如何從設(shè)計(jì)輕松過(guò)渡到制造

將驗(yàn)證測(cè)試代碼復(fù)用于制造測(cè)試

盡管將驗(yàn)證測(cè)試代碼復(fù)用于生產(chǎn)中似乎是一個(gè)顯而易見(jiàn)的最佳做法，但這對(duì)軟件架構(gòu)有特殊要求。例如，想要在生產(chǎn)測(cè)試中利用設(shè)計(jì)驗(yàn)證測(cè)試中的代碼，采用模塊化、 分層式軟件架構(gòu)是至關(guān)重要的。在編程驗(yàn)證測(cè)試所需的軟件時(shí)，工程師通常會(huì)為了盡快的寫(xiě)出代碼而忽略代碼架構(gòu)或長(zhǎng)期可支持性。但是，由于驗(yàn)證測(cè)試所需的測(cè)量 很多與工業(yè)測(cè)試是一樣的，因而確保驗(yàn)證測(cè)試代碼的靈活性是非常重要的。

編寫(xiě)測(cè)試軟件代碼中一個(gè)簡(jiǎn)單的最佳方法是采用硬件抽象層。該方法是將對(duì)特定設(shè)備的底層驅(qū)動(dòng)調(diào)用封裝在更高級(jí)的函數(shù)中。這種方法使得未來(lái)修改測(cè)試代碼、添加額外設(shè)備的工作變得更為簡(jiǎn)單，而不需要大范圍地重寫(xiě)。如圖3所 示，使用硬件抽象層需要測(cè)試代碼的架構(gòu)能夠讓特定儀器的驅(qū)動(dòng)程序調(diào)用包含于該儀器產(chǎn)品系列的函數(shù)調(diào)用框架之中。雖然這需要更周全的前期設(shè)計(jì)，但使用硬件抽 象層可提高測(cè)試代碼的復(fù)用率，最終減少測(cè)試軟件開(kāi)發(fā)的時(shí)間。請(qǐng)注意，相比于其他本身具有層次性的編程語(yǔ)言，比如NI LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件或其他類(lèi)似的語(yǔ)言，硬件抽象層的層次性相對(duì)更為直接。

圖3. 傳統(tǒng)方法與硬件抽象層方法比較。

請(qǐng)注意，圖3 所示架構(gòu)中重要的一點(diǎn)是將配置待測(cè)設(shè)備的代碼和配置儀器的代碼分開(kāi)。雖然待測(cè)設(shè)備的配置和儀器的配置通常并行進(jìn)行，但最好還是將這兩個(gè)任務(wù)獨(dú)立開(kāi)來(lái)。在某 些情況下，尤其是測(cè)試速度成為最重要因素時(shí)，測(cè)試執(zhí)行軟件能夠自動(dòng)配置兩個(gè)獨(dú)立的函數(shù)調(diào)用，使其并行執(zhí)行。

驗(yàn)證和制造物理環(huán)境的一致性

工程實(shí)驗(yàn)室的物理環(huán)境通常與制造工廠的物理環(huán)境大相徑庭。盡管這似乎違背常理，但制造工廠的環(huán)境變化往往遠(yuǎn)多于實(shí)驗(yàn)室。此外，溫度變化、電力質(zhì)量問(wèn)題甚至是 來(lái)自其他設(shè)備的虛假響應(yīng)都可能會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。因此，最后一項(xiàng)最佳實(shí)踐就是確保驗(yàn)證測(cè)試過(guò)程中的物理環(huán)境與生產(chǎn)工廠的物理環(huán)境完全一致。

雖然生產(chǎn)環(huán)境中存在各種會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的挑戰(zhàn)，但溫度變化可能是最顯著的一個(gè)。在制造工廠中，高密度的電子設(shè)備會(huì)散發(fā)大量不斷變化的熱輻射。此外，其他的簡(jiǎn) 單因素也可能影響局部環(huán)境溫度，比如測(cè)試設(shè)備位于空調(diào)出風(fēng)口下方或者靠近門(mén)口。因此，雖然條件理想的制造工廠可能在大范圍內(nèi)可以很好地控制環(huán)境溫度，但要 控制待測(cè)設(shè)備的局部溫度還是非常困難的。這些溫度變化不僅會(huì)影響設(shè)備的準(zhǔn)確性，還會(huì)在很大程度上影響待測(cè)設(shè)備的性能。

在我多年的制造經(jīng)驗(yàn) 中，我曾親自觀察過(guò)有的工廠將環(huán)境溫度控制在1℃以內(nèi)，但特定測(cè)試站的局部溫度波動(dòng)卻高達(dá)10℃。這里舉個(gè)例子說(shuō)明溫度對(duì)測(cè)量質(zhì)量的影響，對(duì)于典型的高頻 放大器，溫度每變化1℃，功率的變化可達(dá)0.03 dB。儀器和復(fù)雜的設(shè)備通常在一個(gè)信號(hào)鏈中會(huì)用到多個(gè)放大器——因而溫度變化導(dǎo)致的功率誤差將迅速累加。如果要將輸出功率調(diào)整至功率放大器所需的較小范圍，如±0.5分貝（或更?。?，則如此大的溫度變化將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的問(wèn)題。

降低電磁設(shè)備造成的溫度變化的一個(gè)最好方法是確保良好的空氣流通。 此外，每次進(jìn)行RF測(cè)量時(shí)（無(wú)論是驗(yàn)證階段還是制造階段）順便進(jìn)行溫度測(cè)量是非常有好處的。尤其是在較大型的PCB設(shè)計(jì)中，板載溫度傳感器是監(jiān)測(cè)溫度的有 效方法之一。通過(guò)監(jiān)測(cè)溫度，工程師可以將每次的RF測(cè)量與環(huán)境條件相關(guān)聯(lián)。因此，溫度數(shù)據(jù)通?？梢杂糜诮忉岒?yàn)證和生產(chǎn)測(cè)試結(jié)果之間的差異。

夾具

另一種在驗(yàn)證階段中重現(xiàn)制造環(huán)境的方法是使用標(biāo)準(zhǔn)化的夾具。對(duì)于許多企業(yè)，夾具通常到了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的生產(chǎn)階段才會(huì)被重視。雖然夾具對(duì)測(cè)量性能可能會(huì)產(chǎn)生正 面或負(fù)面的影響，但開(kāi)發(fā)周期的早期階段使用符合制造要求的夾具是非常重要的。夾具的設(shè)計(jì)和制造應(yīng)該與早期設(shè)計(jì)或初始設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。