利用PXI、LXI、TSPTM和GPIB混合系統縮短測試時間

　　PXI架構是一種經典的子系統控制實例。通過嵌入式PC，我們可以控制多個數據采集與通信模塊。在生產測試應用領域，PXI相比其他數據采集與控制系統具有多種優勢：不拘一格的外觀尺寸、極高的系統密度、高速通信能力和高級的觸發功能。PXI觸發總線能夠在幾十納秒之內完成多個模塊的協同控制。與其他子系統一樣，PXI系統是線性執行代碼的，但是通過觸發機制，這種子系統可以與其他子系統并行工作。基于PXI架構子系統的另一個優勢是與其他儀器之間便捷的通信功能。通過PXI-GPIB 模塊和PXI控制器上的以太網連接，我們很容易將其他儀器與PXI子系統連接起來。

　　包含多個離散子系統（基于TSP或PXI架構，每個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程中固有的時間延遲，如預熱時間、機械手操作時間、穩定時間和配置時間等。通過開發離散的子系統，可以對操作時間進行優化，以有效利用部件的測試時間。分布式編程的并行執行技術通過消除主程序線性執行通路中的這些時間延遲，大大縮短了測試時間。

　　開發時間與系統維護的優勢

　　顯然，模塊化的系統開發策略，再結合測試系統的分布式編程技術，能夠大大減少測試時間，有效降低測試系統的開發成本以及維護與升級成本。模塊化、分布式子系統意味著每組儀器可以獨立運行。這種方式通過限制每種測試的范圍，降低了初始代碼的開發與調試難度。模塊化的開發策略能夠最大限度地減少綜合故障狀態，以及將會增加大型測試系統開發復雜性的不可預見的交互工作。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展迅速的場合，以及測試新的器件需要對測試程序頻繁進行局部修改的領域是尤其重要的。

　　混合測試系統的實

例

　　為了說明模塊化、分布式編程以及并行測試執行技術的優勢，我們構建了一個混合測試系統（如圖3所示），用于測試紅外發光二極管的I-V特性和發光特征。

　　待測器件

　　在這個測試實例中，使用了Vishay的TSHF5210型T-13/4高速紅外發光二極管。在這個器件中，100mA電流下20ms的正向電流脈沖將會產生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的發光特征時，將發光二極管安裝在一個測試夾具上，選用能夠在正確的頻率范圍內進行響應的光電二極管。實驗中采用了一個快速電流源為發光二極管提供脈寬為10ms大小為10mA的脈沖電流。對于在脈沖起始點進行觸發的大小為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極具挑戰的功能：快速電流源、快速低電流測量和緊密觸發功能。我們選擇吉時利儀器公司的6221型AC/DC電流源提供所需的電流脈沖。本實驗中所需的電流測量速度對于傳統的皮可安培計來說太快了，因此我們選擇吉時利428型電流放大器。該電流放大器與吉時利KPXI-AI-2-65M型數字轉換器相連。這個實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應用開發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單獨的示波器，是因為它還具有通過嵌入式VIA控制器實現子系統編程控制的優勢。

　　對于I-V特征測試子系統，需要采用一個SMU來實現所有的源與測量功能。為了縮短測試時間，選擇了吉時利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機架上增加了一個數字I/O模塊，用于觸發SMU測試并采集SMU的pass/fail讀數；并增加一個PXI-GPIB接口，用于在系統重啟的時候預加載TSP代碼。

　　結束語

　　為了說明開發混合測試系統的好處，我們在兩種不同的配置結構下，對上述實例應用中的I-V特征測試與脈沖響應子系統測試進行了時間統計。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，并行執行經過優化的測試（配置2）。時間統計結果如表1所示。

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