Analog Signature Analysis(模擬特征分析)是一種廣泛應(yīng)用于電子
電路板的故障檢測技術(shù)。具有以下特點(diǎn)：
1．不涉及電路原理，無需電路處于工作狀態(tài)，所以可用于沒有圖紙資料，脫離設(shè)備（無需聯(lián)機(jī)檢測）的電路板的故障檢測；
2．測試時(shí)不需給電路板加電，相對更安全；
3．不涉及電路板上器件的功能，所以無論電路由什么類型的器件組成，包括數(shù)字的、模擬的、數(shù)模混合的、功能已知的、未知的（如專用、可編程）等等，均可測試；
4．它是逐電路結(jié)點(diǎn)（器件管腳）進(jìn)行測試的，基本上不受電路板上元器件封裝的限制。
由于單個(gè)器件可以看成最簡單的電路板電路，所以ASA技術(shù)也能夠用于檢測電子元器件的好壞。尤其是它不涉及器件功能，不受器件封裝限制，成為許多用戶檢測大規(guī)模、復(fù)雜或功能未知集成器件好壞的唯一手段。
ASA用于檢測分立元件功能好壞時(shí)，還有方便、直觀等特點(diǎn)。
一、ASA基本原理
就基本檢測原理而言，ASA測試可以看成萬用表檢測法的自然延伸。
對于無電路原理圖紙、脫離了設(shè)備的電路板，最常用的萬用表故障檢測法是這樣的：先測出好
PCB板上器件管腳（實(shí)際是電路結(jié)點(diǎn)）的對地電阻；然后與故障板上相應(yīng)器件管腳的對地電阻進(jìn)行比較，根據(jù)差異大小來判斷該結(jié)點(diǎn)上有無故障。由結(jié)點(diǎn)到具體元器件需要人工確定。許多人都用這種辦法修好過復(fù)雜、昂貴的電路板。
這種辦法除了對使用者要求較高，效率低之外，影響其故障檢出率的主要原因是,萬用表只能檢測在1.5V（萬用表電池電壓）下的阻抗值，而半導(dǎo)體器件引腳的阻抗是隨測試電壓的變化而變化的——不同測試電壓下的阻抗未必相同。比如，某TTL器件管腳在2.5V有軟擊穿,產(chǎn)生較大漏流。這樣的故障就檢測不出來。
ASA測試是在一個(gè)電壓區(qū)間內(nèi)、而不只是一個(gè)電壓點(diǎn)下進(jìn)行測試比較。可以這樣理解ASA測試——設(shè)想你有幾十、或上百塊萬用表，每塊表的電池電壓都不一樣——電壓范圍包括了被測器件的工作電壓。對每一個(gè)管腳，都用這些表全部測試、對照一遍，上面所說的故障就會被檢測出來了。
除了故障檢出率相當(dāng)高之外，ASA測試在維修檢測中廣受歡迎的另兩個(gè)原因是：
1．測試效率很高。以匯能測試儀為例。對一個(gè)40腳器件，在每個(gè)引腳上測128個(gè)電壓點(diǎn)，測試時(shí)間不到1秒；
2．從好板上提取的測試數(shù)據(jù)可存入計(jì)算機(jī)中（即建立板庫），作為以后進(jìn)行檢測的參照標(biāo)準(zhǔn)，反復(fù)使用。
二、基本ASA測試的實(shí)現(xiàn)方法
用測試儀產(chǎn)生一個(gè)變化的電壓信號加在被測試對象上，同時(shí)記錄不同電壓下的電流。把隨電壓變化的電流在電壓-電流座標(biāo)系上表示出來，得到一條（阻抗）曲線。使用者通過比較好、壞電路板相應(yīng)結(jié)點(diǎn)的曲線的形狀差異，進(jìn)行故障判斷。
理論和實(shí)踐都表明，使用以正弦規(guī)律變化的電壓信號（正弦波）的測試效果最好。所以無論進(jìn)口的、還是國產(chǎn)的此類測試儀，都用正弦波作為主要測試信號。
鑒于微機(jī)的普及，為了降低開發(fā)難度和產(chǎn)品成本，目前的此類測試儀產(chǎn)品多數(shù)都和微機(jī)配合使用。測試儀產(chǎn)生正弦波測試信號；微機(jī)在專用測試軟件控制下，接受用戶指令、實(shí)現(xiàn)測試算法、按用戶的要求控制測試儀施加測試信號、顯示測試結(jié)果、存儲測試數(shù)據(jù)。
下面從實(shí)際使用要求出發(fā)，對如何得到高效、實(shí)用的ASA測試功能，進(jìn)行一些討論。
三、關(guān)于配接微機(jī)
從當(dāng)前微機(jī)技術(shù)以及發(fā)展來看，測試儀的軟硬件應(yīng)該：
1．測試軟件應(yīng)支持主流操作系統(tǒng)版本
自Win98后，Windows操作系統(tǒng)對外部設(shè)備的管理機(jī)制作了很大改動。在Win98上運(yùn)行的測試程序，不能自動升級到其后的系統(tǒng)版本上運(yùn)行。鑒于Win98及以下的操作系統(tǒng)很快會完全退出使用，如果測試軟件不能支持主流的操作系統(tǒng)版本，比如Windows XP,將會給用戶以后使用帶來麻煩。
2．測試儀最好支持USB口
早期的測試儀采用在計(jì)算機(jī)內(nèi)插卡的方式實(shí)現(xiàn)和計(jì)算機(jī)的配接。由于這種方式缺點(diǎn)較多，又轉(zhuǎn)用并口（打印口）配接。但近年來速度快、更安全（允許帶電插拔）的USB口得到了迅速普及，目前市場上帶并口的筆記本電腦已經(jīng)十分少見，在臺式機(jī)上也許會逐漸消失——常用計(jì)算機(jī)外設(shè)，如打印機(jī)、掃描儀、數(shù)碼產(chǎn)品都是USB口了。如果測試儀不支持USB口，會影響用戶微機(jī)的換代更新。
四、關(guān)于測試信號
對任何一種電子儀器，測試信號都是構(gòu)成整個(gè)測試功能的基礎(chǔ)。它的質(zhì)量，基本決定著測試儀的測試質(zhì)量。
1．關(guān)于主測試信號——正弦波：
為了保證測試效果，同時(shí)又不至于損傷被測器件，正弦幅度應(yīng)大于被測器件引腳的實(shí)際工作電壓，小于其極限電壓。由于不同元器件所需電壓值不同，這就要求測試儀輸出的正弦波幅度可調(diào)。
顯然，可調(diào)的范圍越寬、允許調(diào)整的步距越小（分檔越多）越好。目前市場上比較低檔的測試儀產(chǎn)品一般有±4V、±8V、±18V、±28V等幾個(gè)檔；匯能測試儀的電壓幅度從±1V--±28V，以0.5V步距可調(diào)，也就是分成了五十多個(gè)檔，能更好地滿足對更多種類的電子電路板、電子元器件的檢測要求。
b． 最大輸出（短路）電流
將正弦波短路后所能流出的最大電流叫做最大輸出電流：
最大輸出電流=等于正弦峰值/輸出電阻
目前多數(shù)國產(chǎn)測試儀的最大輸出電流在十幾毫安到二、三十毫安。據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，這適用于測試一般集成電路，比如74系列器件。如果考慮到測試功率更大一些的集成器件、大電容（上萬微法）、大功率三極管等，最大輸出電流應(yīng)該更大一些。匯能測試儀的最大輸出電流可達(dá)150mA。
c．頻率范圍
頻率范圍越寬，越能更好地適應(yīng)對容性、感性結(jié)點(diǎn)的測試。比如，用匯能測試儀能測出一、兩萬微法電容的有效ASA曲線——曲線不會蛻化成一條短路線，從曲線上可以明顯看出是否漏電、容量是否夠。
d． 保真度（或失真度）
指實(shí)際產(chǎn)生的正弦波與理想正弦波的形狀差異。非直流結(jié)點(diǎn)的ASA曲線形狀不僅與頻率相關(guān)，也與波形的形狀相關(guān)。比如，電容的ASA曲線只在正弦波下是橢圓。
e． 關(guān)于正弦波產(chǎn)生中的問題
由于ASA測試通過曲線形狀來判斷故障，所以測試結(jié)果的一致性、可重復(fù)性十分重要。測試結(jié)果的一致性、可重復(fù)性由測試信號的穩(wěn)定性——頻率準(zhǔn)確度和波形保真度保證。
比如，可這樣觀察微機(jī)運(yùn)行狀況對測試信號的影響——保持測試儀連續(xù)輸出測試信號，用示波器持續(xù)觀察，然后打開另一個(gè)任務(wù)，比如播放音樂，就會看到測試信號的形狀變化；更簡單的辦法是測一個(gè)電容。如果電容的ASA曲線在播放音樂前后有所不同，就說明微機(jī)的運(yùn)行狀況對測試信號有影響。這會導(dǎo)致使用者的誤判。
即使沒有打開用戶任務(wù)，也會有系統(tǒng)任務(wù)在后臺時(shí)起時(shí)停，同樣會影響測試信號。觀察時(shí)間長一點(diǎn)就能發(fā)現(xiàn)。
就作者對這種測試儀的了解，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是由于硬件過于簡單——測試儀沒有獨(dú)立的定時(shí)（CPU）電路造成的。
匯能測試儀完全不存在這種問題。最近經(jīng)軍檢，它的測試信號的頻率準(zhǔn)確度、波形失真度均小于2%，不隨外部條件變化。當(dāng)然，匯能測試儀的硬件也相對更復(fù)雜一些。
2．關(guān)于輔助測試信號——脈沖：
引入脈沖輔助測試信號，是為了使ASA測試能夠更好地用于三端器件的測試。閘流管、MOS三極管、甚至繼電器、電壓調(diào)節(jié)器等都可以看成三端器件。
以閘流管為例。僅在它的陽極和陰極之間加ASA測試信號，只能發(fā)現(xiàn)兩極之間是否短路、或有漏流，不能發(fā)現(xiàn)開路、或?qū)ú涣嫉墓收稀Ｒ胍粋€(gè)脈沖信號加在閘流管的控制極，控制管子在ASA測試期間出現(xiàn)導(dǎo)通、截止兩種狀態(tài)，就能對閘流管進(jìn)行較為全面的檢測。
不同的三端器件需要不同的控制方式——正弦波和脈沖匹配（同步）形式。
有的測試儀產(chǎn)品沒有脈沖輔助測試信號。有的實(shí)現(xiàn)的比較簡單。比如某種國產(chǎn)測試儀上的三端測試信號，實(shí)際上僅是一個(gè)大小可設(shè)的直流電平，和ASA測試信號沒有同步關(guān)系。
匯能測試儀為了更好地滿足各種三端器件的不同測試要求，共設(shè)置了八種脈沖和正弦波的匹配方式。相對于正弦波來說，脈沖的起始、結(jié)束位置及寬度、高度均可調(diào)整；支持單向觸發(fā)、雙向觸發(fā)。詳細(xì)情況請參閱有關(guān)產(chǎn)品說明。
五、關(guān)于測試通道數(shù)
測試信號的好壞決定了測試質(zhì)量，測試通道的多少主要影響測試效率。使用要求不同，對通道數(shù)的多少要求也不同。主要有以下三種：
1．在線測試：目前對多于80個(gè)管腳的器件，基本上沒有能配合使用的測試夾，所以80個(gè)通道基本滿足使用要求；
2．電路板端口測試：通過轉(zhuǎn)接板以及板上的相應(yīng)電路板插座，把測試通道引到電路板各插腳，然后進(jìn)行單/多端口測試。通常160個(gè)通道即可滿足大多數(shù)使用要求;
3．超大規(guī)模集成電路離線測試：對于各種超大規(guī)模器件，除了ASA測試，一般用戶幾乎沒有其它測試手段。這種測試和電路板端口測試相似，只不過轉(zhuǎn)接板上是器件插座而不是電路板插座。這種情況需要的通道數(shù)依器件腳數(shù)而定。
需要特別說明的是，這里僅討論測試信號和測試通道數(shù)對ASA測試的影響。一般的電路在線維修測試儀都有多種功能，其它功能也會用到這些硬件資源。比如匯能測試上的電路板網(wǎng)絡(luò)測試也要求較多的通道數(shù)。
六、提高基本ASA測試的故障檢出率
1．單端口測試vs多端口測試
所謂的單端口測試，通常指所有的電路結(jié)點(diǎn)（器件管腳）分別與電路板的“地”組成一個(gè)個(gè)的端口，ASA測試信號總是加在這些端口上進(jìn)行測試。在單端口的方式下，對一個(gè)有N個(gè)腳的器件，總共處理N條曲線。
所謂的多端口測試，是指對一個(gè)器件的任何兩個(gè)管腳組成的端口，都要進(jìn)行ASA測試。在多端口的方式下，對一個(gè)有N個(gè)管腳的器件，最多處理N×N條曲線。多端口測試易于檢測兩個(gè)管腳分別對地的曲線沒有大的變化，但兩個(gè)管腳之間的曲線變化很大的故障。
在匯能測試儀上，對多端口還分了三種情況考慮：
a．多端口對稱：
當(dāng)處理了2腳對3腳組成的端口后，如果還要處理3腳對2腳組成的端口，就叫做對稱方式。這類似于用萬用表測試時(shí)，調(diào)轉(zhuǎn)表棒再測一次。否則稱為非對稱方式。
由于ASA使用正、負(fù)對稱的交流測試信號，多數(shù)情況下，對同一端口調(diào)轉(zhuǎn)信號后測到的曲線和原曲線是對稱的，也就是說不能提供更多的故障信息。采用對稱方式更多是為了方便故障分析，提高使用效率。不過也存在不對稱情況。
b．非對稱含參考腳：
c．非對稱不含參考腳：
所謂含參考腳指要測試1腳對1腳、2腳對2腳、......N腳對N腳組成的端口。正常情況下，這種端口曲線一定是條短路曲線，否則，可能存在其它問題，所有與該腳組成的端口曲線不可信。就是說，含參考腳有利于提高測試可靠性。
2．自動、手動曲線靈敏度選擇
ASA測試是依據(jù)兩條曲線的形狀差異來檢測故障的，但是，測試數(shù)據(jù)的差異，與把數(shù)據(jù)以曲線的形式顯示出來后，曲線之間的差異并不成正比。用機(jī)械式萬用表打個(gè)比方。指針越接近中央位置，同樣比例的阻值變化引起的指針擺幅越大，也就是指針位置關(guān)于故障的靈敏度越高。
對于ASA曲線可以證明，在電壓—電流坐標(biāo)下（VI曲線），曲線的整體走勢越接近45度，對故障的靈敏程度越高；如果測試曲線是一個(gè)封閉圖形，如電容，曲線包圍的面積越大，對故障的靈敏度越高。
為了得到較高靈敏度的曲線，可以調(diào)整測試信號的輸出電阻。輸出電阻值越接近被測結(jié)點(diǎn)的等效電阻值，得到的曲線靈敏度越高。
匯能測試儀允許手動/自動選擇較高靈敏度曲線。手動選擇試?yán)脺y試軟件允許按端口設(shè)置測試參數(shù)的特點(diǎn)，對任意一條曲線可以修改測試參數(shù)后重測，由使用者判斷、選擇靈敏度較高的曲線。手動調(diào)整的缺點(diǎn)是麻煩，當(dāng)曲線很多時(shí)很難逐一觀察、選擇，另外當(dāng)曲線形狀不規(guī)則時(shí)，往往很難直觀判斷什么樣的曲線靈敏度更高一些；自動調(diào)整是用算法自動選擇靈敏度較高的曲線。自動選擇所需的測試時(shí)間相對較長一些。
3．按端口設(shè)置測試參數(shù)、重測
并非同一個(gè)器件的所有管腳都適用于同樣的測試參數(shù)。舉個(gè)典型的例子：集電極開路器件的輸出往往耐壓較高，多用于驅(qū)動數(shù)碼管、繼電器等，而輸入一般是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以對于輸出、輸入的測試信號的幅度應(yīng)該不同，才能達(dá)到全面檢測的目的。
匯能測試儀有普通設(shè)置和特殊設(shè)置兩個(gè)設(shè)置窗口。普通設(shè)置對所有的端口有效，而在特殊設(shè)置中可對少數(shù)特殊端口進(jìn)行重設(shè)。特殊設(shè)置的優(yōu)先級別高于普通設(shè)置。
在完成測試后，如果對測試結(jié)果不滿意，還可以利用單曲線處理功能，用鼠標(biāo)選中不滿意的曲線，打開該曲線的設(shè)置窗口，重設(shè)后重測該曲線。
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