基于VI曲線測試的電路板故障診斷技術(shù)

鄭永龍

(國營蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241007)

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“先換后修”的維修方案，在現(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，通過更換來快速恢復(fù)裝備的技戰(zhàn)術(shù)性能，而發(fā)生故障的可更換單元則被送往后方進(jìn)行深層次的器件級維修。在后方的維修中，由于其缺乏必要的工作環(huán)境，給維修帶來極大的困難。VI曲線測試是一種新型的電路板及元器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(jìn)行離線故障檢測。

1 VI曲線測試技術(shù)

VI曲線測試是通過顯示電壓(V)和電流(I)平面上的曲線來給出測試結(jié)果。

1.1 VI曲線測試原理

圖1 電阻VI曲線

VI曲線測試就是在被測器件的待測管腳與地組成的端口之間，施加一個(gè)交變的信號，將該端口的電壓、電流變化在平面上顯示出來。電阻VI曲線的示意圖如圖1所示。上面涉及到的電阻是理想器件，但實(shí)際電路中一般都不是理想器件，在特定條件下可以視為若干等效的理想器件的組合而成。根據(jù)實(shí)際電路節(jié)點(diǎn)所測的VI曲線幾何形狀，可大致推測出該節(jié)點(diǎn)是由哪些元器件組成的，可以通過比較實(shí)測曲線與預(yù)測形狀的差別來判斷電路板是否存在故障。［1］

1.2 VI曲線測試優(yōu)勢

VI測試技術(shù)在國內(nèi)、外廣泛應(yīng)用于電子診斷領(lǐng)域的故障檢測。VI測試通過比較器件的端口模擬特征實(shí)現(xiàn)故障檢測，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，沒有聯(lián)機(jī)條件的情況下使用;不需給電路板加電，相對更安全;它是串行的，即一個(gè)管腳一個(gè)管腳進(jìn)行測試，原則上任何封裝、無論管腳多少的器件均可測試;不涉及器件的電路功能，無論數(shù)字的、模擬的、數(shù)?；旌系?、功能已知的、未知的(如專用、可編程)器件均可測試。［2］

正因?yàn)閂I測試有如此特點(diǎn)，使它不僅成為電路板故障檢測中最重要的測試手段，而且在很多場合中，是檢測大規(guī)模、復(fù)雜集成器件好壞的唯一手段。另外，VI測試可用于檢測兩端元件的功能型故障，稍加擴(kuò)充，也可用于檢測三端元件的功能型故障。

2 VI曲線測試的過程以及測試參數(shù)的選擇

VI曲線測試過程很簡單，根據(jù)VI曲線測試的原理，通過比較好、壞電路板上相同點(diǎn)之間的VI曲線，即可判斷該測試點(diǎn)的性能。

如圖2所示的二極管VI曲線中，紅色曲線為正常情況下的VI曲線，當(dāng)二極管在電路中有短路或泄漏現(xiàn)象時(shí)，可能產(chǎn)生藍(lán)色曲線或綠色曲線。因此可以通過二極管VI曲線阻抗發(fā)生改變的結(jié)點(diǎn)，來查找故障點(diǎn)。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(diǎn)上的交變信號。目前一些新型的在線故障診斷系統(tǒng)如PINPOINTⅡ等均具有VI曲線測試功能。

圖2 二極管和齊納二極管的VI曲線

在VI曲線測試系統(tǒng)中，測試信號是構(gòu)成整個(gè)測試功能的基礎(chǔ)，因此測試信號的性能直接決定著測試系統(tǒng)的測試效果。［3］驅(qū)動電壓波形有正弦波、鋸齒波和三角波等，使用正弦波的電壓信號的測試效果最好。PINPOINTⅡ輸出的正弦波電壓幅度從0V到25V，電流0.1MA到500MA，能很好地滿足各種元器件以及板件的檢測要求。

3 基于LabView的VI曲線測試儀

組成。數(shù)據(jù)采集由NI公司的PCI總線數(shù)據(jù)采集卡完成。同時(shí)，用LabView編程，具有界面形象、友好、直觀、易于操作等特點(diǎn)。在儀器的功能上，采用了雙通道的數(shù)據(jù)采集。在儀器面板的設(shè)計(jì)上，參考了PinpointⅡ的VI曲線測試模塊。該測試儀的主要功能包括:雙通道輸入、波形顯示、參數(shù)設(shè)置、采集控制、處理控制、曲線對比、數(shù)據(jù)波形存儲等。設(shè)計(jì)的VI曲線測試面板如圖4所示。

3.1 VI曲線測試儀的組成

VI曲線測試儀由數(shù)據(jù)采集和儀器功能兩大塊

圖4 VI曲線測試程序界面

3.2 軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

VI曲線測試儀采用LabView9.0版本進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。LabView編程特點(diǎn)就是采用大量的集成化功能模塊。［4］測試儀的程序框圖如圖5所示。程序設(shè)計(jì)了雙通道采集模塊，每個(gè)通道可以設(shè)定起始電壓和掃描電壓、限額電流等，為了顯示出好壞板的VI曲線對比情況，采用雙通道VI測試模塊，這樣，對兩個(gè)通道的信號可以作相關(guān)分析，實(shí)現(xiàn)了在線實(shí)時(shí)對比功能，達(dá)到了設(shè)計(jì)的效果。

圖5 程序框圖

4 結(jié)論

綜上所述，VI曲線測試技術(shù)原理并不復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)也很簡單，在電路板及元器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顯著的特點(diǎn)，是一種行之有效的方法，對于電路板及元器件的測試有著明顯的優(yōu)勢，在近年來電路板及元器件的脫機(jī)維修實(shí)踐中得到證明，有著廣泛的應(yīng)用前景。

［1］高澤涵.電子電路故障診斷技術(shù)［M］.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2000.

［2］王格芳，陳國順.模擬電路自動測試系統(tǒng)研究［J］.國外電子測量技術(shù)，1999，(2).

［3］韓熔.電路在線維修測試儀上的ASA(VI曲線)測試［J］.設(shè)備管理與維修，2006，(7).

［4］楊成，史訓(xùn)中，查光東.機(jī)載電子設(shè)備自動化檢測系統(tǒng)儀器無關(guān)性測試軟件的設(shè)計(jì)［J］.電光與控制，2002，(3).