如何從設計輕松過渡到制造

將驗證測試代碼復用于制造測試

盡管將驗證測試代碼復用于生產中似乎是一個顯而易見的最佳做法，但這對軟件架構有特殊要求。例如，想要在生產測試中利用設計驗證測試中的代碼，采用模塊化、 分層式軟件架構是至關重要的。在編程驗證測試所需的軟件時，工程師通常會為了盡快的寫出代碼而忽略代碼架構或長期可支持性。但是，由于驗證測試所需的測量 很多與工業(yè)測試是一樣的，因而確保驗證測試代碼的靈活性是非常重要的。

編寫測試軟件代碼中一個簡單的最佳方法是采用硬件抽象層。該方法是將對特定設備的底層驅動調用封裝在更高級的函數中。這種方法使得未來修改測試代碼、添加額外設備的工作變得更為簡單，而不需要大范圍地重寫。如圖3所 示，使用硬件抽象層需要測試代碼的架構能夠讓特定儀器的驅動程序調用包含于該儀器產品系列的函數調用框架之中。雖然這需要更周全的前期設計，但使用硬件抽 象層可提高測試代碼的復用率，最終減少測試軟件開發(fā)的時間。請注意，相比于其他本身具有層次性的編程語言，比如NI LabVIEW系統(tǒng)設計軟件或其他類似的語言，硬件抽象層的層次性相對更為直接。

圖3. 傳統(tǒng)方法與硬件抽象層方法比較。

請注意，圖3 所示架構中重要的一點是將配置待測設備的代碼和配置儀器的代碼分開。雖然待測設備的配置和儀器的配置通常并行進行，但最好還是將這兩個任務獨立開來。在某 些情況下，尤其是測試速度成為最重要因素時，測試執(zhí)行軟件能夠自動配置兩個獨立的函數調用，使其并行執(zhí)行。

驗證和制造物理環(huán)境的一致性

工程實驗室的物理環(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)境變化往往遠多于實驗室。此外，溫度變化、電力質量問題甚至是 來自其他設備的虛假響應都可能會影響測試結果。因此，最后一項最佳實踐就是確保驗證測試過程中的物理環(huán)境與生產工廠的物理環(huán)境完全一致。

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

在我多年的制造經驗 中，我曾親自觀察過有的工廠將環(huán)境溫度控制在1℃以內，但特定測試站的局部溫度波動卻高達10℃。這里舉個例子說明溫度對測量質量的影響，對于典型的高頻 放大器，溫度每變化1℃，功率的變化可達0.03 dB。儀器和復雜的設備通常在一個信號鏈中會用到多個放大器——因而溫度變化導致的功率誤差將迅速累加。如果要將輸出功率調整至功率放大器所需的較小范圍，如±0.5分貝（或更小），則如此大的溫度變化將會導致嚴重的問題。

降低電磁設備造成的溫度變化的一個最好方法是確保良好的空氣流通。 此外，每次進行RF測量時（無論是驗證階段還是制造階段）順便進行溫度測量是非常有好處的。尤其是在較大型的PCB設計中，板載溫度傳感器是監(jiān)測溫度的有 效方法之一。通過監(jiān)測溫度，工程師可以將每次的RF測量與環(huán)境條件相關聯(lián)。因此，溫度數據通常可以用于解釋驗證和生產測試結果之間的差異。

夾具

另一種在驗證階段中重現(xiàn)制造環(huán)境的方法是使用標準化的夾具。對于許多企業(yè)，夾具通常到了產品開發(fā)過程的生產階段才會被重視。雖然夾具對測量性能可能會產生正 面或負面的影響，但開發(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。夾具的設計和制造應該與早期設計或初始設計同時進行。