參數(shù)故障”。
這是不可能的。
如果2兆頻率足以覆蓋高頻動(dòng)態(tài)故障，2兆以上的測(cè)試儀將沒有存在價(jià)值。但是，美國施倫伯杰的20兆，英國Diagnosis的10兆，至今仍然位居市場最高端。
數(shù)字器件的頻率范圍，最小也從0到幾十兆，區(qū)區(qū)2兆僅為幾十分之一，如何測(cè)得出器件的高頻故障？舉個(gè)例子：假定一輛車的最高時(shí)速為200公里，若以時(shí)速2公里、20公里行駛，不可能發(fā)現(xiàn)與最高車速相關(guān)的性能問題；類似地，用2兆測(cè)試頻率，檢測(cè)不出來最高工作頻率達(dá)數(shù)十兆器件的高頻動(dòng)態(tài)參數(shù)故障。
該挑戰(zhàn)給出這種實(shí)驗(yàn)來證明自己：檢測(cè)一個(gè)器件，0.5兆測(cè)試頻率正常、1兆正常、1.5兆失敗，由此得出結(jié)論：僅僅提高測(cè)試頻率導(dǎo)致測(cè)試失敗，所以測(cè)試出了該器件的“高頻動(dòng)態(tài)參數(shù)故障”。
注意，舉例器件的最高工作頻率在40兆以上。還以汽車為例。時(shí)速200公里的汽車，能跑時(shí)速10公里，跑不到時(shí)速20公里，這種情況下，有可能是道路問題、輪胎沒氣了等等任何問題，不可能是最高車速問題，借此類推，幾十兆的器件通不過1.5兆、2兆的測(cè)試，問題應(yīng)該在測(cè)試儀上。事實(shí)確實(shí)如此。測(cè)試通道的分布參數(shù)較大，分布參數(shù)構(gòu)成被測(cè)器件的負(fù)載，這個(gè)負(fù)載會(huì)隨著提高測(cè)試頻率而加重，最終由于器件負(fù)載能力不足導(dǎo)致測(cè)試失敗，和最高工作頻率無關(guān)。
既然頻率與器件功能測(cè)試無關(guān)，為什么會(huì)有數(shù)字測(cè)試頻率這個(gè)參數(shù)？
數(shù)字器件在線功能測(cè)試必須使用“后驅(qū)動(dòng)”隔離技術(shù)，該技術(shù)限制測(cè)試時(shí)間不得超過26毫秒。假如測(cè)試頻率1K，26毫秒最多可執(zhí)行26條測(cè)試；10K就能測(cè)試260條測(cè)試。測(cè)試頻率越高，可執(zhí)行的測(cè)試代碼就越多，就能夠測(cè)試越復(fù)雜的器件。就邏輯器件來說，幾十K測(cè)試頻率即可滿足功能測(cè)試的需要。
5. 輸出電源
這一部分在測(cè)試儀上占據(jù)的體積大、但成本最低。它只負(fù)責(zé)向被測(cè)試的電路板、器件提供工作電源。主要提供工作上的方便�？梢杂猛饨与娫刺娲�。
由于目前的國產(chǎn)電路在線維修測(cè)試儀大都使用外購的普通的開關(guān)電源，品質(zhì)接近。差別在于提供電源的種類多少、電流大小。
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