如何提高ASA测试的精度和准确性

如何提高ASA测试的精度和准确性
韩熔
概要：
ASA测试是“电路在线维修测试仪”上最重要的测试功能之一。

尤其在无图纸的电子电路板的维修检测中，ASA是最方便、最有效、应用最广泛的测试功能。

本文根据多年的实践经验，指出了在ASA技术实现上影响测试精度和准确性的几个问题，并且介绍了在汇能测试仪上的解决办法。

本文假定读者了解ASA测试的技术原理以及汇能测试仪上ASA测试功能的基本操作。

一、高质量的测试信号
这里的高质量主要指信号的重复性和绝对精度。

1．重复性
ASA测试是通过把同样的测试信号，先后（可能间隔数天、数月甚至更长）注入到两个完全相同的被测试对象的相应位置，根据两者的响应差别来诊断故障的。

在这里，显然测试信号的可“重复性”，是测试准确性的基本保证。

ASA的基本测试信号是正弦波。

描述正弦信号的主要参数有：幅度、频率、失真度、输出阻抗。

所谓重复性，就是指一旦选定了信号参数，在任何时候，实际输出信号的这些参数保持不变——都是同样的信号。

2．绝对精度
绝对精度指信号参数的实际值和标称值之间的差异。

例如，选择输出100赫兹的正弦信号，实际输出总是120赫兹，那么，信号的重复性没有问题，但绝对精度误差20%。

如果需要对被测试对象进行一些定量测试，信号绝对精度的好坏，起着决定性的作用；或者说，信号绝对精度不好，定量测试就会不准确。

鉴于以上认识，汇能测试仪在高质量测试信号上做出了很大努力。

在国内同类产品中居于明显领先水平。

这可以通过一个简单的例子加以说明，或者说，可以用这个办法去判断不同测试仪产品的信号质量。

用ASA功能测试一个好电容。

重复性好坏表现在多次测试的结果的一致性；绝对精度表现在实测曲线和理论曲线的偏差大小，或者，由于可以从曲线上计算出电容的容量，也可以用实测容量和实际容量（用标准仪器测出）的偏差大小来说明。

为什么选择电容而不选择集成电路，主要是因为集成电路一般是直流器件，对信号的频率、失真度不敏感（实际上，这也是某些信号很差的同类测试仪也能用于故障检测的原因）；而电容对信号所有参数都有反应。

二、同一器件不同管脚不同电特征的问题
并非同一个器件的所有管脚都适用于同样的测试参数。

举个典型的例子：集电极开路器件的输出耐压较高，用于驱动数码管、继电器等，而输入一般是标准电平，所以输出、输入的测试信号的幅度应该不同，才能达到全面检测的目的。

汇能测试仪有普通管脚设置和特殊管脚设置两个设置窗口。

普通设置对所有的管脚有效，而在特殊管脚设置中可对少数特殊管脚重设参数。

特殊设置的优先级别高于普通设置。

在完成测试后，如果对测试结果不满意，还可以利用单曲线处理功能，用鼠标选中不满意的曲线，打开该曲线的设置窗口，重设后重测该曲线。

三、同型号器件不同曲线的问题
都是好板子，相应位置的器件型号完全相同，但是管脚曲线差异很大；把这两个器件拿下来离线测，曲线仍是不同，但是都能用，都是好的。

这种情况主要在测试集成电路时出现。

仔细观察会发现，这两个器件往往不是同一个厂家生产的。

产生这种情况的原因，是两个厂家使用不同的内部电路实现了同样的器件功能，所以端口曲线有差异。

汇能测试仪的解决办法，是在学习好电路板上的器件时，不仅输入器件代号（包括型号），还允许输入厂商、器件批号。

可以为不同厂家的器件分别学习曲线，在比较时加以区分。

参见下图：
四、异常曲线问题
异常曲线也可说是“虚假曲线”，指测试到的曲线并不够“真实”。

异常曲线是影响测试准确性的重要原因之一。

目前我们观察到的异常曲线有两类共四种：
1．开路曲线
开路曲线由于测试夹具与被测器件的接触不好导致。

测试夹或探棒没有稳定接触器件管脚、管脚氧化、防锈涂层未打磨干净、测试探头磨损等都会有可能。

开路曲线只需测试一次就能发现。

2．不稳定曲线
这类曲线共有三种：
a. 自激型曲线这种曲线的特点是大面积散点，并且没有最终的稳定状态。

通常更换测试信号频率即可消除。

b. CMOS型曲线这种曲线的特点是曲线上下跳，似乎是两条稳定曲线轮流出现一样。

这种曲线多数发生在测试单独的CMOS器件时。

测试时只要把器件的电源脚和地脚都接地就可消除。

c. 过渡型曲线这种曲线的特点是当连续多次测试时，曲线逐步向一个稳定状态靠近，有一个最终的稳定状态。

不稳定曲线需要至少两次测试才能发现。

异常曲线通常在使用测试夹作为测试工具时影响测试的准确性。

使用测试夹一次要学习数十条（单端口时）、甚至数百条（多端口时）曲线。

如果不知道其中哪些曲线异常，都作为标准曲线存下来，在比较测试时就会出现较大误差，导致误判。

如上所述，异常曲线处理起来并不复杂，困难在于一次学习许多条曲线时，如何知道哪些曲线是异常曲线。

为此，汇能测试仪做了一些特别的处理，能够在学习的曲线中，自动识别并提示出异常曲线，人工根据异常曲线的类型去处理就可以了。

下面以开路曲线为例说明处理过程：
在用测试夹学习完一个器件的所有管脚曲线后，如果其中有开路曲线，首先弹出错误报告如下：
单击“查看NG管脚”，弹出如下异常曲线管脚列表窗口：
双击管脚号9，弹出单曲线处理窗口如下：
将该管脚打磨一下，再夹好，单击【开始】，将重新测试该管脚的曲线。

如果新测的曲线不再开路，单击【确定】，退回异常曲线管脚列表窗口，可以看到9脚的状态已经变为“正常”。

接着处理下一脚。

“不稳定曲线”的处理过程和开路曲线相同。

不稳定曲线的特殊之处在于需要两次以上测试才能发现，如果学习时要进行不稳定曲线识别，需要把[测试次数]选为2或以上。

这会增加测试时间。

五、曲线允差问题
ASA测试通过比较好、坏器件管脚曲线的差异大小来判断故障。

所谓允差，是指允许两条曲线有多大差异。

当比较误差小于允差值时，提示比较“通过”，否则提示“超差”。

目前简单的做法是只设置一个允差值，用于判断所有曲线是否超差。

每条曲线关联的测试点的电特性不同，测试时允许的误差大小未必一样。

在高准确性测试要求下，应该允许为每条曲线设置各自的允差；另一方面，对不需要分别设置的管脚，也应该能方便地统一修改。

为此，汇能测试仪把允差分为“文件允差”、“器件允差”和“曲线允差”，并对后两者引入“允差属性”的概念。

它们之间的关系如下图所示：
如果器件1的允差属性为“继承”，那么器件1的允差值始终等于文件允差。

如果文件允差做了修改，器件1的允差会自动跟着修改。

其它器件类推；
如果器件1中的曲线1的允差属性为“继承”，那么曲线1的允差值始终等于器件1
的允差。

如果器件1的允差做了修改，曲线1的允差会自动跟着修改。

其它曲线类推。

每建立一个学习文件，系统先自动设置一个1%的文件允差值（允许用户以后修改）；每向文件中添加一个器件，自动设为“继承属性”；为每个器件学习的曲线的允差属性，首先也都自动设置为“继承属性”。

如此，如果用户不需要个别设置，只要修改了文件允差，所有器件的允差，继之曲线的允差同时都得到了修改，和目前的简单做法完全相容。

如果某个器件需要不同的允差值，只要将它的属性改为“设定”，再输入新的允差值，该器件的允差值将不再随文件允差改变；
类似的，如果某根曲线需要不同的允差值，只要将它的属性改为“设定”，再输入新的允差值，该曲线的允差值将不再随器件允差改变；
其它继承属性的器件和曲线，仍然保持原来的修改关系。

1. 修改文件允差
在文件管理页，右键单击学习文件名—>左键单击[设定文件比较允差]，弹出修改文件允差窗口：
前三项左键单击即可选中。

或单击[自定义]，弹出输入窗口输入所要的允差值即可。

2. 修改器件允差
右键单击器件代号—>左键单击[设定器件及曲线比较允差]，弹出修改允差窗口：
先将器件允差的继承属性修改为设定属性，再将器件允差值改成所需要的值。

3. 修改曲线允差
双击上面修改窗口中的管脚号，弹出修改窗口：
同样，先修改属性，再修改允差值。

六、自动求取允差
允差是系统判断PASS或NoGo的依据。

根据被测试点的电特征，由人通过分析来确定应该设置多大的允差值，无疑是一件十分困难的事情。

在有的测试场合，有一定数量的样品（无故障的被测试对象），就可以借助汇能测试仪的此项功能，自动建立允差。

其思想如下：
a. 由于这些样品均无故障，可以认为它们的每条曲线都不超差。

首先学习所有样品的曲线，再将曲线数据加以平均，得到更好的标准曲线文件；
b. 在所有样板的测试曲线中，取各曲线中相对于标准曲线的最大误差作为标准曲线文件中的允差。

在汇能测试上实现该过程的操作如下：
在ASA主界面工具栏中，单击按钮后弹出如下菜单：
首先在【平均文件名】栏中，输入平均后要生成的标准文件名（例如上图中输入了“平均文件”）；再按下CTRL键，同时鼠标左键单击要参加平均的文件名（例如上图中的4个文件。

它们分别学习了4个样品），单击[开始]执行。

执行结束后，新生成的标准文件会被添加到文件列表中。