摘要：ASA測試是一種基于電路VI特性曲線的有效快捷的電路板及組件測試維修方法，通過檢測電路或器件的VI特性曲線，來定位故障點。本文研究了ASA測試的特點，并介紹電路板ASA測試具體實現(xiàn)方法和操作技巧。
　　關(guān)鍵詞：ASA測試，VI特性曲線，故障定位，在線維修
　　1引言
　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子裝備復(fù)雜度越來越大，現(xiàn)場器件級維修面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，依靠傳統(tǒng)的儀器設(shè)備和手段無法快速、有效地完成故障定位。目前，越來越多采用的辦法是“前換后修”的維修方案，在前方即現(xiàn)場只通過對系統(tǒng)功能的檢測將故障定位于現(xiàn)場可更換單元（LRU），通過更換LRU來快速恢復(fù)裝備的技戰(zhàn)術(shù)性能，而發(fā)生故障的LRU則被送往后方進行深層次的器件級維修。在后方的LRU維修中，由于LRU缺乏必要的工作環(huán)境，給維修帶來極大的困難。ASA(VI曲線)測試是一種新型的電路板及組件的在線故障檢測技術(shù)，在不涉及電路原理和工作狀態(tài)的前提下，可進行脫離裝備（無需聯(lián)機檢測）的電路板及組件的故障檢測。ASA測試技術(shù)是解決故障LRU后方測試維修的一種新型有效方法。
　　2ASA測試技術(shù)
　　ASA測試（AnalogSignatureAnalysis）—模擬特征分析測試，一般又叫做VI曲線測試，含義是通過顯示電壓（V）和電流（I）平面上的曲線來給出測試結(jié)果。
　　2.1ASA測試原理
　　ASA測試的基本原理如圖1所示，由測試儀產(chǎn)生一個交變信號，加到被測點上，記錄交變電壓和電流在負(fù)載上的變化，并通過計算機屏幕顯示出來。具體地講，在被測器件的待測管腳與地（或其它管腳）組成的端口之間，施加一個交變的掃描信號，將該端口的阻抗變化在電壓、電流平面上ASA曲線測試的顯示出來。“VI曲線”反映了節(jié)點處的阻抗特性，實際電路中的曲線形狀是多樣的，如純電阻為直線、純電容為橢圓以及二極管和穩(wěn)壓管為不對稱非線性PN結(jié)特征曲線等等，實際電路中提取的VI曲線是這些典型曲線的合成。所以根據(jù)實際電路節(jié)點的VI曲線幾何形狀，可大致推測出該節(jié)點是哪些元件組成的，并可推測出某些屬性節(jié)點曲線的大概形狀，可以通過比較實測曲線與預(yù)測形狀的差別來判斷電路板是否存在故障。當(dāng)被測點是電路板上的一個電路結(jié)點時，可叫做在線測試；當(dāng)被測點是電路板上未焊接的元器件引腳時，叫做離線測試。據(jù)美國的有關(guān)資料介紹，通過比較好、壞電路板上相應(yīng)電路結(jié)點的VI曲線，可以發(fā)現(xiàn)70%以上的電路故障。

                                                  
　　2.2ASA測試特點                                      圖1
　　從ASA測試原理可以看出，VI曲線實際上就是阻抗曲線，它服從有關(guān)阻抗特征的基本規(guī)律，而電路結(jié)點的曲線，是與該結(jié)點相關(guān)聯(lián)的元器件管腳的曲線的并聯(lián)值。這就預(yù)示著如果深刻理解、熟練掌握了各種元器件的VI曲線，就可能根據(jù)與電路結(jié)點關(guān)聯(lián)的器件類型，估計出結(jié)點VI曲線的大體形態(tài)；或者根據(jù)已知VI曲線形態(tài)，模擬出與該結(jié)點關(guān)聯(lián)的器件類型。這對于沒有參考電路板、也沒有事先建立VI曲線數(shù)據(jù)庫的情況下，用VI曲線法進行故障檢測十分重要，并可將結(jié)點故障定位到元器件引腳上。綜上所述，ASA測試具有如下特點：
　　A、測試過程不涉及電路原理，無需電路處于工作狀態(tài)，所以可在沒有圖紙資料、脫離原始設(shè)備的情況下開展電路板故障檢測；
　　B、測試時不需給電路板加電，保證電路板的安全；
　　C、測試過程不涉及電路板上器件功能的分析，所以無論電路由什么類型的器件組成，包括數(shù)字的、模擬的、數(shù)模混合的、功能已知的、未知的（如專用、可編程）等等，均可測試。
　　D、當(dāng)電路板上芯片溫度異常過熱，為了避免擴大故障范圍，不適于加電測試時，可改用“VI曲線分析”（不加電）逐個管腳檢查，能確切地定位故障點。這是ASA測試的一個突出特點。
　　E、ASA測試是對電路結(jié)點（或器件管腳）逐個進行測試，基本上不受電路板上元器件封裝的限制。
　　F、由于單個器件可以看成最簡單的電路板電路，所以ASA技術(shù)也能夠用于檢測電子元器件的好壞。尤其是它不涉及器件功能，不受器件封裝限制，成為許多用戶檢測大規(guī)模、復(fù)雜或功能未知集成器件好壞的唯一手段。
　　G、ASA用于檢測分立元件功能好壞時，比帶電測試更加方便、直觀。

 　　3ASA測試的實現(xiàn)
　　依據(jù)ASA測試的原理，在線路結(jié)點之間注入一定幅度和頻率的周期信號，在顯示坐標(biāo)上形成一條電流隨電壓變化的關(guān)系曲線，即：VI曲線。VI曲線的形狀由被測結(jié)點之間的特性阻抗所決定，通過比較好、壞電路板上相同結(jié)點之間的VI曲線，就可以判斷該結(jié)點的性能。
　　如圖2的閘流管VI曲線中，曲線A、B為正常情況下的VI曲線，當(dāng)閘流管周邊電路中的電容有漏電現(xiàn)象時候，可能產(chǎn)生曲線C。因此可以通過閘流管VI曲線阻抗發(fā)生改變的結(jié)點，來查找故障點。由于正弦波的諧波分量少，一般采用正弦波作為加在被測點上的交變信號。而其它如鋸齒波、三角波等諧波分量較多，在線測試時容易引起自激，得不到穩(wěn)定曲線。ASA測試技術(shù)建立于模擬特征分析技術(shù)之上，幾乎適用于包括模擬、數(shù)字，各種專用器件、可編程器件以及大規(guī)模、超大規(guī)模器件在內(nèi)的任何類型的器件。可采用各種規(guī)格的測試夾多點測試或VI探棒單點測試，不受器件封裝形式的限制，應(yīng)用范圍極廣。相對于傳統(tǒng)工具，VI曲線分析測試在測試效率、精確度和信息量等方面都有巨大的優(yōu)勢。目前一些新型的在線維修測試儀如PINPOINTⅡ、GR8080、GT4040P等均具有ASA測試功能。
　　在線測試時，通常需要好、壞電路板對比測試，故障定位在線路結(jié)點上。然后應(yīng)以故障結(jié)點為中心，排查同該結(jié)點有關(guān)聯(lián)的器件；離線測試時，通常需要好、壞器件對比測試，故障直接定位在器件管腳上。有時也可運用VI曲線對單塊電路板或單個器件進行測試，在線時，直接對比電路板上對稱布局排列的器件；離線時，根據(jù)經(jīng)驗觀察并總結(jié)器件管腳之間VI曲線形狀的規(guī)律性。下面以PINPOINTⅡ為例介紹電路板及組件維修中的ASA測試方法的應(yīng)用。
　　3.1測試信號的選擇
　　對任何一種電子儀器，測試信號都是構(gòu)成整個測試功能的基礎(chǔ)，測試信號的質(zhì)量，直接決定著測試儀的測試效果。理論和實踐都表明，使用以正弦規(guī)律變化的電壓信號（正弦波）的測試效果最好。為了保證測試效果，同時又不至于損傷被測器件，正弦幅度應(yīng)大于被測器件引腳的實際工作電壓，小于其極限電壓。由于不同元器件所需電壓值不同，這就要求測試人員對元器件的工作參數(shù)有一定的了解。PINPOINTⅡ輸出的正弦波電壓幅度從0V到25V，電流0.1MA到500MA，能很好地滿足對更多種類的電子電路板、電子元器件、組件的檢測要求。信號頻率對容性、感性測試非常重要，頻率范圍越寬，越能更好地適應(yīng)對容性、感性結(jié)點的測試。比如，用PINPOINTⅡ測試儀能測出一、兩萬微法電容的有效ASA曲線——曲線不會蛻化成一條短路線，從曲線上可以明顯看出是否漏電、容量是否夠。
　　3.2輔助測試信號的選擇
　　對于閘流管、MOS三極管、甚至繼電器、電壓調(diào)節(jié)器等一些三端器件，用正弦波難以檢測出其特性曲線，常用一定幅度和寬度的脈沖，因此在ASA測試時，常用脈沖作為輔助測試信號來進行三端器件的測試的特性測試。
　　在閘流管的測試中，僅在它的陽極和陰極之間加ASA測試信號，只能發(fā)現(xiàn)兩極之間是否短路、或有漏流，不能發(fā)現(xiàn)開路、或?qū)�通不良的故障。引入一個脈沖信號加在閘流管的控制極，控制管子在ASA測試期間出現(xiàn)導(dǎo)通、截止兩種狀態(tài)，就能對閘流管進行較為全面的檢測。不同的三端器件需要不同的控制方式。控制方式實際就是正弦波如何和脈沖匹配（同步）。
　　為了滿足各種三端器件的不同測試要求，PINPOINTⅡ在線測試儀上設(shè)置了八種脈沖和正弦波的匹配方式。相對于正弦波來說，脈沖的起始、結(jié)束位置；寬度、高度均可調(diào)整；支持單向觸發(fā)、雙向觸發(fā)，使測試的過程更加全面。
　　3.3測試過程
　　ASA測試的目的是為了通過被測電路板、組件各測試點的VI曲線來判定被測單元的技術(shù)狀態(tài)。為了提高基本ASA測試對被測單元的故障檢出率，需要在測試中掌握一定的測試技巧。
　　（1）選擇端口
　　所謂的單端口測試，通常指所有的電路結(jié)點（器件管腳）分別與電路板的“地”組成一個個的端口，ASA測試信號總是加在這些端口上進行測試。比如，在單端口的方式下，對一個有N個腳的器件，總共處理N條曲線。但在使用中發(fā)現(xiàn)，有時候器件的兩個管腳分別對地的曲線沒有大的變化，但兩個管腳之間的曲線變化很大，這種情況仍然屬于器件故障，為了解決此類問題，發(fā)展了多端口測試方式。
　　所謂的多端口測試，是指對一個器件的任何兩個管腳組成的端口，都要進行ASA測試。這樣對一個有N個管腳的器件，最多處理N×N條曲線。
　　（2）曲線靈敏度的選擇
　　ASA測試是依據(jù)兩條曲線的形狀差異來檢測故障的，但是，測試數(shù)據(jù)的差異與把數(shù)據(jù)以曲線顯示出來后，曲線之間的差異并不是一回事。用機械式萬用表打個比方。指針越接近中央位置，同樣大小的阻值變化引起的指針擺幅越大，也就是指針位置關(guān)于故障的靈敏度越高。對于ASA曲線可以證明，在電壓—電流坐標(biāo)下（VI曲線），曲線的整體走勢越接近45度，對故障的靈敏程度越高；如果測試曲線是一個封閉圖形，如電容，曲線包圍的面積越大，對故障的靈敏度越高。
　　影響曲線走勢主要是測試信號的輸出電阻。當(dāng)選擇的電阻值越接近被測結(jié)點的等效電阻值時，得到的曲線靈敏度越高。PINPOINTⅡ測試儀允許對任意一條曲線人工修改測試參數(shù)后重測。該特點可用于手工調(diào)整曲線靈敏度。
　　（3）測試參數(shù)的設(shè)置
　　并非同一個器件的所有管腳都適用于同樣的測試參數(shù)。舉個典型的例子：集電極開路器件的輸出往往耐壓較高，用于驅(qū)動數(shù)碼管、繼電器等，而輸入都是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以對于輸出、輸入的測試信號的幅度應(yīng)該不同，才能達(dá)到全面檢測的目的。
　　（4）開路狀態(tài)的處理
　　在大多數(shù)情況下，端口之間不是開路的狀態(tài)，但又不能完全排除這種情況。測到開路曲線的十分可能的原因是，器件管腳氧化、防銹涂層未打磨干凈、測試探頭磨損等原因?qū)е碌慕佑|不良或者直接由被測單元故障導(dǎo)致，所以在實際使用中，一旦發(fā)現(xiàn)開路曲線，都要進行確認(rèn)、檢查和處理，然后重測，以免得到虛假曲線。
　　（5）曲線對比方法
　　采用VI曲線測試時通常需要有好電路板（或好器件）進行對比測試，事先在程序的數(shù)據(jù)庫中建立標(biāo)準(zhǔn)VI曲線，然后同故障電路板逐一對比。實際維修中，有時并不一定能夠找到可供對照的好電路板，這就限制了VI曲線測試作用的充分發(fā)揮。
　　無法建立標(biāo)準(zhǔn)VI曲線時，可采用靈活測試方式。例如：直接對比同一塊電路板上具有對稱結(jié)構(gòu)的電路，直接對比單個IC器件同性質(zhì)管腳（如各個地址端、數(shù)據(jù)端、輸入端、輸出端等）的VI曲線。另外，諸如測試二極管、三極管、光耦、電容、可控硅等器件的VI曲線時也無須對比。通過與數(shù)據(jù)庫中標(biāo)準(zhǔn)VI曲線的比較，就可以找到故障點。
　　4結(jié)論
　　綜上所述，ASA測試技術(shù)在原理上并不復(fù)雜，實現(xiàn)簡單，在電路板及組件維修中的降低測試成本、簡化操作環(huán)節(jié)、測試效果顯著等方面有著鮮明的特點，確實是一種行之有效的辦法，對于電路板及組件的測試有著明顯的優(yōu)勢，在近年來電路板及組件的脫機維修實踐中得到證明，有著廣泛的應(yīng)用前景。但在使用中還要注意下列問題：
　　1、有些器件故障并沒有反映在管腳端口上，使得故障不能在ASA測試中得到反映，造成測試的故障覆蓋率偏低。
　　2、一些具有特殊參數(shù)的器件會對ASA測試曲線形成一些不良影響，如在線路節(jié)點間并聯(lián)有阻抗很低的器件（如小電阻、小電感等），則相關(guān)節(jié)點的ASA測試曲線只表現(xiàn)短路特性，對測試人員期望得到的曲線形成掩蓋，降低測試的故障覆蓋率。
　　3、有些功能相同但廠家不同的IC器件或者功能相同廠家相同但生產(chǎn)工藝不同的IC器件，模擬特征分析曲線也會存在一定的差異，對測試時故障的判定造成一定的干擾，增加誤判幾率，使測試的故障虛警率上升。
　　4、測試時元件阻值（或阻抗）過大（R>300K，C<500PF）、過小（R<10，C>400uF）時，其曲線與開路、短路無法區(qū)分，降低了測試的故障覆蓋率。
　　這些因素的存在，對測試的故障覆蓋率、故障虛警率造成一定的影響，應(yīng)提高ASA的操作技巧加以克服。
　　參考文獻
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