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电子产品质量问题的最佳解决方案
【来源】本站 【日期】2009/3/6

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Vbe0.6~0.7V ,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Vb0.7V  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“0电平小于0.4V测试通过,它具备0.3V0.7V- 0.4V=0.3V)的噪声容限。因此具有更强的吸收、抑制干扰脉冲及电磁辐射的能力。IC的输出特性:输出电流随输出“0电平提高以指数方式增加;即当输出电流的增加许多时,输出“0电平电压不会提高多少,不会超出0.3V的噪声容限。

 

 

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1,三极管BE结的导通电压Vbe将下降0.002V。如果工作温度由10上升到50、此时作用在BE结的电压Vbe不变,那么三极管就可能由截止状态变成导通状态。选取0.4V加载测试通过的IC显然具有更宽的工作温度范围。对于“1电平我们选取3.5V加载测试,其作用与“0 电平0.4V加载测试类似,不再赘述。

 

 

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,“0电平接近0电位;高电平接近电源电压。一旦输出负载加大,IC的输出“0、“1电平会有较大的反方向变化:“0、电平提高、“1电平降低。因此IC测试中负载电流测试极为重要。

 

 

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07074系列IC有可能在0以下正常工作吗?回答是肯定的!但必须对IC进行更严格的直流参数测试、筛选。经过筛选测试通过的IC,通常具有更高的输出负载能力,更小的输入能耗。因而由此IC构成的电子设备,能在很低的温度下工作。我们提供的测试解决方案,使得某种工作在﹣25电子产品中,使用了许多74系列IC

 

 

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.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。

 
 
 
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