Як апаратна основа електронних пристроїв, ефективність друкованої плати безпосередньо визначає експлуатаційну надійність кінцевих пристроїв. Плати друкованих плат у різних сценаріях застосування мають дуже різні вимоги до функціонального тестування через відмінності в типах сигналів, вимогах до джерела живлення та конфігураціях інтерфейсу.Налаштована плата для функціонального тестування друкованої платимає обертатися навколо трьох основних цілей: «точне узгодження вимог сценарію, повне охоплення функціональних ризиків та ефективне визначення потенційних проблем». Від аналізу вимог до реалізації плану має бути сформований повний замкнутий цикл, щоб уникнути пропущеного або надмірного тестування, викликаного загальним тестуванням, забезпечуючи надійні гарантії заводської якості друкованих плат.
1, Попереднє налаштування плану тестування: декомпозиція вимог і чіткі цілі тестування
Перш ніж налаштовувати план функціонального тестування плат друкованих плат, необхідно спочатку провести глибокий аналіз сценаріїв застосування, функціональних характеристик і показників продуктивності плати плат, уточнити межі тестування та основні цілі та створити основу для створення наступних проектів тестування.
1. Відображення сценаріїв застосування та функціональних вимог
Основні функціональні вимоги до друкованих плат суттєво відрізняються в різних сценаріях, тому необхідно спочатку з’ясувати їхню основну роль у термінальних пристроях і визначити ключові параметри тестування. Наприклад, якщо плата друкованої плати в терміналах Інтернету речей має «з’єднання з низьким-споживанням» як основну функцію, необхідно зосередитися на ефективності передачі радіочастотного сигналу та ланцюгах живлення з низькою-напругою; Якщо друковані плати в області промислового керування використовуються для «отримання сигналу та виведення команд», вони повинні зосередитися на точності передачі аналогових сигналів зондування та своєчасності відповіді цифрових сигналів керування; Якщо друкована плата споживчої електроніки орієнтована на «взаємодію з кількома інтерфейсами», необхідно перевірити спільну працездатність USB, аудіоінтерфейсу та модуля бездротового зв’язку. Шляхом відображення сценаріїв і функцій тестові елементи, не пов’язані з поточною функцією друкованої плати, можна попередньо виключити, щоб уникнути марної витрати ресурсів на тестування.
2. Кількісна оцінка показників ефективності та стандартів тестування
Показники ефективності друкованої плати є основною основою вимірювання плану тестування, і необхідно перетворити розпливчасту «нормальну функцію» на стандарти тестування, які піддаються кількісному вимірюванню. Наприклад, щодо «стабільності живлення» друкованих плат, необхідно уточнити діапазон напруг живлення різних модулів і межу падіння напруги при максимальному струмі навантаження; Що стосується цілісності передачі сигналу, необхідно визначити швидкість передачі та верхню межу затримки сигналу для критичних сигналів; Що стосується «сумісності інтерфейсу», необхідно вказати підтримувані версії протоколу інтерфейсу та частоту помилок передачі даних. Ці кількісні показники слугуватимуть критеріями для визначення наступних проектів тестування, забезпечуючи можливість вимірювання та відстеження результатів тестування.
3. Прогноз потенційних точок ризику та визначення пріоритетності тестування
Спираючись на схемну структуру друкованої плати (наприклад, кількість сигнальних ланцюгів, типи інтерфейсів і складність ланцюгів живлення), передбачте можливі функціональні ризики та визначте пріоритетність тестування відповідно до «ступеню впливу» та «ймовірності виникнення». Наприклад, якщо на друкованій платі є схема «ланцюга джерела живлення високої напруги поруч із ланцюгом сигналу низької напруги» (виключно на основі оцінки функціональної компоновки), необхідно визначити пріоритетність перевірки ефективності електричної ізоляції між ними, щоб уникнути перешкод для сигналу або пошкодження обладнання, спричиненого несправністю ізоляції; Якщо платі друкованої плати необхідно підтримувати «одночасну роботу кількох модулів» (наприклад, одночасну роботу модулів зв’язку та сенсорних модулів), необхідно зосередитися на тестуванні перехресних перешкод між модулями, щоб запобігти функціональним конфліктам; Якщо певний інтерфейс друкованої плати є «основним портом взаємодії кінцевого пристрою» (наприклад, інтерфейс PCIe друкованої плати сервера), необхідно збільшити охоплення тестуванням цього інтерфейсу, щоб зменшити ризик збою термінального пристрою, спричиненого збоєм функції інтерфейсу. Прогнозуючи ризики, можна переконатися, що ресурси тестування спрямовані на критичні функції та точки високого-ризику, тим самим підвищуючи ефективність тестування.
2. Налаштування проекту основного тестування: ефективність і стабільність функціональності
Основою плану функціонального тестування друкованої плати є встановлення «цільових елементів тестування» для всебічної перевірки функціональної ефективності, надійності передачі сигналу та сумісності інтерфейсу друкованої плати за різних робочих умов.
1. Перевірка електричних характеристик: забезпечення основних функцій джерела живлення та сигналу
Електричні характеристики є основою для функціональної роботи друкованих плат, і необхідно перевірити шляхом тестування, чи відповідають електричні параметри ланцюга живлення та сигнального ланцюга встановленим стандартам. Ядро включає в себе наступні елементи:
Тестування схеми джерела живлення: використовуючи джерело живлення постійного струму та електронний вимірювач навантаження, змоделюйте фактичний робочий струм різних модулів на платі друкованої плати, виміряйте значення напруги, пульсації напруги та швидкість регулювання навантаження кожного вузла джерела живлення. Наприклад, подача номінальної напруги на вхідний порт живлення друкованої плати та перевірка напруги кожного вузла навантаження окремо, щоб переконатися, що напруга залишається стабільною в межах зазначеного діапазону за умов відсутності-навантаження, половинного та повного навантаження; Одночасно виміряйте амплітуду пульсацій напруги джерела живлення, щоб уникнути надмірних пульсацій, що впливають на передачу сигналу.
Перевірка опору сигнального кола: використовуйте аналізатор опору або аналізатор мережі для вимірювання характеристичного опору основних сигнальних ліній (таких як лінії радіочастотного сигналу, високо-швидкісних цифрових сигнальних ліній), переконавшись, що вони відповідають встановленим вимогам і уникаючи відбиття сигналу та загасання, спричинених невідповідністю імпедансу. Наприклад, для радіочастотних схем на друкованих платах необхідно перевірити значення їх опору в різних діапазонах частот, і відхилення слід контролювати в розумному діапазоні.
Перевірка ефективності ізоляції: за допомогою тестера опору ізоляції подайте певну напругу між різними електричними ланцюгами на друкованій платі (такими як ланцюги високої та низької напруги, сигнальні ланцюги та ланцюги заземлення), виміряйте значення опору ізоляції між ланцюгами, переконайтеся, що воно не нижче стандартного значення, і запобігайте витоку або короткому замиканню, спричиненому поганою ізоляцією.
2. Перевірка функції передачі сигналу: Перевірте цілісність сигналу та чутливість
Основна цінність друкованих плат полягає в досягненні точної передачі та обробки сигналу. Необхідно встановити спеціальні тести для різних типів сигналів (аналогових сигналів, цифрових сигналів, радіочастотних сигналів), щоб перевірити ефективність їх функцій передачі.
Перевірка передачі аналогового сигналу: для аналогових сигналів датчиків на платі друкованої плати (таких як вихідні аналогові сигнали датчиків температури та тиску) різні амплітуди та частоти аналогових сигналів моделюються та вводяться на плату друкованої плати через генератор сигналів. Вихідна амплітуда та спотворення форми сигналів, що передаються через друковану плату, вимірюються за допомогою осцилографа або карти збору даних. Наприклад, введення аналогових сигналів до інтерфейсу датчика, вимірювання вихідного сигналу від друкованої плати до основної мікросхеми та забезпечення відповідності похибки амплітуди та спотворення форми сигналу вимогам.
Тестування відповіді цифрового сигналу: для цифрових сигналів керування та сигналів передачі даних на друкованих платах імітуйте вхід цифрового сигналу через логічні аналізатори або генератори сигналів, щоб перевірити можливості прийому, обробки та вихідного відгуку плати друкованої плати. Наприклад, надсилання командних сигналів до цифрового інтерфейсу керування платою друкованої плати, використання логічного аналізатора для захоплення сигналу відповіді на виході плати плати, перевірка затримки відповіді, правильності рівня сигналу та відсутності перешкод.
Перевірка передачі радіочастотного сигналу: для друкованих плат, обладнаних радіочастотними модулями (такими як Wi-Fi, Bluetooth, LoRa), використовуйте джерело радіочастотного сигналу та аналізатор спектру, щоб перевірити втрати при передачі, співвідношення -до-шуму та узгодженість діапазону частот радіочастотних сигналів у схемі друкованої плати. Наприклад, введення РЧ-сигналу певної частоти та потужності в РЧ-модуль, вимірювання вихідного сигналу інтерфейсу антени друкованої плати за допомогою аналізатора спектру, щоб переконатися, що втрати передачі та співвідношення сигнал-до-шуму відповідають вимогам, а смуга частот сигналу відповідає відповідним правилам протоколу.
3. Тестування функціональності інтерфейсу та сумісності: Перевірте можливості зовнішньої взаємодії
Інтерфейс друкованої плати є ключовим для взаємодії із зовнішніми пристроями, такими як датчики, модулі зберігання та пристрої відображення. Необхідно перевірити функціональну ефективність, сумісність протоколів і надійність передачі даних інтерфейсу. Ядро включає:
Тестування основних функцій інтерфейсу: для різних інтерфейсів плат друкованих плат (таких як USB, RS485, Ethernet тощо) SPI, I2C), перевірте, чи може інтерфейс нормально розпізнавати та передавати дані, підключивши відповідне тестове обладнання або стандартне обладнання. Наприклад, під час тестування інтерфейсу USB підключіть друковану плату до комп’ютера, перевірте, чи комп’ютер правильно розпізнає пристрій, і проведіть перевірки читання та запису даних, щоб переконатися, що немає втрат пакетів або помилок; Під час тестування інтерфейсу шини підключіть кілька плат друкованих плат через шину, щоб перевірити, чи відповідають двонаправлена передача даних і швидкість передачі вимогам.
Перевірка сумісності протоколу інтерфейсу: якщо інтерфейс друкованої плати підтримує кілька версій протоколів або кілька типів пристроїв, необхідно перевірити його сумісність. Наприклад, друковані плати, які підтримують кілька версій протоколів USB, потрібно окремо підключати до пристроїв відповідного протоколу, щоб переконатися, що пристрої працюють належним чином і швидкість передачі даних відповідає стандартам відповідного протоколу; Інтерфейс шини, який підтримує певні промислові протоколи, потрібно підключити до сумісних пристроїв від різних виробників, щоб перевірити, чи може плата друкованої плати правильно зчитувати та записувати дані та надсилати команди керування.
Перевірка навантажувальної здатності інтерфейсу: деякі інтерфейси потребують одночасного підключення кількох зовнішніх пристроїв (наприклад, послідовні інтерфейси, що підключають кілька чіпів зберігання даних), і функціональну стабільність інтерфейсу потрібно перевірити під максимальним навантаженням. Наприклад, для інтерфейсів, які підтримують підключення кількох пристроїв, підключіть певну кількість сумісних пристроїв одночасно та виконайте операції читання та запису даних на кожному пристрої послідовно, щоб переконатися, що всі пристрої можуть нормально реагувати без конфліктів даних або збоїв передачі; Під час тестування мережевих інтерфейсів кілька плат друкованих плат підключаються через комутатори для одночасного тестування передачі даних кількома пристроями, щоб перевірити швидкість пересилання пакетів інтерфейсом під високим навантаженням.
4. Функціональне спільне тестування: Перевірте ефективність багатомодульного зв’язку
Коли плата друкованої плати об’єднує кілька функціональних модулів (таких як модуль зв’язку, модуль датчика, модуль керування), необхідно перевірити здатність спільної роботи між модулями, щоб уникнути проблеми, коли функція одного модуля є нормальною, але зв’язок не працює. Наприклад, якщо плату друкованої плати в терміналі IoT обладнано як модулем зв’язку, так і модулем чутливості, необхідно перевірити, чи можна нормально завантажувати дані, зібрані чутливим модулем, через модуль зв’язку: спочатку керуйте чутливим модулем для збору даних, а потім надішліть дані на віддалений приймальний пристрій через модуль зв’язку, щоб переконатися, що дані, отримані приймальним пристроєм, відповідають зібраним даним, а затримка передачі відповідає вимоги; Якщо друкована плата промислового керування інтегрує модуль аналогового введення та модуль цифрового виведення, необхідно перевірити, чи може модуль цифрового виведення виводити сигнали керування своєчасно, коли аналоговий вхід досягає порогового значення, і перевірити правильність логічного зв’язку між модулями.
3, Перевірка та оптимізація плану тестування: забезпечення ефективності та доцільності тестування
Індивідуальний план функціонального тестування друкованої плати потрібно перевірити на його раціональність за допомогою маломасштабного-тестування та оптимізувати на основі ефективності тестування та вартості, щоб сформувати остаточний план, який можна реалізувати.
1. Тестування малих партій і перевірка ризиків
Виберіть репрезентативні друковані плати (що охоплюють продукти з різних періодів часу в звичайних виробничих партіях), проведіть пробне тестування відповідно до налаштованих планів і зосередьтеся на перевірці наступного: по-перше, «цілісності покриття» предметів тестування, перевіривши, чи є якісь ключові функціональні моменти, які не були охоплені (наприклад, версія протоколу певного інтерфейсу, яка не була протестована); По-друге, перевірити «розумність» стандартів і визначити, чи є неправильні оцінки, спричинені надто суворими стандартами, чи упущення, спричинені надто м’якими стандартами; По-третє, це «працездатність» методу тестування, яка підтверджує, чи можуть прилади та обладнання для тестування працювати стабільно, і чи є надмірність у етапах тестування (наприклад, об’єднання одного елемента тестування з іншим для скорочення часу тестування). Наприклад, якщо під час тестування буде виявлено, що певний тип тестування потребує частої заміни тестових кабелів, що призводить до низької ефективності, можна оптимізувати використання інтегрованих тестових пристроїв, щоб зменшити кількість вставок і видалень кабелів.
2. Оптимізація ефективності тестування та балансу витрат
Для забезпечення якості тестування необхідно оптимізувати ефективність і вартість плану, уникаючи надмірної залежності від високо-точного обладнання або складних процесів тестування. Наприклад, якщо певний тип перевірки напруги потребує лише перевірки того, чи напруга знаходиться в межах нормального діапазону, можна використовувати недороге-універсальне вимірювальне обладнання замість високо-точних спеціалізованих інструментів, щоб зменшити інвестиції в обладнання; Якщо під час невеликого-пробного тестування певного елемента функціонального тесту не виявлено жодних проблем, а функція належить до «неосновної функції» в термінальному пристрої, частоту тестування можна належним чином зменшити (наприклад, змінити повне тестування на групову вибірку), щоб зменшити час тестування; Якщо кілька елементів тестування можуть використовувати один і той самий тестовий пристрій (наприклад, тестування джерела живлення та тестування сигналу можуть бути досягнуті через різні канали одного приладу), процес тестування можна інтегрувати для досягнення «одного з’єднання, тестування кількох проектів», покращуючи ефективність тестування однієї плати друкованої плати.
3. Стандартизація документів і процесів тестування
Перетворіть оптимізований план тестування на стандартизовані документи, включаючи список предметів тестування, параметри тестового обладнання, робочі кроки, критерії оцінки, процедури обробки винятків тощо, щоб забезпечити узгоджені результати при виконанні різними тестувальниками. Наприклад, у певному типі документа про випробування передачі сигналу необхідно уточнити вихідні параметри генератора сигналу, розташування точки випробування, параметри налаштування вимірювального обладнання та критерії оцінки; Для можливих аномалій, які можуть виникнути під час тестування (наприклад, відсутність вихідного сигналу), необхідно вказати кроки для усунення несправностей (наприклад, перевірити, чи підключення тестового приладу є нормальним і чи стабільне джерело живлення друкованої плати). Одночасно створіть шаблон запису тестових даних, вимагаючи від тестувальників записувати результати тестування, ненормальні явища та методи поводження з кожною друкованою платою, формуючи тестовий файл для подальшого аналізу якості та ітерації схеми.