示波器 Pass/Fail 測試步驟詳解

示波器 Pass/Fail 測試步驟詳解 在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的社會中，我們使用的電子產(chǎn)品越來越精細(xì)，各類參數(shù) 指標(biāo)也越來越嚴(yán)格。在進(jìn)行小批量設(shè)備或工業(yè)自動化測試時（例如，產(chǎn)品在出廠 前需要做某些性能檢測），往往意味著對大量重復(fù)性指標(biāo)的測試。市面上大多數(shù) 臺式數(shù)字示波器都擁有的 Pass/Fail 功能可以很輕易地完成這項(xiàng)工作，它可以自 動捕捉到不符合設(shè)定要求的異常信號，把工程師從觀察大量信號的過程中解放出 來，令工程師更地完成測試工作。 那么怎么用示波器來實(shí)現(xiàn)Pass/Fail測試呢？下面我們將給出詳細(xì)的測試步 驟以供參考。 本例采用鼎陽科技SDG2000X 信號發(fā)生器和SDS1000X -E/SDS2000X 數(shù)字 示波器來模擬Pass/Fail功能的實(shí)際運(yùn)用。（連接方式如圖所示）

首先，我們用信號源模擬實(shí)際的規(guī)律性輸出（此處模擬產(chǎn)品為良品的指標(biāo)）， 輸出一個 2V，1KHz 的方波，輸入到示波器，然后在示波器操作界面進(jìn)入 Pass/Fail 功能。示波器的詳細(xì)操作步驟為： 1. 在配置設(shè)置“Utility”中選擇“通過測試”— “允許測試”； 2. 選擇“規(guī)則設(shè)置”，選擇 X 軸和 Y 軸的水平調(diào)節(jié)和垂直調(diào)節(jié)范圍（調(diào)節(jié) 范圍是當(dāng)前檔位的系數(shù)），通過‘規(guī)則設(shè)置’設(shè)定符合標(biāo)準(zhǔn)的條件，本例采用的 設(shè)置： 時基檔位為 500μs，幅度檔位為 500mV ； X 軸系數(shù)為 0.12div，即允許 0.12 個當(dāng)前時基檔位的通過范圍 （500us*0.12= 6μs）； Y 軸系數(shù)為 0.20div，即允許有 0.20 個當(dāng)前幅度檔位的通過范圍 （500mV*0.2= 100mV ）； 3. 選擇是否開啟顯示信息（開啟顯示信息則會在屏幕右上角看到信號通過 和失敗的幀數(shù)及總幀數(shù)）、失敗即停（檢測到失敗信號后停止采集）和檢測到失 敗信號是否發(fā)出蜂鳴聲報警提示；

4. 在信號源中選擇通道合并功能，人為設(shè)置添加一個 10Hz，200mV 的脈 沖信號作為異常信號（此處模擬產(chǎn)品為不良品的指標(biāo)），每當(dāng)這個脈沖出現(xiàn)，都 會使信號超出之前設(shè)置的容限模板，系統(tǒng)會捕捉到異常波形，通過停止采集并發(fā) 出蜂鳴聲通知到測試人員。 點(diǎn)擊返回和打開操作軟鍵，此時通過測試功能開始運(yùn)行。接下來我們可以在 示波器中看到下圖的輸出顯示：

如上圖所示，黑色區(qū)域?yàn)槲覀冊O(shè)定的通過標(biāo)準(zhǔn)范圍，當(dāng)脈沖信號出現(xiàn)在藍(lán)色 背景區(qū)域時，即超出容差模板，波形測試失敗。反之，信號只要在黑色通道，則 會被系統(tǒng)自動判定為通過。 因此，當(dāng)信號的頻率或幅度波動過大或者有其他干擾信號，從而導(dǎo)致輸 入信號超出容差模板的時候，系統(tǒng)會認(rèn)為這一幀信號測試失敗。 上例設(shè)置了失敗即停并且輸出蜂鳴聲報警，在總共29幀的輸入信號中，前 28幀都是屬于測試通過的波形，在第29幀出現(xiàn)了測試失敗的波形，示波器停止 采集并且發(fā)出蜂鳴聲。

接下來我們通過屏幕右上角顯示的信息可以粗略地分析信號失敗率。把“失 敗即停”選項(xiàng)關(guān)閉，然后采集一段時間的數(shù)據(jù)?？梢钥吹降玫降臄?shù)據(jù)如下圖所示： 由前文可知圖中信號是由兩個信號合并而成，分別為2V，1KHz 的方波和 200mV ，10Hz 的脈沖信號。我們從顯示的信息可以得知測試失敗的波形有272 幀，測試通過的波形有3567幀，信號總共3839幀。我們可以從這些信息做出下 列的分析： 導(dǎo)致測試失敗的信號是我們使用信號源輸出的一個頻率只有10Hz 的脈 沖信號，可認(rèn)為每一幀失敗的波形中只有一個脈沖，一幀信號有七個方波，其中 有一個脈沖會導(dǎo)致測試失敗。則被判定為Fail的幀數(shù)等同于導(dǎo)致測試失敗的脈沖 數(shù)量，為272個。在3839幀波形中，每幀波形有7個周期的方波。所以，失敗率 為272/（7*3839）=0.010121…而10Hz/1000Hz=0.01 。排除示波器死區(qū)時間 和開始采集時間不確定等因素的影響，這個數(shù)據(jù)基本上和理論數(shù)據(jù)一致。 此外，鼎陽示波器的后面板有Pass/Fail Out通道，每當(dāng)檢測到失敗波形 的時候，示波器都會輸出一個TTL脈沖信號。我們在重復(fù)性測試或者工業(yè)自動化測試時可以使用BNC線連接此接口，利用該TTL脈沖信號來做一些針對不良品的 措施（例如簡單的加一個蜂鳴器或者其他更系統(tǒng)詳細(xì)的方式）。我們可以通過 下面的例子來了解這個功能。 在上面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上用BNC線把SDS2000X 示波器后面板的Pass/Fail Out 接口連接到另外一個示波器SDS1000X -E的通道1。然后在SDS2000X 示波器進(jìn) 行如下設(shè)置：“Utility”—“Aux輸出”—“Pass/Fail”。當(dāng)檢測到測試失敗的 信號時，示波器后面板的Pass/Fail接口會輸出一個TTL脈沖。

如圖，我們可以看到在輸入了43幀方波信號之后，出現(xiàn)了兩幀超出容差模板 的信號，這兩幀信號都是測試失敗的信號。

在上圖中我們可以看到，在SDS1000X -E示波器中我們捕捉到了兩個脈沖信 號，這個跟上述兩幀超出容差模板的波形的數(shù)量是一致的。在實(shí)際應(yīng)用中，我們 可以根據(jù)失敗波形給出的TTL信號來做一些應(yīng)對不良品的措施。 Pass/Fail功能在確保批量產(chǎn)品的重復(fù)性測試和工業(yè)自動化方面都有很 的表現(xiàn)，可以確保批量產(chǎn)品的指標(biāo)一致符合要求，并成功篩選出不良品，且可以 從示波器后面板的Pass/Fail接口獲得一個TTL脈沖信號。我們可以利用此脈沖作 為激勵信號來推動其他設(shè)備，從而對不合格的產(chǎn)品采取相應(yīng)的措施，使得產(chǎn)品出 廠的質(zhì)量得到保證。