Программное управление через интерфейс по шине данных распространяется на все устройства измерения и коммутации, а также на устройство печати. Устройства измерения включают в себя цифровой вольтметр (ЦВ), анализатор полного сопротивления на переменном токе (АПС), программируемые источники напряжений (ПИ), программируемые резисторы (ПР), измерители сопротивлений (ИС). Система имеет логический тестер, предназначенный для внутрисхемной проверки ПУ, содержащих цифровые компоненты малой степени интеграции.

Система коммутации содержит два коммутатора. Один из них образует коммутационную матрицу, осуществляющую взаимное соединение всех приборов, за исключением логического тестера, в соответствующую измерительную схему. Максимальное число зажимов, подключаемых одновременно коммутационной матрицей, не превышает четырех, что обеспечивает возможность четырехпроводного измерения сопротивлений резисторов

Второй коммутатор - коммутатор точек контроля работает независимо от первого и осуществляет подключение измерительных полюсов к любым двум точкам проверки на стенде в соответствии с командами от устройства хранения данных. Кроме того, к любой или ко всем точкам проверки могут быть подключены так называемые защитные полюсы, необходимые для обеспечения режима независимого измерения проводимостей объекта контроля.

Переключение из аналогового режима работы в цифровой также осуществляется в модуле коммутатора точек контроля. При контроле ЦИС необходимо одновременно подключать большое количество точек, поэтому все переключения, требуемые в процессе логической проверки, осуществляются либо коммутатором точек, либо самим логическим тестером.

Контролируемая печатная плата подключается к системе с помощью контактрона игольчатое поле , управляемого пневматически.

Использование универсальной ЭВМ PDP-11/05 придает системе высокую гибкость программного управления. Система имеет развитое программное обеспечение, основанное на стандартном языке Бейсик.

Система ОЕ-1761 имеет следующие технические характеристики (измерение по двух-, трех- и четырехпроводной системе):

Измерения

Основная погрешность, %

Сопротивление (по постоянному току)

10 Ом - 10 МОм

±0,5 ±1,5

±3 ±5

10 Ом - 100 кОм.......

1 Ом-10 Ом; 100 кОм- 1 МОм 1 МОм - 10 МОм

Напряжение постоянного тока (максимальное число, отображаемое цифровым вольтметром ±19 999)

10 мВ - 1000 В

0-10 мВ ............±0,01 % показания

±0,005 % полной шкалы

0-100 мВ и выше .......±0,005 % показания

±0,005 % полной шкалы

Ток утечки

1-10 нА ............±5 %±1 нА

10-100 нА ...........±3 %±1 нА

100-1000 нА .........±2%±1нА

Тестирующие сигналы - программируемые напряжения постоянного тока и ток:

Число источников питания ........ 2

Диапазон напряжений ..........0-30 В ступенями по 100 мВ

Диапазон токов .............10-990 мА ступенями по 10 иА

Погрешность по напряжению .......±1 %

Погрешность по току ..........±2 % 2 мА

Анализатор полного сопротивления имеет следующие характеристики-измерения Погрешность, % Емкость

10-100 пФ ............ ±2 % (-2...+5) пФ

100-0,1 мкФ ........... ±2%

0,1-1 мкФ ............ ±4 %

1-10 мкФ............. ±8 %

1,0-100 мкФ ............ ±10 %

Индуктивность

10-100 мкГн .......... ±10%±10мкГн

0,1-1 мГн ............ ±7%

1-1 Гн ............. ±5 % ±0,3 % полной

шкалы

1-10 Гн ............. ±10 %

Скорость измерения для аналоговых компонентов составляет 12 измерений в секунду, для логических компонентов - 1000 тестов в секунду.

Дальнейшим развитием рассматриваемой системы явилась АСКД Система 80 той же фирмы. По сравнению с ОЕ-1761 в новой системе расширены возможности контроля ЦИС, повышена гибкость коммутации, увеличено быстродействие.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ СЕРИИ МВ7700 [33]

Фирма Membrain (Англия) является одной из ведущих зарубежных фирм, специализирующихся на производстве автоуатизи-рованных средств контроля и диагностирования печатных углов РЭА.

Новая серия автоматизированных систем MB7700S этой фирмы обладает повышенной производительностью и развитым программным обеспечением. Модели серии MB7700S ориентированы на функциональные испытания ПУ, но допускают и внутрисхемное диагностирование. В отличие от них, модели серии MB3300S ориентированы на внутрисхемные контроль и диагностирование аналоговых и цифровых микросхем, однако предусматривают и функциональную проверку. Возможности автоматизированных систем, выпускаемых фирмой Membrain , представлены в табл. 6.1 [66].

Особенности структуры и некоторые характеристики серии MB7700S покажем на примере системы MB7706S, структурная схема которой изображена на рис. 6.5 [66].

Центральным ядром системы является специализированная ЭВМ, процессор которой выполнен на базе микросхем серии INTEL-3000. Архитектура процессора имеет период цикла, не превышающий 200 не. Идентичный процессор применяется во многих устройствах серии МВ7700. Это обеспечивает совместимость различных систем и узлов в процессе их эксплуатации. Запоминающее устройство использует микросхемы динамической памяти с произвольным доступом по 64 Кбит, которые могут обеспечить объем памяти до 256 Кбайт на одну плату. Предусмотрена возможность установки двух таких плат. Расширитель шины ЗУ обеспечивает адресацию коммутаторов через соответствующие схемы интерфейса.

Периферийное оборудование включает пульт управления с клавиатурой, дисплей, накопители на стационарных и гибких магнитных дисках, а также устройство печати, перфоратор и считыватель. Все периферийные устройства снабжены соответствующим интерфейсным оборудованием. Емкость ЗУ на стационарных магнитных дисках составляет 8,2 Мбайт. Емкость ЗУ на гибких дисках - 1,0 Мбайт. Объект контроля подключается с помощью кон-тактрона с пневматическим управлением. Кроссировочное поле на выходе контактрона обеспечивает системе гибкость коммутации контролируемых точек. Система имеет два коммутатора, подключающих контролируемые точки к измерительным приборам.

Система МВ7760 является универсальной и предусматривает как функциональную, так и внутрисхемную проверку аналоговых и цифровых узлов РЭА. Функциональная проверка обеспечивается приборами с интерфейсом IEEE-488. Для проведения внутрисхемной проверки имеются специальный модуль, набор пюграмми-руемых источников тестирующих сигналов и измерительных преобразователей параметров аналоговых компонентов. Технические характеристики преобразователей приведены ниже.

Тестирование цифровых интегральных микросхем осуществляется дискретным испытательным блоком. Этот блок имеет возможность одновременного подключения до 256 проверяемых контактов

Интерфейс 1ЕЕ-48Ё

Расширитель шины ЗУ

Блок питания .контроллера

Блоки питания

Модуль Внутрисхемной проверки

I------1

, Блоки,

> совместимые ] М ЫЕЕЕ-488, П АЦП, j

анализаторы

Разъем IEE-488

Коммутатор

Интерфейс цифрового испытательного устройства

Источник тестирующих сигналов

Интерфейс

1 Матрица j переключателя1

I J

32 двойных канала

1

Коммутатор

Интерфейс

I Матрица I переключателя i

L !

точек

1024 точки

Каналы тестируа ющгас сигна лов

Кроссировочное поле

Контактрон

Объект контроля

Рис, 6.5. Функциональная схема системы MB7760S.

-цифровых компонентов. Контакты разбиты в группы по 16. Уровни напряжений логических сигналов программируются от -12 до +24 В. Контакты могут подключаться как последовательно, так й параллельно. Предельные частоты тестирующих сигналов соответствуют данным табл. 6.1. Блок цифровых испытаний содержит модуле 6 s-asa Щ. :

6.1. Характеристики автоматизированных систем серии MB7700S и MB3300S

синхронизации и адресации для обеспечения точной синхронизации проверяемого ПУ и системы испытаний. Блок содержит модули генерации тестирующих сигналов, которые обеспечивают получение вполне определенных программируемых серий импульсов для испытания микросхем с высоким уровнем интеграции. Наконец, блок цифровых испытаний содержит полный набор различных зондов, включая бесконтактный токовый зонд для локализации дефектов на печатных платах, содержащих БИС с шинной структурой. Модули проверки ЦИС широко используют встроенную микропроцессорную технику, микросхемы канальной электроники , элементы памяти и другие компоненты с шинной структурой, поэтому системы серии МВ7700 следует отнести к АСКД четвертого поколения.

2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ КОММУТАТОРОВ АСКД

Коммутаторы АСКД предназначены для организации измерительных цепей и цепей тестирующих сигналов. В процессе коммутации сигнальные входы в определенном порядке подключаются к аппаратуре, выполняющей раздельное во времени преобразование контролируемых параметров в унифицированные сигналы.

Основными техническими характеристиками коммутаторов определяющими возможность контроля и диагностирования, являются быстродействие; количество контролируемых точек; количество выходных каналов; гибкость, определяющая способы управления каналами в любой последовательности и в любых комбинациях; возможность наращивания.

СТРУКТУРА КОММУТАТОРОВ

Из рассмотренных примеров АСКД следует, что структура коммутирующих устройств существенным образом определяет структуру всей системы в целом.

Большинство рассмотренных систем имеет структуру коммутаторов, состоящую из двух частей, каждая из которых, имеет самостоятельное назначение: организация схемы управления, вы* бор характера и способа формирования сигналов, управляющих переключающими элементами; организация исполнительной части коммутатора и ее взаимодействия с системой соединения аппа* ратуры.

Организация схемы управления с применением ЭВМ сводится к формированию ряда адресуемых регистров, каждый разряд которых управляет работой переключающих элементов. В настоящее время существуют электромеханические переключатели с малым потреблением энергии. Управляющие катушки таких переключающих элементов могут непосредственно подключаться к выходу цифро-

К аналого1ым иреобразобателям

К цтрробым анализаторам

2-к

Матричный аналоговый коммутатор

Коммутатор шин

Л

Иотщтатор универсальных точен

Кроссировоч/тя панель

Л источникам К измерительным приборам

Контантрон

Объект контроля

j Разъемы J j 1

Рис. 6.6. Структура исполнительной части коммутатора АСКД.

ВЫ.х интегральных схем (например, по схеме с открытым коллектором).

Наибольшее влияние методы контроля и диагностирования оказывают на вторую, исполнительную часть коммутатора.

Рассмотрим обобщенную структурную схему исполнительной части коммутатора универсальной АСКД (рис. 6.6).

Объект контроля (узел на печатной плате) может подключаться К системе двумя различными способами: посредством внешних разъемов; посредством дополнительных контактирующих адаптеров (контактрон).

Контактроны обычно выполняются в виде поля игольчатых контакторов , соединяемых с контактными площадками и проводниками печатной платы [16].

. Другим способом группового контактирования является способ подключения к контактным выводам интегральных схем. Контактирующее устройство подобного типа носит название клипса . Оно надевается непосредственно на интегральную схему и с помощью пружинных зажимов обеспечивает надежное подключение контактов интегральной схемы к коммутатору АСКД.

Внешние измерительные приборы и источники тестирующих сигналов так же, как и контактирующие устройства объекта контроля* соединяются с коммутатором через кроссировочную панель. Панель имеет две группы разъемов: внешние и внутренние.

Внешние разъемы обеспечивают подключение измерительных приборов, источников тестирующих сигналов и объекта контроля.

Внутренние разъемы соединяют кроссировочную панель с коммутатором. С помощью кроссировочного поля любая клемма внешних разъемов соединяется с любой клеммой внутренних разъемов.

Коммутируемые точки могут принадлежать аналоговым либо цифровым элементам ПУ. Имеется также группа универсальных точек, принадлежащих как аналоговым, так и цифровым элементам. Аналоговые и универсальные точки объекта контроля через матричный аналоговый коммутатор подключаются к шинам аналоговых измерительных преобразователей. Эти же точки через коммутатор аналоговых шин могут быть соединены с внешними измерительными приборами тестирующих сигналов.

Коммутатор универсальных точек осуществляет их переключение от матричного аналогового коммутатора к цифровым анализа- . торам.

Рассмотренная структура коммутации (рис. 6.6) отражает все основные направления взаимодействия объекта контроля с различными устройствами АСКД. В отдельных конкретных системах те или иные цепи коммутации могут отсутствовать..

РЕАЛИЗАЦИЯ КОММУТАТОРОВ В АСКД

Аналоговый коммутатор системы 80 на 2048 точек (рис. 6.7) имеет четыре измерительных шины, из которых А и В- основные, а Сг и С2 - вспомогательные. Основные шины подключаются к любой из контролируемых точек двумя однополюсными трехступенчатыми коммутаторами. А и В. Первая ступень содержит 64 группы по 32 переключающих элемента, вторая - 8 групп по 8 переключающих элементов. Третья ступень содержит одну группу с 8 коммутирующими элементами.

Вспомогательная шина Сг посредством простейшего коммутатора на 1024 точки может подключаться к одной или нескольким

Контролирует*; точка

Za J0 to So JZq

Рис. 6.7. Аналоговый коммутатор си стемы 80 фирмы Marconi Inst

Z26-256 I.I.I. I

те

LULL../ IJJjL-j

Коммутатор В

Г

контролируемым точкам с четными номерами. Вспомогательная шина С2 соединяется с нечетными контролируемыми точками. С помощью дополнительного реле (на схеме не показано) шины Ct и С2 могут объединяться, обеспечивая защитное заземление любого числа контролируемых точек. Наличие двух шин Сг и С2 облегчает операции проверки на отсутствие обрывов и коротких замыканий проводников контролируемого печатного узла. В качестве коммутирующих элементов используются ртутные реле, установленные на специальных платах. Каждый из проводников, относящихся: к контролируемым точкам, по всей длине окружается предохранительным каналом, соединенным с землей. Это существенно уменьшает влияние паразитных емкостей коммутатора.

Коммутатор МВ7773 фирмы Membrain [45] (рис. 6.8) имеет структуру, соответствующую изображенной на рис. 6.6. Всего коммутируется 448 точек объекта контроля. Из них 192 канала аналоговых и 256 универсальных. Универсальные каналы подключаются к трехканальному матричному коммутатору через группу переключателей (переключатели находятся в исходном состоянии). При возбуждении какого-либо из переключателей соответствующая универсальная точка подсоединяется к выходам цифровых каналов. Аналоговые 192 канала выведены непосредственно к тестовой панели и также соединяются с шинами А, В и С матричного коммутатора. Характерной особенностью коммутатора МВ7773

является наличие модуля подсоединения дополнительных приборов, который подключает внешние приборы и источники питания к шести информационным шинам матоичного коммутатооа (матоица 32 X 6).

Вся монтажная проводка выполнена симметричной двухполюсной для обеспечения высокой помехозащищенности сигналов. Модуль подсоединения приборов защищен с помощью разъединительных реле, так что матричный коммутатор может быть полностью отключен от приборов. Все каналы модуля подключения допол-

В

с Л

А

192 аналоговых напала

универсальных каналов

2SE цифровых каналов

приборных канала

Рис. 6.8. Коммутатор сигналов МВ7773.

нительных приборов выведены на тестовую панель, поэтому неза-действованные каналы могут использоваться для подключения контролируемых точек. Контролируемые точки при этом заводятся на шестишинный матричный коммутатор (имеются дополнительные шины Д, Е и F). Это существенно расширяет возможности измерительных преобразователей, допуская использование шести-проводных измерительных шин.

Коммутатор сигналов МВ7776 той же фирмы представлен на рис. 6.9 и предназначен в основном для систем, ориентированных на функциональные испытания. Он имеет модуль подключения дополнительных приборов, аналогичный рассмотренному ранее. Первая секция контролируемых точек, как и для блока МВ7773, предусматривает 192 канала, подсоединенных непосредственно к