电子产品质量问题的最佳解决方案
————数字集成电路参数测试
电子产品的质量、可靠性及稳定性(电特性)如何,一般说来由两个因素所制约:1抗干扰能力(噪声容限),2.温度适应范围。
而电子产品中所选用的数字集成电路(以下简称IC)的品质如何对上述2个因素,起着决定性的作用!
对于IC参数测试仪与一般功能测试仪的不同点,就在于它在进行功能测试时,同时进行直流参数的定量测试。
一.输出逻辑电平测试
一般数字逻辑用“1”、“0”来表示高、低电平。这在所谓“功能测试仪”中不能得到定量的分析。
我们在测试过程中把IC的输出电平(TTL)定义为:小于0.4V为:“0”、高于3.5V定义为:“1”,而不是一般TTL逻辑定义:“0”〈0.7V、“1”〉3.0V。按上述定义测试IC输出逻辑电平时,还必须施加输出负载电流,以满足用户使用条件(空载测试是无效测试!)。
输出电平加载测试的目的,就是为了解决开篇所述问题:提高IC的抗干扰能力(噪声容限)及IC具有更宽的工作温度范围。
为什么“0”电平小于0.4V 及“1”电平高于3.5V的加载测试,比功能测试能更有效的解决上述问题呢?下面以TTL数字集成电路 IC,“0”电平测试为例说明。TTL IC 由许多(硅)三极管构成。而三极管的工作状态由基极与发射极之间(BE结)的导通电压Vbe及作用在BE结的电压Vbe所决定。一般Vbe为0.6~0.7V ,当Vbe大于这个值三极管将会导通。
1.严格区分“0”、“1”电平
很明显只要Vb≧0.7V 三极管已经开始导通,由于“1”电平也同样大于0.7V (3.0V),此时 “0”、“1”电平无法区分!IC将处于不稳定工作状态。因此“0”电平测试选取0.4V加载测试更可靠。
2.提高抗电磁干扰能力
IC加载测试“
3.减小电源纹波的影响
任何电子电路中的电源(VCC)、地线(GND)都会有纹波(抖动)。一般电子产品,纹波将控制在0.3V(峰-峰值)之内。
在实际的电路中,纹波将会叠加到IC的输出电平上产生不稳定工作状态。而选取0.4V加载测试,即便叠加上纹波也不会使得“0”电平≧0.7V!
4.减小温度变化对IC的影响
温度上升
二.电流测试
1.输出负载电流测试
IC输出电平在空载或负载较小时,“
2.三态(高阻状态)漏电流测试
三态为IC数字逻辑中的一种特殊状态。对此状态的漏电流测试,为有效测试。如果IC此三态下存在漏电流,那么对于电子系统将产生极为严重的后果:漏电流—﹥温度↑—﹥漏电流↑—﹥温度↑—﹥……↑
最终系统将崩溃!
例如:我们在给某单位提供IC测试解决方案时,发现该单位生产的一台电子设备,开机工作正常,但2小时之后系统瘫痪,30分钟可以重新开机工作。2小时之后系统再次瘫痪,……每每如此。经查系统总线上一片74LS245三态漏电流较大,更换一片测试通过的74LS245后,设备工作正常。三态是数字IC真值表中常见的功能,但功能测试仪不测此功能。
3.输入电流测试
许多数字逻辑单元的堆砌,构成了数字电路系统。若其中某部分出
现故障,很难判断是下级IC的输出端有问题,还是本级IC的输入端有问题。输入端的问题,通常是输入电流或输入漏电流不正常。这些问题将产生导致与三态漏电流类似的恶果,而且将使系统低温工作、出现电磁干扰时系统工作不正常!为了解决上述问题、改善系统低温工作效能。必须测试IC输入电流。
4.交叉漏电流测试
IC输入端交叉漏电流测试的目的:解决同一IC芯片中,不同的输入
端之间的相互影响问题。这个问题将导致,系统在温度变化较大时、系统出现电磁干扰时,工作不正常!
三.电子产品低温工作问题
74系列IC的工作环境温度为0—
四.数字IC测试的有效性
数字IC的功能测试仅仅测试IC的一部分输出功能(类似于“三态”、“OC”功能不能测试),更不能完成上述的各项直流参数测试。可以认为:所谓数字IC的功能测试,对于提高电子产品的质量,没有任何帮助,属于无效测试!只有完成输入、输出、电流、电压、功耗等等各项直流参数、且完成全部真值表功能测试,才是相对完整的数字IC测试。有助于电子产品的质量。
国内数字集成电路参数测试仪的典型代表是Simi-100。
五.测试成本分析
集成电路(IC)测试伴随着集成电路的发展而发展。集成电路的测试,尤其是进厂的检验、测试对其应用也是十分必要的,图1表示出发现每故障检出费与检出阶段的关系。从图可以看出,产品进厂检验(器件级测试)每故障检出费用为0.3美元,在印制电路板上(板级)测试则检出费提高一个数量级,系统级及维修阶段测试,其每故障检出费用分别提高2个和3个数量级。可见,集成电路进厂的测试不仅对确保系统可靠性有重要作用,而且对降低系统成本意义也十分重大。
Simi-100 数字IC多值逻辑测试仪,是通过总结国外同类产品的优点,本着实用、方便、测试精准的宗旨,面向国内外市场推出的数字IC参数测试仪(并且在不断地完善之中)。该仪器特别适合,整机生产厂商及其它IC应用厂家的器件级进厂测试。目前,对中小规模数字IC进行简单的逻辑功能测试,已不能满足IC用户的测试需求。Simi-100 数字IC多值逻辑测试仪,利用独创的多值参数比较法,可以对数字IC进行功能测试并同时完成各项直流参数测试。Simi-100完全可以满足数字IC用户的直流参数测试要求。Simi-100是一种性能实用、操作简单、测试可信度高、成本低廉的优秀测试仪器。它具以下主要特点。
1.测试电源拉偏状态下,输出电平加载测试。
2.对输出电流、输出电压直流参数进行测试的同时,完成真值表功能测试。
3.真值表功能测试的同时,完成“三态”(高阻状态)漏电流测试。
4.对IC输入电流、功耗电流测试。
5.输入漏电流及交叉漏电流测试。
6.测试过程无须人工干预。
7.用户可以自选测试模式,使用方便、操作简洁。
8.可自动识别74系列中的CMOS器件。
9.可以查找未知IC的型号。
目前Simi-100的作用单位已遍及通信、电子仪器、电力电子、办公自动化设备、计算机整机、交通电子、消防科学器材等各个领域,并获用户一致好评。