ATE自动检测系统:关于ATE的介绍
ATE是Automatic Test Equipment(自动化测试设备)的英文缩写,是一种通过计算机控制进行器件、电路板和子系统等测试的设备。通过计算机编程取代人工劳动,自动化的完成测试序列。
ATE自动检测系统由于受各行业需求的牵引,近十余年来自动测试系统(ATS)和自动测试设备(ATE)技术发展十分迅。总体说来,采用自动测试系统是为了达到下述目的:
1, 高速、高效率的测试。对于那些大批量生产并且测试项目多而复杂的电子产品(如LSI,大批量生产的PCB或电路组件等),以往的人工手动检测已经不能适应,必须采用相应的自动测试系统。
2 ,快速诊断/维护,提高装备的机动性。现代飞机、导弹、武器系统等都是十分复杂的系统,飞机在飞行前和飞行后,导弹、鱼雷等武器在发射前,都需要快速检测与诊断,遇有故障则迅速排除。为达此目的,没有先进的自动测试系统相配合,是根本不行的。
3 ,高档复杂设备的综合检测及过程监视。现代飞机,甚至它的子系统(如机载电子系统,火力控制系统,导航/飞行控制系统等)都是十分复杂的系统,在飞机设计过程中需要用一些自动测试系统来支持设计验证;在飞机生产/装配过程中,自动测试系统用来对并行作业的各个子系统的生产/装配过程进行测试和监视,实施协调和管理。航空高档设备研制过程中环境试验(高、低温,湿度,振动,过载等)是一项困难、费时、费力的任务,其主要目的是分离或替代那些不能承受恶劣环境条件的部件。由于处于环境实验中的被测对象复杂而贵重,测试项目多,而且要求在给定的很短时间内完成,这类测试任务也必须采用相应的自动测试设备才能完成。
工程上的自动测试系统(ATS)包括自动测试设备(ATE),测试程序集(Test Program Set, TPS)和相应的TPS软件开发工具这三大部分所组成。
ATE是指测试硬件和它自己的操作系统软件。ATE硬件本身可以像便携式设备那样小,也可以是由多个机柜所组成,总重量达上千公斤的设备。为适应飞机、舰船或机动前线部队的应用,ATE往往是一些加固了的商用设备。即使是非前线环境(如维修站或修理厂)应用的ATE,也几乎完全由商用现成设备(Commercial Off-The-Shelf Equipment, COTS)组成。ATE的心脏是计算机,该计算机用来控制复杂的测试仪器如数字电压表,波形分析仪,信号发生器及开关组件等。这些设备在测试软件的控制下运行, 以提供被测对象中的电路或部件所要求的激励,然后测量在不同的引脚、端口或连接点的响应,从而确定该被测对象是否具有规范中的规定的功能或性能。
ATE有着自己的操作系统,以实现内部事务的管理,如自测试,自校准等,跟踪预防维护需求及测试过程排序,并存储和检索相应的技术手册内容。ATE的典型特征是其功能上的灵活性,例如用一台ATE可以测试多种不同类型的电子设备。从部件测试角度,ATE可用来实现对两类黑盒子的测试,即:①现场可更换单元(LRUs, Line Replaceable Units)或武器可更换组件(WRAs,Weapons Replaceable Assemblies);②车间可更换单元(SRUs, Shop Replaceable Assemblies)。
测试程序集(TPS)是与被测对象及其测试要求密切相关的。典型的测试程序集由三部分组成:①测试程序软件; ②测试接口适配器,包括接口装置、保持/紧固件及电缆;③被测对象测试所需的各种文件。测试软件通常用标准的语言,如ATLAS(国际通用的测试语言)、C或Ada等写成。ATE中的计算机执行测试软件,控制ATE中的激励设备、测量仪器、电源及开关组件等,将激励信号加到需要加入的地方,并且在合适的点测量其响应信号。然后再由测试软件来分析测量结果并确定可能是故障的事件,并提示维修人员剔掉或更换某一或几个部件。
因为每个被测对象(UUT, Unit Under Test)有着不同的连接和I/O端口,连接UUT到ATE通常要求有相应的接口设备,称为接口适配器,它完成UUT到ATE的机械与电气连接,并且为ATE中的各个信号点到UUT中的相应I/O引脚指定信号路径。
开发测试软件要求一系列的工具。这些工具统称为TPS软件开发环境, 包括①ATE和UUT仿真器;②ATE和UUT描述语言;③编程工具,如各种编译器等。
ATE可分为以下几种类型:
数字测试系统—— 共享资源测试系统,每个管脚有独立测试资源的测试系统。用来特性化测试集成电路的逻辑功能。
线性器件测试系统——用来测试线性集成电路的测试系统。
模拟测试系统——用来特性化测试集成电路的模拟功能。
存储器测试系统 - DRAM 测试系统,闪存测试系统。这些类型的自动化测试设备用于验证内存芯片。
板测试系统 - 板测试是用来测试整块印制电路板,而不是针对单个集成电路。
混合信号测试系统——这种类型的系统资源用来测试集成电路的模拟及数字功能。
RF测试系统——用来测试射频集成电路的测试。
SOC 测试系统——通常就是一个昂贵的混合信号集成电路测试系统,用来测试超大规模集成电路(VLSI)芯片;并且这种超大规模集成电路(VLSI)芯片的集成度比传统的混合信号芯片高得多。
ATE开发是从简单器件、低管脚数、低速测试系统(10 MHz, 64 pins)到中等数量管脚、中速测试系统(40 MHz, 256 pins)到高管脚数、高速(超过100 MHz, 1024 pins)并最终过渡到现在的SoC测试系统(1024 pin, 超过400MHz,并具备模拟、存储器测试能力)。
未来的测试系统测试速度将超过1.6GHz,时序精度在几百纳秒范围内,并将数字、模拟、存储器和RF测试能力集成于一台测试系统。 这样一台测试系统的成本将非常高,因此需要使用一台或多台测试工作台进行并行的器件测试。为了降低测试成本,芯片中将加入自测试电路。同时基于减少测试系统成本的考虑,模块化的测试系统将取代通用的测试系统。