摘要：ASA測試是一種基于電路VI特性曲線的有效快捷的電路板及組件測試維修方法，通過檢測電路或器件的VI特性曲線，來定位故障點。本文研究了ASA測試的特點，并介紹電路板ASA測試具體實現方法和操作技巧。
　　關鍵詞：ASA測試，VI特性曲線，故障定位，在線維修
　　1引言
　　隨著科學技術的飛速發展，電子裝備復雜度越來越大，現場器件級維修面臨嚴峻的挑戰，依靠傳統的儀器設備和手段無法快速、有效地完成故障定位。目前，越來越多采用的辦法是“前換后修”的維修方案，在前方即現場只通過對系統功能的檢測將故障定位于現場可更換單元（LRU），通過更換LRU來快速恢復裝備的技戰術性能，而發生故障的LRU則被送往后方進行深層次的器件級維修。在后方的LRU維修中，由于LRU缺乏必要的工作環境，給維修帶來極大的困難。ASA(VI曲線)測試是一種新型的電路板及組件的在線故障檢測技術，在不涉及電路原理和工作狀態的前提下，可進行脫離裝備（無需聯機檢測）的電路板及組件的故障檢測。ASA測試技術是解決故障LRU后方測試維修的一種新型有效方法。
　　2ASA測試技術
　　ASA測試（AnalogSignatureAnalysis）—模擬特征分析測試，一般又叫做VI曲線測試，含義是通過顯示電壓（V）和電流（I）平面上的曲線來給出測試結果。
　　2.1ASA測試原理
　　ASA測試的基本原理如圖1所示，由測試儀產生一個交變信號，加到被測點上，記錄交變電壓和電流在負載上的變化，并通過計算機屏幕顯示出來。具體地講，在被測器件的待測管腳與地（或其它管腳）組成的端口之間，施加一個交變的掃描信號，將該端口的阻抗變化在電壓、電流平面上ASA曲線測試的顯示出來。“VI曲線”反映了節點處的阻抗特性，實際電路中的曲線形狀是多樣的，如純電阻為直線、純電容為橢圓以及二極管和穩壓管為不對稱非線性PN結特征曲線等等，實際電路中提取的VI曲線是這些典型曲線的合成。所以根據實際電路節點的VI曲線幾何形狀，可大致推測出該節點是哪些元件組成的，并可推測出某些屬性節點曲線的大概形狀，可以通過比較實測曲線與預測形狀的差別來判斷電路板是否存在故障。當被測點是電路板上的一個電路結點時，可叫做在線測試；當被測點是電路板上未焊接的元器件引腳時，叫做離線測試。據美國的有關資料介紹，通過比較好、壞電路板上相應電路結點的VI曲線，可以發現70%以上的電路故障。

                                                  
　　2.2ASA測試特點                                      圖1
　　從ASA測試原理可以看出，VI曲線實際上就是阻抗曲線，它服從有關阻抗特征的基本規律，而電路結點的曲線，是與該結點相關聯的元器件管腳的曲線的并聯值。這就預示著如果深刻理解、熟練掌握了各種元器件的VI曲線，就可能根據與電路結點關聯的器件類型，估計出結點VI曲線的大體形態；或者根據已知VI曲線形態，模擬出與該結點關聯的器件類型。這對于沒有參考電路板、也沒有事先建立VI曲線數據庫的情況下，用VI曲線法進行故障檢測十分重要，并可將結點故障定位到元器件引腳上。綜上所述，ASA測試具有如下特點：
　　A、測試過程不涉及電路原理，無需電路處于工作狀態，所以可在沒有圖紙資料、脫離原始設備的情況下開展電路板故障檢測；
　　B、測試時不需給電路板加電，保證電路板的安全；
　　C、測試過程不涉及電路板上器件功能的分析，所以無論電路由什么類型的器件組成，包括數字的、模擬的、數�；旌系�、功能已知的、未知的（如專用、可編程）等等，均可測試。
　　D、當電路板上芯片溫度異常過熱，為了避免擴大故障范圍，不適于加電測試時，可改用“VI曲線分析”（不加電）逐個管腳檢查，能確切地定位故障點。這是ASA測試的一個突出特點。
　　E、ASA測試是對電路結點（或器件管腳）逐個進行測試，基本上不受電路板上元器件封裝的限制。
　　F、由于單個器件可以看成最簡單的電路板電路，所以ASA技術也能夠用于檢測電子元器件的好壞。尤其是它不涉及器件功能，不受器件封裝限制，成為許多用戶檢測大規模、復雜或功能未知集成器件好壞的唯一手段。
　　G、ASA用于檢測分立元件功能好壞時，比帶電測試更加方便、直觀。

 　　3ASA測試的實現
　　依據ASA測試的原理，在線路結點之間注入一定幅度和頻率的周期信號，在顯示坐標上形成一條電流隨電壓變化的關系曲線，即：VI曲線。VI曲線的形狀由被測結點之間的特性阻抗所決定，通過比較好、壞電路板上相同結點之間的VI曲線，就可以判斷該結點的性能。
　　如圖2的閘流管VI曲線中，曲線A、B為正常情況下的VI曲線，當閘流管周邊電路中的電容有漏電現象時候，可能產生曲線C。因此可以通過閘流管VI曲線阻抗發生改變的結點，來查找故障點。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上的交變信號。而其它如鋸齒波、三角波等諧波分量較多，在線測試時容易引起自激，得不到穩定曲線。ASA測試技術建立于模擬特征分析技術之上，幾乎適用于包括模擬、數字，各種專用器件、可編程器件以及大規模、超大規模器件在內的任何類型的器件�？刹捎酶鞣N規格的測試夾多點測試或VI探棒單點測試，不受器件封裝形式的限制，應用范圍極廣。相對于傳統工具，VI曲線分析測試在測試效率、精確度和信息量等方面都有巨大的優勢。目前一些新型的在線維修測試儀如PINPOINTⅡ、GR8080、GT4040P等均具有ASA測試功能。
　　在線測試時，通常需要好、壞電路板對比測試，故障定位在線路結點上。然后應以故障結點為中心，排查同該結點有關聯的器件；離線測試時，通常需要好、壞器件對比測試，故障直接定位在器件管腳上。有時也可運用VI曲線對單塊電路板或單個器件進行測試，在線時，直接對比電路板上對稱布局排列的器件；離線時，根據經驗觀察并總結器件管腳之間VI曲線形狀的規律性。下面以PINPOINTⅡ為例介紹電路板及組件維修中的ASA測試方法的應用。
　　3.1測試信號的選擇
　　對任何一種電子儀器，測試信號都是構成整個測試功能的基礎，測試信號的質量，直接決定著測試儀的測試效果。理論和實踐都表明，使用以正弦規律變化的電壓信號（正弦波）的測試效果最好。為了保證測試效果，同時又不至于損傷被測器件，正弦幅度應大于被測器件引腳的實際工作電壓，小于其極限電壓。由于不同元器件所需電壓值不同，這就要求測試人員對元器件的工作參數有一定的了解。PINPOINTⅡ輸出的正弦波電壓幅度從0V到25V，電流0.1MA到500MA，能很好地滿足對更多種類的電子電路板、電子元器件、組件的檢測要求。信號頻率對容性、感性測試非常重要，頻率范圍越寬，越能更好地適應對容性、感性結點的測試。比如，用PINPOINTⅡ測試儀能測出一、兩萬微法電容的有效ASA曲線——曲線不會蛻化成一條短路線，從曲線上可以明顯看出是否漏電、容量是否夠。
　　3.2輔助測試信號的選擇
　　對于閘流管、MOS三極管、甚至繼電器、電壓調節器等一些三端器件，用正弦波難以檢測出其特性曲線，常用一定幅度和寬度的脈沖，因此在ASA測試時，常用脈沖作為輔助測試信號來進行三端器件的測試的特性測試。
　　在閘流管的測試中，僅在它的陽極和陰極之間加ASA測試信號，只能發現兩極之間是否短路、或有漏流，不能發現開路、或導通不良的故障。引入一個脈沖信號加在閘流管的控制極，控制管子在ASA測試期間出現導通、截止兩種狀態，就能對閘流管進行較為全面的檢測。不同的三端器件需要不同的控制方式�？刂品绞綄嶋H就是正弦波如何和脈沖匹配（同步）。
　　為了滿足各種三端器件的不同測試要求，PINPOINTⅡ在線測試儀上設置了八種脈沖和正弦波的匹配方式。相對于正弦波來說，脈沖的起始、結束位置；寬度、高度均可調整；支持單向觸發、雙向觸發，使測試的過程更加全面。
　　3.3測試過程
　　ASA測試的目的是為了通過被測電路板、組件各測試點的VI曲線來判定被測單元的技術狀態。為了提高基本ASA測試對被測單元的故障檢出率，需要在測試中掌握一定的測試技巧。
　　（1）選擇端口
　　所謂的單端口測試，通常指所有的電路結點（器件管腳）分別與電路板的“地”組成一個個的端口，ASA測試信號總是加在這些端口上進行測試。比如，在單端口的方式下，對一個有N個腳的器件，總共處理N條曲線。但在使用中發現，有時候器件的兩個管腳分別對地的曲線沒有大的變化，但兩個管腳之間的曲線變化很大，這種情況仍然屬于器件故障，為了解決此類問題，發展了多端口測試方式。
　　所謂的多端口測試，是指對一個器件的任何兩個管腳組成的端口，都要進行ASA測試。這樣對一個有N個管腳的器件，最多處理N×N條曲線。
　�。�2）曲線靈敏度的選擇
　　ASA測試是依據兩條曲線的形狀差異來檢測故障的，但是，測試數據的差異與把數據以曲線顯示出來后，曲線之間的差異并不是一回事。用機械式萬用表打個比方。指針越接近中央位置，同樣大小的阻值變化引起的指針擺幅越大，也就是指針位置關于故障的靈敏度越高。對于ASA曲線可以證明，在電壓—電流坐標下（VI曲線），曲線的整體走勢越接近45度，對故障的靈敏程度越高；如果測試曲線是一個封閉圖形，如電容，曲線包圍的面積越大，對故障的靈敏度越高。
　　影響曲線走勢主要是測試信號的輸出電阻。當選擇的電阻值越接近被測結點的等效電阻值時，得到的曲線靈敏度越高。PINPOINTⅡ測試儀允許對任意一條曲線人工修改測試參數后重測。該特點可用于手工調整曲線靈敏度。
　　（3）測試參數的設置
　　并非同一個器件的所有管腳都適用于同樣的測試參數。舉個典型的例子：集電極開路器件的輸出往往耐壓較高，用于驅動數碼管、繼電器等，而輸入都是標準電平，所以對于輸出、輸入的測試信號的幅度應該不同，才能達到全面檢測的目的。
　　（4）開路狀態的處理
　　在大多數情況下，端口之間不是開路的狀態，但又不能完全排除這種情況。測到開路曲線的十分可能的原因是，器件管腳氧化、防銹涂層未打磨干凈、測試探頭磨損等原因導致的接觸不良或者直接由被測單元故障導致，所以在實際使用中，一旦發現開路曲線，都要進行確認、檢查和處理，然后重測，以免得到虛假曲線。
　�。�5）曲線對比方法
　　采用VI曲線測試時通常需要有好電路板（或好器件）進行對比測試，事先在程序的數據庫中建立標準VI曲線，然后同故障電路板逐一對比。實際維修中，有時并不一定能夠找到可供對照的好電路板，這就限制了VI曲線測試作用的充分發揮。
　　無法建立標準VI曲線時，可采用靈活測試方式。例如：直接對比同一塊電路板上具有對稱結構的電路，直接對比單個IC器件同性質管腳（如各個地址端、數據端、輸入端、輸出端等）的VI曲線。另外，諸如測試二極管、三極管、光耦、電容、可控硅等器件的VI曲線時也無須對比。通過與數據庫中標準VI曲線的比較，就可以找到故障點。
　　4結論
　　綜上所述，ASA測試技術在原理上并不復雜，實現簡單，在電路板及組件維修中的降低測試成本、簡化操作環節、測試效果顯著等方面有著鮮明的特點，確實是一種行之有效的辦法，對于電路板及組件的測試有著明顯的優勢，在近年來電路板及組件的脫機維修實踐中得到證明，有著廣泛的應用前景。但在使用中還要注意下列問題：
　　1、有些器件故障并沒有反映在管腳端口上，使得故障不能在ASA測試中得到反映，造成測試的故障覆蓋率偏低。
　　2、一些具有特殊參數的器件會對ASA測試曲線形成一些不良影響，如在線路節點間并聯有阻抗很低的器件（如小電阻、小電感等），則相關節點的ASA測試曲線只表現短路特性，對測試人員期望得到的曲線形成掩蓋，降低測試的故障覆蓋率。
　　3、有些功能相同但廠家不同的IC器件或者功能相同廠家相同但生產工藝不同的IC器件，模擬特征分析曲線也會存在一定的差異，對測試時故障的判定造成一定的干擾，增加誤判幾率，使測試的故障虛警率上升。
　　4、測試時元件阻值（或阻抗）過大（R>300K，C<500PF）、過�。≧<10，C>400uF）時，其曲線與開路、短路無法區分，降低了測試的故障覆蓋率。
　　這些因素的存在，對測試的故障覆蓋率、故障虛警率造成一定的影響，應提高ASA的操作技巧加以克服。
　　參考文獻
　　[1]PINPOINTⅡ在線測試儀操作手冊,2005年,P40～55.
　　[2]王格芳陳國順．模擬電路自動測試系統研究[J],國外電子測量技術，1999(2).
　　[3]高澤涵.電子電路故障診斷技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2000.