测试测量 | 【一】如何实现生产过程中的自动化测试？——成功的自动测试系统的目标及面临的问题

自动化测试是把以人为驱动的测试行为转化为机器执行的一种过程。然而，没有了人为操作带来的误差，机器一定就是最可靠的吗？

测试环境

产品在工作台上接受测试时，通常测试环境是最佳的，产品与激励和测量设备之间具有很短的、直接的线缆连接。

在生产过程中进行测试时，被测设备（DUT）和测试仪器之间可能具有很复杂的连接网络，包括线缆、信号分配装置、信号开关子系统以及连接器转接面板和特定设备的适配器等。所有这些器件对于在产品开发中工作台上的仪器和产品之间直接往返的原始信号的品质不仅不能提升，相反地可能会造成信号品质下降。根本上说，所有的线缆、接口和开关应该被当作是测试仪器的扩展，并且在评估仪器性能的时候必须统筹考虑。本系列文章会对这些问题进行深入地探讨，重点涉及通道电阻、导线电容和插入损耗对测试结果的影响，以及如何最大程度地减小这些影响。

一个成功的自动测试系统的目标与面临的问题

现状
在研发新产品时，经常需要在实验工作台上手动操作来验证产品设计。一旦完成了对产品设计的验证，满足产品规格和性能要求的任务就被转交给生产测试工程团队来负责。理想的情况是，产品在设计之初就已经将测试的种种要求统筹考虑，但实际上产品测试只能在产品设计好后进行，因此问题往往会在后期逐渐暴露。
目标
测试工程团队会创建一个针对产品的测试流程，这项流程属于产品制造过程的一部分，并且测试流程需要足够高效来支持产品制造的要求。这项流程通常是自动化的，从而加快测试以及减少由于测试技术人员的参与而人为造成的误差。在计算机上运行的软件代码控制机架上的测试仪器，这些仪器为被测设备提供激励并且测量来自被测设备的反馈。创建自动测试平台并不容易，往往会因为要求测试平台要足够多功能来支持不同类型产品而使测试变得难上加难。针对不同产品，系统输入输出信号会通过适配装置路由到被测设备，因而不可避免的会引入一些信号连接点，这些连接点可能会破坏测试信号的完整性。
测试信号的流动
下图显示了一台两通道的函数发生器连接到一台被测设备的多个点上。其中会用到一个小型的开关子系统来分配函数发生器的输出。开关和仪器的输入和输出连接到一个共用的接收面板上，然后再接到一个针对被测设备的适配器上，最后适配器接到被测设备上。信号通过的路径上存在多个会破坏信号完整性的节点。让我们看一下图中的例子，一个被测设备需要一个具有最小宽度和最少上升/下降时间的输入脉冲来开启一系列事件。在这个简单的例子中，由函数发生器产生的脉冲信号首先会通过几英尺长的线缆到达测试接口，然后经过一个连接节点以及穿过测试仪器中更多的线缆，然后回到第一层的开关，再次通过接口和测试仪器到达第二层的开关，最后从开关出来到达被测设备。根本上说，十多英尺长的线缆、连接器和开关触点已经成为了函数发生器的一部分。
互连系统产生的影响
信号路径中线缆、开关触点和连接器对于提高信号完整性来说没有帮助，相反地还会造成不良影响。对信号的影响通常不容易计算或预测，尤其是在系统中设计具有多条可能的路径的情况下。这就会对信号完整性和结果测量造成不确定性，从而导致产品质量的不确定性。因此，当一台函数发生器以其标称的技术规格工作时，在测试系统中其输出一旦需要通过信号路由系统，那么就会需要采取一些其它措施来减少影响。
解决方案

如果测试仪器和被测设备之间的路径在电气上是“不存在”的，那么测试信号路由就可以被当作是完美的。当然，这是不可能实现的。这里想要强调的是测试工程师必须要尽可能兼顾测试仪器和被测设备之间的方方面面，管理好整个测试通道，包括线缆、开关子系统、连接器和海量互连产品。

要保证线缆和连接器类型跟应用是匹配的，否则再好的开关模块都相当于是没用的。线规太小的导线会导致通道电阻增加以及严重的电压降，从而影响测试结果。一条很长的导线可能具有很大的电容和信号衰减，这可能会损坏开关。当线路放电时，甚至会损坏被测设备。另外还会将快速上升的信号变成缓慢流动的波形。劣质的连接器很快就会坏，从而间断性地导致一些问题。电磁干扰可能会是个问题，除此之外还有很多其他需要考虑的点。

今日疑问

互连系统会给系统工程师带来哪些挑战？以及应该采取哪些措施来降低互连系统对信号完整性的影响呢？在接下来的文章里我们会将重点放在通道电阻、信号衰减和插入损耗，结合实际案例来分析如何最大程度的降低互连系统对自动化测试带来的影响。

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