利用PXI、LXI、TSPTM和GPIB混合系統(tǒng)縮短測試時間

　　PXI架構(gòu)是一種經(jīng)典的子系統(tǒng)控制實例。通過嵌入式PC，我們可以控制多個數(shù)據(jù)采集與通信模塊。在生產(chǎn)測試應(yīng)用領(lǐng)域，PXI相比其他數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)具有多種優(yōu)勢：不拘一格的外觀尺寸、極高的系統(tǒng)密度、高速通信能力和高級的觸發(fā)功能。PXI觸發(fā)總線能夠在幾十納秒之內(nèi)完成多個模塊的協(xié)同控制。與其他子系統(tǒng)一樣，PXI系統(tǒng)是線性執(zhí)行代碼的，但是通過觸發(fā)機制，這種子系統(tǒng)可以與其他子系統(tǒng)并行工作。基于PXI架構(gòu)子系統(tǒng)的另一個優(yōu)勢是與其他儀器之間便捷的通信功能。通過PXI-GPIB 模塊和PXI控制器上的以太網(wǎng)連接，我們很容易將其他儀器與PXI子系統(tǒng)連接起來。

　　包含多個離散子系統(tǒng)（基于TSP或PXI架構(gòu)，每個子系統(tǒng)運行自己的測試碼）的測試平臺使得測試工程師可以利用測試過程中固有的時間延遲，如預(yù)熱時間、機械手操作時間、穩(wěn)定時間和配置時間等。通過開發(fā)離散的子系統(tǒng)，可以對操作時間進(jìn)行優(yōu)化，以有效利用部件的測試時間。分布式編程的并行執(zhí)行技術(shù)通過消除主程序線性執(zhí)行通路中的這些時間延遲，大大縮短了測試時間。

　　開發(fā)時間與系統(tǒng)維護的優(yōu)勢

　　顯然，模塊化的系統(tǒng)開發(fā)策略，再結(jié)合測試系統(tǒng)的分布式編程技術(shù)，能夠大大減少測試時間，有效降低測試系統(tǒng)的開發(fā)成本以及維護與升級成本。模塊化、分布式子系統(tǒng)意味著每組儀器可以獨立運行。這種方式通過限制每種測試的范圍，降低了初始代碼的開發(fā)與調(diào)試難度。模塊化的開發(fā)策略能夠最大限度地減少綜合故障狀態(tài)，以及將會增加大型測試系統(tǒng)開發(fā)復(fù)雜性的不可預(yù)見的交互工作。同樣，還可以在不影響其他測試功能的前提下增加或刪減某些測試功能，這對于測試平臺設(shè)計發(fā)展迅速的場合，以及測試新的器件需要對測試程序頻繁進(jìn)行局部修改的領(lǐng)域是尤其重要的。

　　混合測試系統(tǒng)的實

例

　　為了說明模塊化、分布式編程以及并行測試執(zhí)行技術(shù)的優(yōu)勢，我們構(gòu)建了一個混合測試系統(tǒng)（如圖3所示），用于測試紅外發(fā)光二極管的I-V特性和發(fā)光特征。

　　待測器件

　　在這個測試實例中，使用了Vishay的TSHF5210型T-13/4高速紅外發(fā)光二極管。在這個器件中，100mA電流下20ms的正向電流脈沖將會產(chǎn)生1.5V的正向電壓，最高可達(dá)1.8V。為了測試信號傳輸情況，我們采用了與之配套的Vishay BPV23NF(L)紅外光電二極管。

　　光電二極管脈沖響應(yīng)測試

　　在測試DUT的發(fā)光特征時，將發(fā)光二極管安裝在一個測試夾具上，選用能夠在正確的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行響應(yīng)的光電二極管。實驗中采用了一個快速電流源為發(fā)光二極管提供脈寬為10ms大小為10mA的脈沖電流。對于在脈沖起始點進(jìn)行觸發(fā)的大小為10ms的測試窗口，監(jiān)測光電二極管的電流響應(yīng)情況。為了通過測試，光電二極管必須記錄大于100mA的峰值電流。

　　I-V特征測試

　　通過測試器件的正向電壓、反向電壓和漏電流確定它的I-V特征。

　　測試子系統(tǒng)的需求

　　光電二極管脈沖響應(yīng)測試子系統(tǒng)需要多個極具挑戰(zhàn)的功能：快速電流源、快速低電流測量和緊密觸發(fā)功能。我們選擇吉時利儀器公司的6221型AC/DC電流源提供所需的電流脈沖。本實驗中所需的電流測量速度對于傳統(tǒng)的皮可安培計來說太快了，因此我們選擇吉時利428型電流放大器。該電流放大器與吉時利KPXI-AI-2-65M型數(shù)字轉(zhuǎn)換器相連。這個實驗所需的電流測量靈敏度、脈沖速度和數(shù)字轉(zhuǎn)換帶寬要求必須為這個應(yīng)用開發(fā)一套混合測試子系統(tǒng)。之所以選擇一臺PXI數(shù)字轉(zhuǎn)換器而不是一個單獨的示波器，是因為它還具有通過嵌入式VIA控制器實現(xiàn)子系統(tǒng)編程控制的優(yōu)勢。

　　對于I-V特征測試子系統(tǒng)，需要采用一個SMU來實現(xiàn)所有的源與測量功能。為了縮短測試時間，選擇了吉時利2601型系統(tǒng)數(shù)字源表，利用這臺支持TSP功能的儀器執(zhí)行所有的I-V特征測試工作，并向系統(tǒng)控制器報告pass/fail信號。

　　由于我們從主控制器上去掉了編程功能，所以可以使用PXI控制器執(zhí)行光電二極管脈沖響應(yīng)測試子系統(tǒng)的程序，同時也將PXI控制器用作總體系統(tǒng)控制器，以節(jié)省測試機架內(nèi)的空間。我們還在PXI機架上增加了一個數(shù)字I/O模塊，用于觸發(fā)SMU測試并采集SMU的pass/fail讀數(shù)；并增加一個PXI-GPIB接口，用于在系統(tǒng)重啟的時候預(yù)加載TSP代碼。

　　結(jié)束語

　　為了說明開發(fā)混合測試系統(tǒng)的好處，我們在兩種不同的配置結(jié)構(gòu)下，對上述實例應(yīng)用中的I-V特征測試與脈沖響應(yīng)子系統(tǒng)測試進(jìn)行了時間統(tǒng)計。首先，不使用分布式測試方法（配置1），直接從PXI控制器執(zhí)行所有的測試。然后，并行執(zhí)行經(jīng)過優(yōu)化的測試（配置2）。時間統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

　　良好的系統(tǒng)設(shè)計能夠提供優(yōu)化測試平臺滿足應(yīng)用變化需求所需的靈活性。對于很多應(yīng)用來說，分布式編程和并行執(zhí)行是能夠大大縮短測試時間降低開發(fā)成本的系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)。將這種模塊化的系統(tǒng)開發(fā)策略與合適的測試儀器結(jié)合起來，能夠構(gòu)建出速度快成本低的生產(chǎn)測試系統(tǒng)。