如何從設計輕松過(guò)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(chǎn)中似乎是一個(gè)顯而易見(jiàn)的最佳做法，但這對軟件架構有特殊要求。例如，想要在生產(chǎn)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(guān)重要的。在編程驗證測試所需的軟件時(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或長(cháng)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(xiě)測試軟件代碼中一個(gè)簡(jiǎn)單的最佳方法是采用硬件抽象層。該方法是將對特定設備的底層驅動(dòng)調用封裝在更高級的函數中。這種方法使得未來(lái)修改測試代碼、添加額外設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試代碼的架構能夠讓特定儀器的驅動(dòng)程序調用包含于該儀器產(chǎn)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(kāi)發(fā)的時(shí)間。請注意，相比于其他本身具有層次性的編程語(yǔ)言，比如NI LabVIEW系統設計軟件或其他類(lèi)似的語(yǔ)言，硬件抽象層的層次性相對更為直接。

圖3. 傳統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(diǎn)是將配置待測設備的代碼和配置儀器的代碼分開(kāi)。雖然待測設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)獨立開(kāi)來(lái)。在某 些情況下，尤其是測試速度成為最重要因素時(shí)，測試執行軟件能夠自動(dòng)配置兩個(gè)獨立的函數調用，使其并行執行。

驗證和制造物理環(huán)境的一致性

工程實(shí)驗室的物理環(huán)境通常與制造工廠(chǎng)的物理環(huán)境大相徑庭。盡管這似乎違背常理，但制造工廠(chǎng)的環(huán)境變化往往遠多于實(shí)驗室。此外，溫度變化、電力質(zhì)量問(wèn)題甚至是 來(lái)自其他設備的虛假響應都可能會(huì )影響測試結果。因此，最后一項最佳實(shí)踐就是確保驗證測試過(guò)程中的物理環(huán)境與生產(chǎn)工廠(chǎng)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 )影響測試結果的挑戰，但溫度變化可能是最顯著(zhù)的一個(gè)。在制造工廠(chǎng)中，高密度的電子設備會(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，比如測試設備位于空調出風(fēng)口下方或者靠近門(mén)口。因此，雖然條件理想的制造工廠(chǎng)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(huì )影響設備的準確性，還會(huì )在很大程度上影響待測設備的性能。

在我多年的制造經(jīng)驗 中，我曾親自觀(guān)察過(guò)有的工廠(chǎng)將環(huán)境溫度控制在1℃以?xún)?，但特定測試站的局部溫度波動(dòng)卻高達10℃。這里舉個(gè)例子說(shuō)明溫度對測量質(zhì)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(gè)信號鏈中會(huì )用到多個(gè)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?。?，則如此大的溫度變化將會(huì )導致嚴重的問(wèn)題。

降低電磁設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測量時(shí)（無(wú)論是驗證階段還是制造階段）順便進(jìn)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測溫度的有 效方法之一。通過(guò)監測溫度，工程師可以將每次的RF測量與環(huán)境條件相關(guān)聯(lián)。因此，溫度數據通?？梢杂糜诮忉岒炞C和生產(chǎn)測試結果之間的差異。

夾具

另一種在驗證階段中重現制造環(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(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的生產(chǎn)階段才會(huì )被重視。雖然夾具對測量性能可能會(huì )產(chǎn)生正 面或負面的影響，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。夾具的設計和制造應該與早期設計或初始設計同時(shí)進(jìn)行。