A tömeggyártási ipar más területeihez hasonlóan, az elektronikai gyártásra is igaz, hogy az idő pénz. Valamennyi tesztelési fázis esetében, a megfelelő eszközválasztással és okos optimalizálással értékes idő takarítható meg. Cikkünkben a tesztrendszerek egyik legfontosabb részére, a tápegységekre vonatkozó optimalizálási lehetőségeket tekintjük át
Csak annyit várjunk a DUT1-re, amennyi feltétlenül szükséges!
A tesztprogramok futása során a legtöbb idő általában várakozással telik el, azonban hacsak nem nagy mennyiségű adat mozgatása történik, általában nem a számítógép, az I/O-k, ill. a műszerek a probléma forrásai. Mielőtt új, gyorsabb számítógép, ill. műszerek beszerzésén kezdenénk gondolkodni, érdemes figyelmesen áttekinteni mérési összeállításunkat is.
Első körben kezdhetjük azzal, hogy a tesztelt eszközt (DUT-t) a következő tesztlépéstől elvárt állapotban hagyjuk. További lehetőségek egyedi teszttervezés szerint állnak rendelkezésünkre. Egy tipikus tesztszekvenciánál a lépések (terhelés DUT-re kapcsolása, kimeneti stabilizálódás kivárása, mérőkomponensek relés csatlakoztatása, műszerbeállítás, mérés indítása stb.) mindegyikénél általában időre van szükség a lezajláshoz, ráadásul a legtöbb DUT-nél idő kell a stabilizálódáshoz a teljesítmény rákapcsolását, vagy a terhelési körülmény megváltozását követően. A programozási és várakozási állapotok szétválasztásával a tesztelés átrendezhető, így az egyik műszer programozható, mialatt a másikra még várni kell.
Csökkentsük a tesztelési időt több tápegységgel és átlapolt GPIB2 műveletekkel!
Ha fontos szempont a tesztelési idő, vegyük fontolóra több, egykimenetű tápegység használatát egyetlen, többkimenetű helyett! Több műszerrel a GPIB műveletek időben átlapolhatók, és elkerülhető a szekvenciális feldolgozással együtt járó késleltetés, amely a többkimenetű tápegységekre jellemző.
Ez a technika különösen hasznos a tápegységek lekérdezésénél. Többkimenetű tápegységnél az egyik kimenet válaszát meg kell várni ahhoz, hogy egy következőét lekérdezhessük, több műszer esetében azonban egyszerre kérdezhető le minden tápegység, így elegendő egyetlen mérési ciklust kivárnunk. Bár az e mérési összeállítással elérhető időnyereség meglehetősen szerény lehet, komplex, repetitív teszteknél az összeadódó időnyereség érdekében mégis érdemes megfontolni.
Használjuk ki a tápegységek és terhelések beépített méréstechnikai képességeit!
1. ábra. Négykimenetű DC/DC-átalakító tesztelése külső multiméterrel és kapcsolóval (balra), ill. a DC-forrás beépített méréstechnikai képességeivel (jobbra)
A tápegységekbe és elektronikus terhelésekbe integrált mérési funkciók kihasználásával egyszerűbb felépítésű, időben gyorsabb mérőrendszerek fejleszthetők. A tápegységek képesek a kimeneti feszültség és áramerősség mérésére, a terhelésekkel pedig a bemeneti értékek mérhetők.
Egy négykimenetű DC/DC-átalakító teljes teszteléséhez például szükséges a konverter bemeneti, valamint mind a négy kimeneti feszültségének mérése. Ha csak egyetlen multiméter áll rendelkezésünkre ehhez a művelethez, egy multiplexerre is szükségünk lesz, amely végigvisz a szekvencián. Ez nemcsak a rendszer összetettségét növeli, hanem a tesztelési időt is, beleértve a multiplexer kapcsolási és a mérések beállási idejét is. Ezeket a műveleteket a tápegység, ill. terhelés is képes lehet ellátni. Ezek amúgy is csatlakoztatva vannak a DUT-hez, nincsenek tehát kapcsolási késleltetések sem, minden sokkal gyorsabb. Az 1. ábra egy multiplexeres/külső DMM3-es és egy tápegységbe épített, méréstechnikával konfigurált rendszer topológiája látható.
Tervezzünk "egydobozos" műszerekkel automatizált tesztberendezések építésekor!
A mai tápegységek és elektronikus terhelések rendszerint rendelkeznek beépített programozási lehetőséggel feszültség és áramerősség tekintetében is, képesek állapot-visszaolvasásra és megszakítások kezelésére, mindezt egyetlen, integrált eszköz formájában. Nem szükséges automatizált tesztrendszerek (ATE4-k) számára tápalrendszereket megtervezni és megépíteni különálló darabokból, a specifikációk ráadásul egyértelműen megadják a szükséges paramétereket.
Az egydobozos műszerek az alábbi előnyöket kínálják:
- teljes specifikáció teljesítmény tekintetében,
- kedvezőbb költségek és jobb megbízhatóság a kisebb kábelezési igény, kevesebb műszerdoboz miatt,
- egyszerűbb kezelhetőség, gyorsabb rendszerfejlesztés, kisebb karbantartási igény,
- alkalmazásvédelmi lehetőségek integrált túláram- és túlfeszültség-védelemmel, valamint külső vezérlőportokkal.
2. ábra. Az egydobozos mérőrendszer egyetlen műszerben tömöríti az automatizált teszteléshez szükséges méréstechnikai funkciókatAz integrált, egydobozos műszerek esetenként az átlagosnál fejlettebb multiméter-funkciókat, valamint teljesítményanalizátor-funkciókat is kínálnak. A 2. ábra a többkomponensű, ill. egydobozos mérési elrendezéseket szemlélteti.
Használjuk ki a DSP5-alapú műszerek fejlett jelfeldolgozási képességeit!
Az olcsó, lebegőpontos számítási képességekkel is rendelkező, digitális jelfeldolgozó (DSP) rendszerek az idők folyamán az AC- és DC-tápegységekbe is bekerültek. A modern, DSP-alapú, digitális műszerek a jelfeldolgozási láncokban a lehető legkorábban digitalizálják a jeleket, így az analóg rendszereknél hibatűrőbbek és könnyebben vezérelhetők. A digitális feldolgozási tartományban az alapmennyiségek méréstechnikai pontossága is jobb, és gyakorlatilag végtelen számú lehetőségünk van az adataink feldolgozására. A DSP-alapú tápegységek jellemzően nemcsak digitalizálják a kimeneti feszültséget és áramot, hanem ezt az időtartomány-beli hullámformák rögzítésével teszik, hasonlóan a digitalizáló oszcilloszkópokhoz. Algoritmusokkal számtalan lehetőség implementálható, kezdve a pillanatnyi teljesítmény mérésétől az FFT6-n át az egyedi szűrőkig, és - ellentétben az analóg rendszerekkel - nincs szükség fizikai áramkörökre.
Válasszunk nagyobb pontosságú tápegységet!
Ha magára a pontosságra és felbontásra gondolunk, a nagyobb kimeneti programozási és visszaolvasási pontosságú tápegységek használatának előnyei nyilvánvalóak, azonban ezenfelül jelentős gyorsulási lehetőségeket is tartogatnak számunkra. Ha ugyanis a tápegységünk nem kellően pontos, folyamatos utánmérésekkel kell ellenőriznünk, amely időbe kerül. A problémát súlyosbítja, ha sokkomponensű rendszerünk van, söntökkel, DMM-ekkel, multiplexerekkel stb. Egy nagy pontosságú, egydobozos tápegységnél e problémával nem kell számolnunk.
A nagy adatmennyiségek továbbításához bináris módot használjunk!
Ha nagy adatmennyiséget (pl. hullámforma-adatokat) kell továbbítanunk, nézzünk utána, hogy a műszer támogatja-e a bináris átvitelt az ASCII mellett! Ha csak adatokat mozgatunk, nincs szükségünk az ASCII-mód alfanumerikus lehetőségeire, ezekben az esetekben a bináris móddal kétvagy többszörös gyorsulás is elérhető lehet.
Éljünk az állapotjelentés lehetőségével!
A mérések során fontos tudnunk, hogy mi zajlik le a műszerekben, milyen reakciók mennek végbe a bemeneti jelek vagy egyéb tényezők változására. [Pl. állandó áramú (CC7) módban, amikor adott esetben az áramérték meredeken felugrik, és nem ad a rendszer megfelelő reakciót erre az eseményre, jelentős kár keletkezhet!]
Az állapotjelentés jóvoltából a tápegység státusza GPIB-n keresztül kiolvasható, amely azonban nemcsak lassú, hanem időpazarló terhelés is a számítógépre nézve. Gyorsabb megoldás, ha a tápegységet úgy állítjuk be, hogy egy bitet a soros lekérdezési regiszterben átbillentünk, ha CC-módba került a műszer. A soros lekérdezés nagyon gyors GPIB-művelet, így minden ellenőrzés gyorsabb, továbbá, ha a programozási környezet támogatja a GPIB-n keresztül történő megszakítást, a lekérdezés akár teljesen mellőzhető is.
Gyors feszültségszintváltásokhoz használjunk "downprogramming"-ot támogató tápegységeket!
Az ún. "downprogramming"-ot támogató tápegységekkel jelentősen csökkenthető a tesztelési idő, különösen azokban az esetekben, amikor több feszültségszint beállítására van szükség. E funkció nélkül a tápegység kimeneti szűrőjében a kondenzátor (vagy bármely kapacitív terhelés) kisülése több másodpercet, akár percet is igénybe vehet a kimeneti feszültség csökkentésekor. A "downprogramming"-ot támogató műszerekben egy aktív áramkör kényszeríti a kimenetet az új feszültségszintre, rendszerint néhány ezredmásodperc idő alatt. Ez az áramkör minden esetben működésbe lép, ha az újonnan beállítandó kimeneti feszültségszint alacsonyabb, mint az aktuális. A "downprogramming" hasznos lehet telepek kisütésére is, amely esetben a tápegység elektronikus terhelésként viselkedik.
Az Agilent Technologies több mint negyven éve áll az elektronikai ipar szolgálatában, többek között csúcstechnológiás tápegységeivel. A cég kínálatában minden alkalmazásra megtalálható a megfelelő DCvagy AC-tápegység, amelyek mellől a teljesítményelektronikai vonalról nem hiányoznak a DC elektronikus terhelések, gerjesztő/mérő egységek, alkatrész-analizátorok, szimulátorok stb. sem.
1: DUT: Device Under Test
2: GPIB: General Purpose Interface Bus
3: DMM: Digital MultiMeter
4: ATE: Automatic Test Equipment
5: DSP: Digital Signal Processing / Digital Signal Processor
6: FFT: Fast Fourier Transformation
7: CC: Constant Current
