BW4040系列电路维修测试仪的优化测试方法

BW4040系列电路维修测试仪是美国专利、由新加坡PROTEQ技术有限公司生产的精密、高效、在线自动测试仪器，是具有典型代表性的电子线路板故障测试仪器。BW4040测试仪也是现场检测方便、价格较低、易于普及的故障诊断仪器，它可将故障源定位在元、器件级，并且由于功能测试与动态阻抗测试的结合使用，所以可节省检修印制电路及有关设备所花的时间和费用，并大大减少停机时间。BW4040产品是PROTEQ公司BW系列产品中，具有典型代表性的电子线路板、故障测试仪器。

1980年代末，“创能”BW4040在线电路维修测试仪（以下简称电路测试仪）进入国内。其名称中的“在线”是指：测试电路板上的器件时，器件无需从电路板上焊下。其型号中的“4040”是指：该电路测试仪具有40路数字测试通道，40路VI曲线测试通道。电路测试仪将器件测试技术与计算机技术相结合，具有+5V供电的通用型数字器件测试库，不但可方便地测试数字器件，甚至还能充当数字电路的教学仪器。同时，运用电路测试仪中的VI曲线测试功能分析和比较各类器件的端口阻抗特性，也可直观发现器件故障。

BW系列中有BW2040EX和BW4080VX等多种产品，该系列仪器各方面的设计均以快速找出故障为目的，以便于设备现场维修。

BW4040采用了4项互相补充的测试技术以便迅速查出故障点。这些技术包括：在线功能测试（ICFT），大规模集成电路（LSI）分析，UI曲线分析和电路追踪。

（1）在线功能测试（ICFT）

ICFT是为分析中、小规模芯片的逻辑功能所进行的加电测试。通过一只逻辑取样夹与被测芯片（DUT）接触，这种夹子具有自动定位特性，不论管脚的方向如何，它都能快速地与每一个DUT接触。该仪器不但包含广泛的TTL和CMOS等的芯片库，并且还可以使用与BW4040系统一起提供的简单的程序语言，为用户的芯片扩展原来的库或建立单独的库（图9-1）。

图9-1 ICFT（在线功能测试）主菜单

测试开始，用名字标识芯片，并定义CVV和地脚。功能测试是通过仪器可提供所有可能的输入条件的逻辑电平以驱动被测芯片来完成的；接着将测出的输出与用布尔方程（真值表）计算的结果进行比较，以决定芯片的性能是否令人满意。测试结果是按通过失效信息显示出来的。如用户需要，也可选择逻辑分析器的逻辑电平波形信息显示，来分析测试结果。

在“快速测试”模式中可以用ICFT来筛选PCB（印制电路板）上的芯片，或快速找出故障点（图9-2）。“诊断”模式可以使用有电平波形信号显示屏幕的附加测试和诊断向量测试，来进一步判断故障点。通过“连接测试”学习模式可进行整块PCB的测试：即学习一块好的PCB板，将它的特征存到硬盘中，然后可用这些特征来与未知（或坏）的PCB进行相应比较，从而找出故障点和有问题的芯片。

图9-2 快速测试模式屏幕显示

（2）LSI分析

测试的开始部分类似于“ICFT”，即给出芯片的名称、定义V_CC和地（GND）引脚。因为它每一次测试是由许多子测试组成，所以定义了几组脚数据后，紧跟着是一系列驱动命令。由于一片LSI芯片中的连接不能有几组相同逻辑重新排列，所以不需要给出引脚之间的关系（即相关脚），而只以“脚群”来区分。LSI分析的目的在于它可产生测试被测芯片个别特性的大量子测试。尽管没有一种LSI被单独驱动的子测试的驱动信号，可以超过1024个时种（TICK），但一块LSI仍可以看作是按设计需要的许多单独芯片的组合。

在线测试一片LSI芯片时．要求该芯片通过电路的全部测试是不合理的。这是由于LSI芯片的灵活性造成的，设计电路结构时可以只使用它的某些特性，不使用的特性允许测试时不通过。

首先，在“离线”状态下学习一片好芯片（即参考芯片），然后将有关这个芯片的文件（. OUT）作为进一步测试的基本参考。同时当“在线学习”同一芯片时，看它究竟能通过多少子测试，不通过的子测试又如何经修改才通过，并记录哪些脚失效。

接下来可对有疑问的芯片进行“在线”和“离线”两种测试。“离线”时，一个芯片预计能100%通过。“在线”测试，可以借助前面在线学习的数据判断芯片是好是坏。波形显示会给出故障的类型，供用户分析。

对于有经验的维修人员来说，LSI分析是一套强有力的工具。虽然它不能像“ICFT”报告那样，自己给出通过不通过诊断，但它能对问题的所在给出有力的提示。波形屏幕使得用户可通过按键在脚名（用途）与脚号之间转换，以便于调试。

（3）UI曲线分析

本测试是测试电路各接点（节点）的动态阻抗，并对分析结果给出曲线来。UI曲线可测试数字电路、线性电路、模拟电路、分立元件和无源元件（即电阻、电感和电容等）。(www.xing528.com)

UI曲线对节点施加一交变电压，并测量产生的电流；将得到的（即学习到的）电压电流关系以数据文件的形式存储起来，以供比较和分析。比较是在整条已学习而存储的曲线和被测板上相应曲线间进行的。从误差菜单选择范围有0～5VDC五个误差级别；数据收集的所有极限条件都能通过菜单选择。

UI曲线也包括一个学习模式：把学习PCB上的所有节点特征存储起来后，就可以将该储存特性与有问题的PCB上各节点进行比较。通过UI曲线的比较，能识别有故障的元件、错误的值、误差中的级差及许多用普通示波器无法区分的细微差别。

（4）电路跟踪测试

这项测试为技术人员测试电路板上的IC连线提供了一个便利工具。“电路追踪”可测试电路的自连接，及板上不同IC的直接连接。

使用这项测试，可以找出PCB连线错误，错误的定位，或是板上IC的错误的脚方向。

BW4040系列电路维修测试仪在线测试功能（ICFT）是一种加电测试，它通过预定义的测试方式驱动IC的输入端，对TTL、CMOS、MEMORY、DRIVER（75系列）这类的数字逻辑芯片进行测试。即先用BW4040操作测试语言（BOTL）编写芯片库（而对于LSI芯片则用大规模集成电路“LSI”语言），然后用分析输出的测试方法来决定其性能的好坏。

（1）BOTL判断

BOTL判断是要对输出脚进行比较判断，以便根据芯片库中，由芯片BOTL测试程序定义的函数方程（真值表）来确定性能的好坏。BW4040操作测试语言（BOTL）是一种高级芯片描述语言，它定义了TTL和CMOS家族中数字逻辑芯片的测试，提供了5个主要的BOTL库供选择：TTL、CMOS、MEMORY、DRIVER和GENERIC。GENERIC库主要用于板测试模式中。用户可以用BOTL PASER（BOTLPASS. EXE）来为自己的芯片建立BOTL芯片程序和编译库。

芯片开始是在紧门槛下测试的，如果芯片不能满足紧门槛电平，就需要在松门槛下测试。紧门槛是TTL和CMOS厂商规定的技术规格。松门槛是作为超出芯片用于所定义的参数之外的那些条件面对电路操作的验证，但它不严格符合制造厂商的技术规格。

（2）LSI判断

在LSI判断中，芯片的特殊特性/功能，可在LSI测试程序中得到完全的测试。整个测试中使用缺省的紧门槛，除非用户通过启动某一特定的键而选择另一值。

LSI分析的原理和BOTL分析的原理有很大差别。测试开始部分相似之处在于给芯片命名，定义VCC和GND脚。不同之处在于其一项测试是由大量子测试组成的，当n组脚数据定义之后才是驱动命令。因为假设LSI芯片是逻辑的固定的而不能重复连接，但脚的用途可以按设计需要设定，所以不必给出脚的关系（即“相关脚”），只要设定脚群（GROUP）即可。

LSI不同于BOTL库的地方还在于没有和输入波形一起定义的判断，而是在离线时从好的（即参考）芯片学习正确的数据而响应（芯片学习模式）判断。

驱动波形的每一次响应可以定义为高、低、三态（悬浮）及读。定义为“读”的脚不会被驱动，但结果将从参考芯片中学习过来。程序设计者的目标是要使之产生大量能够测试被芯片单个（独有）特性的子测试。LSI分析系统，能产生按要求数量的单个驱动，尽管没有任何一个驱动信号组合是超过1024个时钟（TICK）响应的。

BW4040的使用必须与一台PC主机相连接（XT或AT或兼容机均可）。该微机应具备以下技术规格：①至少1MB内存（RAM）；②使用3.0或3.0以上版本的PC—DOS或MS—DOS；③一只彩色图形适配器，最好是VGA或EGA；④一个硬盘，至少有12MB存储空间。注意，需要图形卡来绘制UI曲线图，所以如果使用单色显示适配卡（MDA），则只能显示“ICFT”和“LSI”测试模式。BW4040通过适当的接口装置连接到微机上。

使用带有全部菜单（或窗口）揭示操作和内部有庞大数据库的BW4040几乎不需要做什么培训。在帮助非技术人员操作本仪器时，仪器本身的自动定位（AUTOLOCATE）特性将很有帮助，同时，菜单系统与横跨屏幕底部的活动提示行使本仪器的使用非常简单。使用该仪器应具备如DOS命令及如何在DOS环境下操作、电子学方面的基本知识、数字逻辑及布尔方程及IC内部逻辑图及IO寄存操作，以便对LSI芯片进行特性测试。