ASA測(cè)試技術(shù)在電路維修測(cè)試儀上的應(yīng)用

ASA(VI曲線)測(cè)試是電路在線維修測(cè)試儀上最重要的測(cè)試功能之一。本文從使用的角度，簡(jiǎn)單的介紹了ASA測(cè)試的原理。主要圍繞著故障檢出率、測(cè)試可靠性、使用效率等方面，介紹了如何在電路維修測(cè)試儀上高水平地實(shí)現(xiàn)ASA測(cè)試技術(shù)。本文對(duì)評(píng)價(jià)在線維修測(cè)試儀產(chǎn)品、更好的掌握此項(xiàng)測(cè)試技術(shù)，有較大參考價(jià)值。

一、 ASA測(cè)試應(yīng)用特點(diǎn)
Analog Signature Analysis(模擬特征分析)測(cè)試技術(shù)在國(guó)內(nèi)、外廣泛應(yīng)用于電子維修領(lǐng)域的故障檢測(cè)。
ASA測(cè)試通過比較器件的端口模擬特征實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)。這種比較：
1．不涉及電路原理，無需電路處于工作狀態(tài)，所以可在沒有圖紙，沒有聯(lián)機(jī)條件的情況下使用；
2． 不需給電路板加電，相對(duì)更安全；
3． 它是串行——一個(gè)管腳、一個(gè)管腳進(jìn)行測(cè)試的，原則上任何封裝、無論管腳多少的器件均可測(cè)試；
4． 不涉及器件的電路功能，無論數(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）器件均可測(cè)試。
正因?yàn)锳SA 測(cè)試有如此特點(diǎn)，使得它不僅成為電路板維修故障檢測(cè)中最重要的測(cè)試手段，而且在很多場(chǎng)合中，是檢測(cè)大規(guī)模、復(fù)雜集成器件好壞的唯一手段。
另外， ASA測(cè)試可用于檢測(cè)兩端元件的功能型故障。稍加擴(kuò)充，也可用于檢測(cè)三端元件的功能型故障。
二、 ASA測(cè)試原理
就基本原理而言，ASA測(cè)試可以看成萬用表檢測(cè)法的自然延伸。
對(duì)于無圖紙電路板，最常用的故障檢測(cè)方法是這樣的：首先用一塊好電路板，用萬用表測(cè)出板上器件的管腳（實(shí)際是電路節(jié)點(diǎn)）對(duì)地電阻；然后與故障電路板上相應(yīng)器件管腳的對(duì)地電阻進(jìn)行比較，根據(jù)兩者差異大小來判斷故障。
這種方法可將故障定位到電路節(jié)點(diǎn)。由節(jié)點(diǎn)到具體元器件需要人工確定。這種方法簡(jiǎn)單、易用且有效，許多人都用這種辦法修好過復(fù)雜、昂貴的電路板。
影響這種辦法的故障檢出率的主要原因是,萬用表只能檢測(cè)在1.5V（萬用表電池電壓）下的電阻，而半導(dǎo)體器件引腳的對(duì)地電阻隨電壓變化——不同電壓下的電阻未必相同。比如，某TTL器件管腳在2.5V有軟擊穿,產(chǎn)生較大漏流,該故障不能被檢測(cè)出來。
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——電壓范圍包括了器件的工作電壓。對(duì)每一個(gè)管腳，都用這些表全部測(cè)試、對(duì)照一遍，這樣，上面所說的故障就會(huì)被檢測(cè)出來了。這就是ASA測(cè)試原理——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)行比較。
具體實(shí)現(xiàn)上，是把一個(gè)變化的電壓信號(hào)加在被測(cè)試對(duì)象上，同時(shí)記錄電流的變化。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。通過比較阻抗曲線的形狀達(dá)到故障檢測(cè)的目的。這里稱為阻抗曲線、而不是電阻曲線的原因，是在很多時(shí)候（比如測(cè)電容），曲線的形態(tài)與電壓變化的規(guī)律（波形）、變化的快慢（頻率）相關(guān)。
理論表明，使用以正弦規(guī)律變化的電壓信號(hào)（正弦波），測(cè)試效果最好。事實(shí)也是如此。無論進(jìn)口的、還是國(guó)產(chǎn)的測(cè)試儀，都用正弦波作為ASA測(cè)試信號(hào)。

三、 ASA測(cè)試功能構(gòu)成
完整的實(shí)現(xiàn)ASA測(cè)試技術(shù)，構(gòu)成ASA測(cè)試功能，通常需要三大部分：
1．計(jì)算機(jī)：實(shí)現(xiàn)測(cè)試算法、管理測(cè)試數(shù)據(jù)；
2．測(cè)試儀：負(fù)責(zé)產(chǎn)生、施加正弦波測(cè)試信號(hào)；
3．專用測(cè)試軟件。
下面分別討論實(shí)現(xiàn)中的有關(guān)問題。

四、 配接計(jì)算機(jī)
目前的測(cè)試系統(tǒng)都與通用微機(jī)配合使用。從當(dāng)前微機(jī)技術(shù)以及發(fā)展來看，主要應(yīng)該解決以下兩個(gè)問題：
1． 測(cè)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(duì)外部設(shè)備的管理機(jī)制作了很大改動(dòng)，使得Win98上的測(cè)試程序，不能自動(dòng)升級(jí)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(huì)完全退出使用，如果測(cè)試軟件不能支持主流的操作系統(tǒng)版本，比如Windows XP,將會(huì)給用戶以后使用帶來麻煩。
2． 測(cè)試儀最好支持USB口
早期的測(cè)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。但近年來更加先進(jìn)的USB口得到了迅速普及。USB口速度快、更安全（允許帶電插拔），會(huì)給用戶的使用帶來很大方便；另外，目前市場(chǎng)上帶并口的筆記本電腦已經(jīng)十分少見；并口在臺(tái)式機(jī)上也會(huì)很快消失——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(cè)試儀不支持USB口，將會(huì)影響用戶微機(jī)的換代更新。

五、 對(duì)測(cè)試儀的要求
對(duì)于任何一種電子儀器，測(cè)試信號(hào)都是構(gòu)成整個(gè)測(cè)試功能的基礎(chǔ)。它的質(zhì)量，基本決定著測(cè)試質(zhì)量。測(cè)試儀主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生、施加正弦波測(cè)試信號(hào)。這里從ASA測(cè)試對(duì)正弦波的要求的角度，討論與測(cè)試儀相關(guān)的幾個(gè)問題：
1． 幅度（峰-峰值）
為了達(dá)到最好測(cè)試效果，同時(shí)又不至于損傷被測(cè)器件，電壓幅度應(yīng)大于被測(cè)器件引腳的實(shí)際工作電壓，小于極限電壓。由于不同元器件所需數(shù)值不同，這就要求測(cè)試儀輸出的正弦波幅度可調(diào)。http://www.hntest.com
目前市場(chǎng)上多數(shù)測(cè)試儀所能輸出的最大電壓幅度約在±30V左右，能夠滿足絕大部分電子電路板、電子元器件的檢測(cè)要求。高檔一些的測(cè)試儀，從最小到最大分成很多擋。比如匯能測(cè)試儀的電壓幅度從±1V--±28V，以0.5V步距可調(diào)；低檔一些測(cè)試儀分的擋少，比如簡(jiǎn)單分為±4V、±8V、±18V、±28V等幾個(gè)擋。
2． 最大輸出（短路）電流
測(cè)試集成器件的電流一般從幾毫安到十幾毫安。多數(shù)國(guó)產(chǎn)測(cè)試儀所能提供的最大輸出電流處于這個(gè)量級(jí)。
如果考慮到測(cè)試分立元件，最大輸出電流應(yīng)該更大一些，以滿足大電容（上萬微法）、大功率三極管等的測(cè)試要求。
測(cè)試儀一般通過改變測(cè)試信號(hào)的輸出電阻來改變最大輸出電流。比如匯能測(cè)試儀設(shè)置了0.1K/1K/10K/100K的輸出電阻。最大輸出電流可達(dá)150mA。
3． 頻率范圍
頻率范圍寬，對(duì)電容、電感的測(cè)試范圍就寬。
4． 波形保真度（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。
5． 信號(hào)穩(wěn)定性
ASA測(cè)試需要直接比較在不同時(shí)間、甚至不同場(chǎng)合下的測(cè)試結(jié)果，所以，測(cè)試的一致性、可重復(fù)性十分重要。這里的一致性、可重復(fù)性主要指：當(dāng)測(cè)試儀配接不同性能的計(jì)算機(jī)、并且無論在計(jì)算機(jī)上打開幾個(gè)任務(wù)運(yùn)行時(shí)，測(cè)試同一個(gè)對(duì)象，測(cè)試結(jié)果相同。
測(cè)試結(jié)果的一致性、可重復(fù)性主要依賴測(cè)試信號(hào)的穩(wěn)定性。測(cè)試信號(hào)穩(wěn)定主要指波形、頻率穩(wěn)定不變。
匯能測(cè)試儀的測(cè)試一致性很好。經(jīng)軍方有關(guān)單位檢測(cè)，它生成的測(cè)試信號(hào)的頻率準(zhǔn)確度、波形失真度小于2%，主要是幾乎不隨任何外部條件變化。目前市場(chǎng)上有的國(guó)產(chǎn)測(cè)試儀測(cè)試一致性差，主要原因是設(shè)計(jì)上存在缺陷——用計(jì)算機(jī)上的軟件直接控制測(cè)試信號(hào)的產(chǎn)生，結(jié)果不同計(jì)算機(jī)的性能差異、以及計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)Windows的分時(shí)性導(dǎo)致了測(cè)試信號(hào)穩(wěn)定性差。http://www.hntest.com
信號(hào)穩(wěn)定性可用示波器觀測(cè)到。比如，可這樣觀察Windows分時(shí)性對(duì)信號(hào)的影響：保持測(cè)試儀連續(xù)輸出測(cè)試信號(hào)，用示波器持續(xù)觀察，然后打開一個(gè)需要系統(tǒng)資源較多的任務(wù)，比如播放音樂，馬上看到信號(hào)的形狀完全變樣。更簡(jiǎn)單的辦法是測(cè)一個(gè)電容，比較播放音樂前后測(cè)到的ASA曲線即可發(fā)現(xiàn)。實(shí)際使用中，即使沒有打開用戶任務(wù)，也會(huì)有一些系統(tǒng)任務(wù)在不時(shí)運(yùn)行著，同樣會(huì)干擾測(cè)試。
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六、 測(cè)試軟件設(shè)計(jì)考慮
高質(zhì)量的測(cè)試信號(hào)是整個(gè)測(cè)試功能的基礎(chǔ)。測(cè)試軟件在此基礎(chǔ)上構(gòu)造出完整的測(cè)試功能。由于測(cè)試軟件決定了能否有效使用測(cè)試信號(hào)、有效管理測(cè)試數(shù)據(jù)，所以，它的設(shè)計(jì)水平，會(huì)直接影響到整個(gè)測(cè)試功能的故障檢出率、使用效率以及人-機(jī)界面。下面主要圍繞這三個(gè)方面，介紹匯能測(cè)試軟件的一些設(shè)計(jì)特色. http://www.hntest.com

未完待序