利用PXI、LXI、TSPTM和GPIB混合系統縮短測試時(shí)間

　　PXI架構是一種經(jīng)典的子系統控制實(shí)例。通過(guò)嵌入式PC，我們可以控制多個(gè)數據采集與通信模塊。在生產(chǎn)測試應用領(lǐng)域，PXI相比其他數據采集與控制系統具有多種優(yōu)勢：不拘一格的外觀(guān)尺寸、極高的系統密度、高速通信能力和高級的觸發(fā)功能。PXI觸發(fā)總線(xiàn)能夠在幾十納秒之內完成多個(gè)模塊的協(xié)同控制。與其他子系統一樣，PXI系統是線(xiàn)性執行代碼的，但是通過(guò)觸發(fā)機制，這種子系統可以與其他子系統并行工作?；赑XI架構子系統的另一個(gè)優(yōu)勢是與其他儀器之間便捷的通信功能。通過(guò)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子系統連接起來(lái)。

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

　　開(kāi)發(fā)時(shí)間與系統維護的優(yōu)勢

　　顯然，模塊化的系統開(kāi)發(fā)策略，再結合測試系統的分布式編程技術(shù)，能夠大大減少測試時(shí)間，有效降低測試系統的開(kāi)發(fā)成本以及維護與升級成本。模塊化、分布式子系統意味著(zhù)每組儀器可以獨立運行。這種方式通過(guò)限制每種測試的范圍，降低了初始代碼的開(kāi)發(fā)與調試難度。模塊化的開(kāi)發(fā)策略能夠最大限度地減少綜合故障狀態(tài)，以及將會(huì )增加大型測試系統開(kāi)發(fā)復雜性的不可預見(jiàn)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，這對于測試平臺設計發(fā)展迅速的場(chǎng)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。

　　混合測試系統的實(shí)

例

　　為了說(shuō)明模塊化、分布式編程以及并行測試執行技術(shù)的優(yōu)勢，我們構建了一個(gè)混合測試系統（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(gè)測試實(shí)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(gè)器件中，100mA電流下20ms的正向電流脈沖將會(huì )產(chǎn)生1.5V的正向電壓，最高可達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測試

　　在測試DUT的發(fā)光特征時(shí)，將發(fā)光二極管安裝在一個(gè)測試夾具上，選用能夠在正確的頻率范圍內進(jìn)行響應的光電二極管。實(shí)驗中采用了一個(gè)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(diǎn)進(jìn)行觸發(fā)的大小為10ms的測試窗口，監測光電二極管的電流響應情況。為了通過(guò)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(guò)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。

　　測試子系統的需求

　　光電二極管脈沖響應測試子系統需要多個(gè)極具挑戰的功能：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(shí)利儀器公司的6221型AC/DC電流源提供所需的電流脈沖。本實(shí)驗中所需的電流測量速度對于傳統的皮可安培計來(lái)說(shuō)太快了，因此我們選擇吉時(shí)利428型電流放大器。該電流放大器與吉時(shí)利KPXI-AI-2-65M型數字轉換器相連。這個(gè)實(shí)驗所需的電流測量靈敏度、脈沖速度和數字轉換帶寬要求必須為這個(gè)應用開(kāi)發(fā)一套混合測試子系統。之所以選擇一臺PXI數字轉換器而不是一個(gè)單獨的示波器，是因為它還具有通過(guò)嵌入式VIA控制器實(shí)現子系統編程控制的優(yōu)勢。

　　對于I-V特征測試子系統，需要采用一個(gè)SMU來(lái)實(shí)現所有的源與測量功能。為了縮短測試時(shí)間，選擇了吉時(shí)利2601型系統數字源表，利用這臺支持TSP功能的儀器執行所有的I-V特征測試工作，并向系統控制器報告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控制器執行光電二極管脈沖響應測試子系統的程序，同時(shí)也將PXI控制器用作總體系統控制器，以節省測試機架內的空間。我們還在PXI機架上增加了一個(gè)數字I/O模塊，用于觸發(fā)SMU測試并采集SMU的pass/fail讀數；并增加一個(gè)PXI-GPIB接口，用于在系統重啟的時(shí)候預加載TSP代碼。

　　結束語(yǔ)

　　為了說(shuō)明開(kāi)發(fā)混合測試系統的好處，我們在兩種不同的配置結構下，對上述實(shí)例應用中的I-V特征測試與脈沖響應子系統測試進(jìn)行了時(shí)間統計。首先，不使用分布式測試方法（配置1），直接從PXI控制器執行所有的測試。然后，并行執行經(jīng)過(guò)優(yōu)化的測試（配置2）。時(shí)間統計結果如表1所示。

　　良好的系統設計能夠提供優(yōu)化測試平臺滿(mǎn)足應用變化需求所需的靈活性。對于很多應用來(lái)說(shuō)，分布式編程和并行執行是能夠大大縮短測試時(shí)間降低開(kāi)發(fā)成本的系統設計技術(shù)。將這種模塊化的系統開(kāi)發(fā)策略與合適的測試儀器結合起來(lái)，能夠構建出速度快成本低的生產(chǎn)測試系統。