徐世英 劉新妹

（中北大學(xué)電子測(cè)試技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，太原 030051）

電路板作為電子設(shè)備程序運(yùn)行的重要設(shè)備，在發(fā)生故障時(shí)，不能因?yàn)榫S修而占據(jù)大量時(shí)間，因此，為確保設(shè)備的正常運(yùn)行和資源的重回收利用，當(dāng)PCB發(fā)生故障時(shí)，目前都是采用以新?lián)Q舊的方法。先利用新電路板維持設(shè)備正常工作，在私下對(duì)故障電板進(jìn)行VI曲線檢測(cè)維修。這種方式適應(yīng)了電子技術(shù)行業(yè)的發(fā)展需求。隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，各行各業(yè)的智能化控制和快捷化方式發(fā)展更加快速，面對(duì)電子控制的各類元器件電路，在故障發(fā)生時(shí)難以憑借經(jīng)驗(yàn)和肉眼觀察評(píng)判，而且由于一些干擾因素，在故障原因鑒定上必然不夠準(zhǔn)確。VI特性曲線是利用電流電壓在理想電阻元器件下的工作曲線，通過對(duì)無法及時(shí)維修而更換的元器件進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而快速有效地找到電路板的故障所在。目前，它是PCB故障檢測(cè)中較常見的方法，因故障查找范圍大、準(zhǔn)確率高而被廣泛應(yīng)用，這對(duì)促進(jìn)電子設(shè)備的良好運(yùn)行和及時(shí)投入生產(chǎn)有相當(dāng)大的作用。

1 VI曲線測(cè)試技術(shù)

VI曲線測(cè)試技術(shù)從提出到具體運(yùn)用，經(jīng)過了長(zhǎng)久的摸索探究，發(fā)展至今，已經(jīng)逐漸成熟，簡(jiǎn)單來說，它就是通過電流電壓在平面坐標(biāo)上顯示的曲線圖，斜率大小代表每點(diǎn)的電阻值，根據(jù)整體曲線變化以及斜率變化來判斷PCB故障所在。

1.1 VI曲線測(cè)試原理

電流電壓在電路板中經(jīng)過的是一個(gè)交變信號(hào)，為對(duì)比正常情況下的電流電壓變化值，需要對(duì)待測(cè)器件的待測(cè)管腳與地組成的端口相連，并給予工作信號(hào)，使經(jīng)過元器件時(shí)能顯示每點(diǎn)的電壓、電流變化，由于各元器件自身也是一個(gè)大電阻，在測(cè)試中要把涉及的電阻假定為理想器件，即不存在任何電阻，這樣就能通過VI曲線的幾何形狀，大致分析出故障所在，通過對(duì)比分析正常工作狀態(tài)下的幾何變化曲線，進(jìn)一步精確電路板的病癥所在。

1.2 VI曲線測(cè)試優(yōu)勢(shì)

VI曲線測(cè)試的優(yōu)勢(shì)不僅僅在于精確度和高效性，也不在于操作的簡(jiǎn)便性和易懂性，而是故障檢測(cè)過程中，可以脫離電路工作狀態(tài)，在故障檢測(cè)中少了很多需要滿足但又難以滿足的條件，這些決定了其他檢測(cè)技術(shù)的難度，限制了檢測(cè)的區(qū)域和正確性。但相對(duì)于VI特性曲線而言，不需要對(duì)器件進(jìn)行逐一排查篩選，而是大規(guī)模、統(tǒng)一性的操作，根據(jù)工作流程的不通之處判定故障所在。所以，在相對(duì)較大的元器件、設(shè)備檢測(cè)上，往往也會(huì)利用VI特性，事實(shí)證明，無論是傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)，還是最新發(fā)展的諸多檢測(cè)技術(shù)，無論是原理還是操作都比不上VI曲線測(cè)試的優(yōu)勢(shì)。

1.3 VI曲線的定時(shí)測(cè)試和智能存儲(chǔ)

VI曲線測(cè)試的方式并不單一，根據(jù)測(cè)試模式不同，測(cè)試類型分為“定期測(cè)試”和“一般測(cè)試”。從表面也不難理解，“一般測(cè)試”也就是普通測(cè)試，適用于元器件較少的電路板，因?yàn)樵骷姆植驾^為規(guī)律且個(gè)數(shù)較少，因此，故障涉及范圍內(nèi)的影響因素十分有限，相對(duì)于定時(shí)檢測(cè)，在操作處理上更為便利，主要通過VI夾棒操作，具體如圖1所示。

圖1 普通測(cè)試

所謂定期測(cè)試，是相對(duì)于貼器件較多的電路板，因?yàn)闄z測(cè)過程中相應(yīng)夾具的操作不易，在操作過程中通過利用技術(shù)檢測(cè)手段，對(duì)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行限定，不用一邊操作一邊觀察電腦屏幕曲線變化，是一種穩(wěn)定輕松的檢測(cè)模式，適用于密度較高的元器件維修檢查工作。例如，一個(gè)44管腳PLCC封裝四邊形表面貼裝器件，設(shè)置“器件管腳數(shù)”輸入44，這里輸入的是器件的總管腳數(shù)。選擇“定時(shí)測(cè)試”，“起始管腳”輸入11，“結(jié)束管腳”輸入22，選擇適合自己的“各腳測(cè)試準(zhǔn)備時(shí)間”，開始測(cè)試。如圖2測(cè)試過程中可隨時(shí)“中止測(cè)試”。結(jié)束或中止測(cè)試可以隨時(shí)“存儲(chǔ)”測(cè)試結(jié)果。

圖2 定時(shí)測(cè)試

2 VI曲線測(cè)試的過程以及測(cè)試參數(shù)的選擇

任何電子元器件的工作都需要經(jīng)過前期的設(shè)計(jì)、測(cè)算，而測(cè)算過程中，對(duì)于元器件自身特性變化較多但又無法確定的屬性，需要根據(jù)計(jì)算變化取均值參數(shù)。參數(shù)結(jié)果待定對(duì)于后期VI特性曲線測(cè)試故障有很大的作用，是關(guān)乎特性曲線變化調(diào)整的核心，也是誤導(dǎo)故障檢測(cè)錯(cuò)誤的重要因素。如圖2所示，當(dāng)電路中出現(xiàn)較為常見的短路、短路故障時(shí)，曲線中便會(huì)出現(xiàn)藍(lán)綠曲線，而正常情況下的紅線就會(huì)起到一種對(duì)比作用，二極管的阻抗變化是尋找故障點(diǎn)的關(guān)鍵，交變電流流經(jīng)電路板產(chǎn)生的正弦變化，會(huì)引起被測(cè)點(diǎn)上出現(xiàn)交變信號(hào)，測(cè)試信號(hào)是縮小病灶區(qū)域范圍的指導(dǎo)依據(jù)，不能成為判斷具體位置的信息，但這在故障檢測(cè)排除中是一個(gè)不可或缺的重要環(huán)節(jié)，新型的檢測(cè)技術(shù)（如PINPOINTⅡ）就融合了VI曲線測(cè)試功能?？傊?，測(cè)試信號(hào)是整個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)中的基礎(chǔ)流程，其表現(xiàn)形式可以由電流或電壓引起。根據(jù)多方數(shù)據(jù)顯示，正弦波產(chǎn)生的信號(hào)效果優(yōu)于鋸齒波和三角波，這也是為什么正弦波信號(hào)會(huì)被廣泛應(yīng)用。

3 基于LabView的VI曲線測(cè)試儀

3.1 VI曲線測(cè)試儀的組成

VI曲線檢測(cè)儀的組成不同于其他儀器設(shè)備，它展示的結(jié)果是一條曲線變化，因此，其組成部分中最重要的是數(shù)據(jù)，缺乏數(shù)據(jù)依賴，VI曲線測(cè)試儀便失去了檢測(cè)能力。目前，在PBC故障檢測(cè)中，數(shù)據(jù)的收集整理分析主要依賴于NI公司的PCI總線數(shù)據(jù)采集卡，利用LabView編程技術(shù)，將數(shù)據(jù)變化與電流電壓的走向變化連接起來，進(jìn)而以曲線變化直觀形象地顯示。在操作上，其具有簡(jiǎn)便易行的特點(diǎn)；在功能上，其具有雙通道輸入、參數(shù)設(shè)定、采集處理對(duì)比存儲(chǔ)等特點(diǎn)。VI特性曲線測(cè)試儀的應(yīng)用，是VI特性檢測(cè)PBC故障的關(guān)鍵，如果沒有測(cè)試儀的存在，故障檢測(cè)曲線便不會(huì)成立，因此，后期要大力加強(qiáng)VI特性曲線儀的研究。

3.2 軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

VI特性曲線測(cè)試曲線的變化需要依賴相關(guān)電腦程序顯示，目前VI曲線測(cè)試儀采用LabView9.0版本，根據(jù)相關(guān)技術(shù)調(diào)查顯示，這已經(jīng)是電腦程序中所能應(yīng)用的最新版本。VI測(cè)試模塊的工作推進(jìn)，還需依賴當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)手段，相信隨著通道信號(hào)融合的完整性和無縫性，起始電壓和終止電壓以及限額電流等的變化顯示將更精確，VI特性曲線也將突破PBC故障檢測(cè)中的應(yīng)用，而是走向更廣闊的領(lǐng)域，發(fā)揮更大的價(jià)值。

4 結(jié)論

以上是關(guān)于VI曲線幾種檢測(cè)技術(shù)類型介紹，工作技術(shù)原理分析以及參數(shù)設(shè)定方法和曲線測(cè)試儀的組成簡(jiǎn)述，關(guān)于VI曲線檢測(cè)在PCB故障檢測(cè)中的應(yīng)用還有諸多方面值得商討。雖然我國(guó)對(duì)于VI曲線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用起步較晚，但VI曲線檢測(cè)PCB故障所運(yùn)用的技術(shù)原理并不難，可以說是一種行之有效又節(jié)省成本的檢測(cè)方法，不僅在檢測(cè)環(huán)節(jié)上易操作，而且能使其他人通過曲線變化對(duì)故障所在一目了然，即使對(duì)電路工作流程不了解，對(duì)電子技術(shù)的知識(shí)沒有掌握，也能快速了解VI曲線檢測(cè)方法，因此，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展對(duì)我國(guó)躋身于國(guó)際水平具有極大推進(jìn)作用。更重要的是，VI特性曲線憑借應(yīng)用的高效性和準(zhǔn)確度，已經(jīng)展現(xiàn)出自身的價(jià)值，相信隨著更深入的研究發(fā)展，VI特性曲線在PCB故障檢測(cè)中將有更廣闊的前景。