Электронное испытательное оборудование используется для создания сигналов и захвата ответов от тестируемых электронных устройств (DUT). Таким образом, можно доказать правильность работы DUT или отследить неисправности в устройстве. Использование электронного испытательного оборудования необходимо для любой серьезной работы с электронными системами.
Практическая электронная инженерия и сборка требуют использования множества различных видов электронного испытательного оборудования, начиная от очень простого и недорогого (например, контрольная лампа, состоящая только из лампочки и испытательного провода) и заканчивая чрезвычайно сложным и замысловатым, например, автоматическим испытательным оборудованием (ATE). ATE часто включает в себя многие из этих приборов в реальных и имитируемых формах.
Как правило, при разработке схем и систем требуется более современное испытательное оборудование, чем то, которое требуется при проведении производственных испытаний или при устранении неисправностей существующих производственных установок в полевых условиях. [ необходима цитата ]
Следующие элементы используются для базового измерения напряжений, токов и компонентов в тестируемой цепи.
Для стимуляции тестируемой цепи используются:
Далее анализируется реакция тестируемой схемы:
И соединяем все это вместе:
Счетчики
Несколько модульных электронных инструментальных платформ в настоящее время широко используются для настройки автоматизированных электронных систем тестирования и измерения. Эти системы широко используются для входного контроля, обеспечения качества и производственного тестирования электронных устройств и узлов. Стандартные отраслевые интерфейсы связи связывают источники сигналов с измерительными приборами в системах на основе « стойки и стека » или шасси/мэйнфрейма, часто под управлением пользовательского программного приложения, работающего на внешнем ПК.
Универсальная интерфейсная шина ( GPIB ) — это стандартный параллельный интерфейс IEEE-488 (стандарт, созданный Институтом инженеров по электротехнике и электронике ), используемый для подключения датчиков и программируемых приборов к компьютеру. GPIB — это цифровой 8-битный параллельный интерфейс связи, способный обеспечить передачу данных со скоростью 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, и 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 с программным обеспечением. GPIB лучше всего подходит для приложений в промышленных условиях, где требуется надежное соединение для управления приборами.
Первоначальный стандарт GPIB был разработан в конце 1960-х годов компанией Hewlett-Packard для подключения и управления программируемыми приборами, производимыми компанией. Появление цифровых контроллеров и программируемого испытательного оборудования создало потребность в стандартном высокоскоростном интерфейсе для связи между приборами и контроллерами от различных поставщиков. В 1975 году IEEE опубликовал стандарт ANSI/IEEE 488–1975, IEEE Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation, который содержал электрические, механические и функциональные характеристики интерфейсной системы. Этот стандарт впоследствии был пересмотрен в 1978 году (IEEE-488.1) и 1990 году (IEEE-488.2). Спецификация IEEE 488.2 включает в себя Стандартные команды для программируемого прибора (SCPI), которые определяют конкретные команды, которым должен подчиняться каждый класс приборов. SCPI обеспечивает совместимость и настраиваемость между этими приборами.
Шина IEEE-488 давно пользуется популярностью, поскольку она проста в использовании и использует большой выбор программируемых инструментов и стимулов. Однако большие системы имеют следующие ограничения:
Стандарт LXI (LXI) определяет протоколы связи для систем измерительных приборов и сбора данных с использованием Ethernet. Эти системы основаны на небольших модульных приборах, использующих недорогие открытые стандартные локальные сети (Ethernet). LXI-совместимые приборы предлагают преимущества размера и интеграции модульных приборов без ограничений по стоимости и форм-фактору архитектур с каркасными платами. Благодаря использованию Ethernet-коммуникаций стандарт LXI обеспечивает гибкую упаковку, высокоскоростной ввод-вывод и стандартизированное использование подключения к локальной сети в широком спектре коммерческих, промышленных, аэрокосмических и военных приложений. Каждый LXI-совместимый прибор включает драйвер взаимозаменяемого виртуального прибора (IVI) для упрощения связи с не-LXI-приборами, поэтому LXI-совместимые устройства могут взаимодействовать с устройствами, которые сами по себе не являются LXI-совместимыми (т. е. приборами, использующими GPIB, VXI, PXI и т. д.). Это упрощает создание и эксплуатацию гибридных конфигураций приборов.
Инструменты LXI иногда используют скрипты с использованием встроенных процессоров тестовых скриптов для настройки приложений тестирования и измерений. Инструменты на основе скриптов обеспечивают архитектурную гибкость, улучшенную производительность и более низкую стоимость для многих приложений. Скрипты увеличивают преимущества инструментов LXI, и LXI предлагает функции, которые как позволяют, так и улучшают скрипты. Хотя текущие стандарты LXI для инструментов не требуют, чтобы инструменты были программируемыми или реализовывали скрипты, несколько функций в спецификации LXI предвосхищают программируемые инструменты и предоставляют полезную функциональность, которая расширяет возможности скриптов на инструментах, совместимых с LXI. [3]
VME eXtensions for Instrumentation (VXI) — это электрический и механический стандарт, используемый в основном с автоматическим испытательным оборудованием (ATE). VXI позволяет оборудованию от разных поставщиков работать вместе в общей среде управления и упаковки. VPX (он же VITA 46) — это стандарт ANSI, основанный на VMEbus с поддержкой коммутируемой матрицы с использованием высокоскоростного разъема. VXI объединяет спецификации VMEbus с функциями шины интерфейса общего назначения (GPIB) для удовлетворения потребностей приложений измерительных приборов. Также могут быть доступны другие технологии для контроллеров и процессоров VME, VPX и VXI.
Выбор интерфейсов и адаптеров шин VME, VPX и VXI требует анализа доступных технологий. Оригинальная шина VME (VMEbus) использует Eurocards, прочные печатные платы, которые обеспечивают 96-контактный разъем вместо краевого разъема для долговечности. VME64 — это расширенная версия VMEbus, которая обеспечивает 64-битную передачу данных и адресацию. Возможности 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. Расширенная VME64 (VME64x) — это улучшенная версия оригинальной VMEbus, которая имеет 160-контактное семейство разъемов, контакты питания 3,3 В, пропускную способность 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 объединяет спецификации VMEbus с функциями шины интерфейса общего назначения (GPIB) для удовлетворения потребностей приложений измерительных приборов. Также доступны интерфейсы шин VME, VPX и VXI и адаптеры для приложений VPX. [4]
PCI eXtensions for Instrumentation ( PXI ) — это периферийная шина, специализированная для систем сбора данных и управления в реальном времени. Представленная 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 оборудования и программного обеспечения PXI разрабатываются и поддерживаются PXI Systems Alliance. [5] Более 50 производителей по всему миру выпускают оборудование PXI. [6]
Универсальная последовательная шина ( USB ) подключает периферийные устройства, такие как клавиатуры и мыши, к ПК. USB — это шина Plug and Play , которая может обрабатывать 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 естественной эволюцией технологии обычного последовательного порта. Однако она не получила широкого распространения при создании промышленных систем тестирования и измерений по нескольким причинам (например, кабели USB редко бывают промышленного класса, чувствительны к шуму, не имеют надежного соединения и поэтому довольно легко отсоединяются, а максимальное расстояние между контроллером и устройством ограничено несколькими метрами). Как и некоторые другие соединения, USB в основном используется для приложений в лабораторных условиях, где не требуется надежное шинное соединение.
RS-232 — это спецификация последовательной связи, которая популярна в аналитических и научных приборах, а также для управления периферийными устройствами, такими как принтеры. В отличие от GPIB, с интерфейсом RS-232 можно подключать и управлять только одним устройством одновременно. RS-232 также является относительно медленным интерфейсом с типичной скоростью передачи данных менее 20 кБ/с. RS-232 лучше всего подходит для лабораторных приложений, совместимых с более медленным, менее надежным соединением.
Одна из самых 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 тестовой системе, с которой он связан через высокоскоростную синхронизацию триггеров на основе локальной сети и межблочную коммуникационную шину. Скриптинг — это написание программ на языке сценариев для координации последовательности действий.
Этот подход оптимизирован для небольших передач сообщений, характерных для приложений тестирования и измерений. С очень небольшими сетевыми издержками и скоростью передачи данных 100 Мбит/с он значительно быстрее, чем GPIB и 100BaseT Ethernet в реальных приложениях.
Преимущество этой платформы в том, что все подключенные приборы ведут себя как одна тесно интегрированная многоканальная система, поэтому пользователи могут масштабировать свою тестовую систему, чтобы соответствовать требуемому количеству каналов с минимальными затратами. Система, настроенная на платформе такого типа, может работать автономно как комплексное решение для измерения и автоматизации, при этом главный блок управляет источником, измерением, принятием решений о прохождении/непрохождении, управлением потоком последовательности испытаний, биннингом и обработчиком компонентов или зондом. Поддержка выделенных линий триггера означает, что синхронные операции между несколькими приборами, оснащенными встроенными процессорами тестовых сценариев, которые связаны этой высокоскоростной шиной, могут быть достигнуты без необходимости дополнительных соединений триггера. [7]
Добавление высокоскоростной коммутационной системы к конфигурации тестовой системы позволяет проводить более быстрое и экономичное тестирование нескольких устройств и призвано сократить как ошибки тестирования, так и затраты. Проектирование коммутационной конфигурации тестовой системы требует понимания сигналов, которые будут коммутироваться, и тестов, которые будут выполняться, а также доступных форм-факторов коммутационного оборудования.