測試系統(tǒng)安全性

　　很多電子測試系統(tǒng)或儀器能夠測量或提供危險(xiǎn)的電壓或功率。還有可能的是，在單故障條件下（例如編程錯(cuò)誤或者儀器失效），即使系統(tǒng)顯示不存在危險(xiǎn)也會(huì)輸出危險(xiǎn)電平。

　　對(duì)于這些高電壓和高功率，很有必要始終保護(hù)操作人員避免這些危險(xiǎn)。

　　保護(hù)方法包括：

　　● 設(shè)計(jì)測試夾具防止操作人員接觸任何危險(xiǎn)電路。

　　● 確保待測器件完全密封以保護(hù)操作人員免遭飛出碎片的傷害。例如，電容和半導(dǎo)體器件在電壓過高的情況下會(huì)發(fā)生爆炸。

　　● 對(duì)操作人員可能接觸到的所有電氣連接進(jìn)行雙層絕緣。雙層絕緣能夠確保即使一層絕緣失效仍然能夠保護(hù)操作人員。

　　● 當(dāng)測試夾具外殼打開時(shí)，采用高可靠、失效保護(hù)式互鎖開關(guān)斷開電源。

　　● 如果可能，盡量采用自動(dòng)化的機(jī)械手，這樣操作人員就不必接觸測試夾具的內(nèi)部或者打開保護(hù)裝置。

　　● 對(duì)所有系統(tǒng)用戶進(jìn)行探測器操作培訓(xùn)，使得他們明白所有潛在的危險(xiǎn)，并知道如何保護(hù)自己不受傷害。

　　● 測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者、集成者和安裝者要負(fù)責(zé)確保對(duì)操作人員和維護(hù)人員的保護(hù)措施到位且有效。

　　方法與技術(shù)

　　基于Trigger Link的同步

　　Trigger Link是測試系統(tǒng)中的儀器使用的一種硬件握手總線，以確保實(shí)現(xiàn)正確的測試序列。它是所有最新吉時(shí)利儀器的標(biāo)準(zhǔn)功能，包括本文中提到的所有儀器。當(dāng)電表和開關(guān)主機(jī)通過Trigger Link線纜連接起來時(shí)，它們就可以相互觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)更快的測試操作。這種內(nèi)置總線不需要PC直接控制大多數(shù)系統(tǒng)功能。當(dāng)正確使用Trigger Link功能時(shí)，PC需要完成的唯一功能就是初始化測試以及從系統(tǒng)中檢索數(shù)據(jù)。

　　要想了解有關(guān)如何利用Trigger Link配置同步測試系統(tǒng)的詳細(xì)方法，請查閱吉時(shí)利2217號(hào)應(yīng)用筆記“多臺(tái)數(shù)字源表的觸發(fā)同步”。

　　接觸檢查

　　數(shù)字源表接觸檢查功能能夠幫助用戶消除由于接觸疲勞、破損或污染，連接松動(dòng)或斷裂，繼電器失效等問題導(dǎo)致的測量誤差和假產(chǎn)品失效。在開始執(zhí)行每個(gè)自動(dòng)測試序列之前，要檢驗(yàn)與待測器件（DUT）的接觸情況，這有助于降低加工和假故障帶來的成本。

　　接觸檢查功能檢驗(yàn)HI/LO測試引線對(duì)之間的電阻是否低于一定的閾值。接觸檢查要在Output HI/LO、Sense HI/LO和Guard/Guard Sense對(duì)之間進(jìn)行。通過使用脈沖變換器和參考電阻，我們可以非常快地進(jìn)行接觸檢查（通常在350μs之內(nèi)）。參考電阻可以設(shè)置為三個(gè)不同的值（5Ω、15Ω、50Ω）。接觸檢查功能并不在DUT上傳輸信號(hào)——只在上述三對(duì)HI/LO引線之間。如果發(fā)現(xiàn)接觸檢查失效，該測試操作將被忽略并通過面板、IEEE-488接口總線和數(shù)字I/O端口給出失效指示。

　　驗(yàn)證LED極性

　　我們可以在測試集中增加一種極性測試。極性測試可以在完成功能測試之前安全而快速地判斷出LED的方向。我們可以通過兩種方式利用LED的擊穿特性判斷LED的極性。一種是在LED中通過正電流，測量電壓。如果電壓值低于1V（典型情況下）表示二極管是正向極性，而高電壓表示擊穿和反向極性。另外一種方法是，在LED中通過負(fù)電流，如果測出的電壓小于1V表示反向極性，高電壓表示擊穿和正向極性。具體選擇哪種方法測試極性主要取決于測試程序的整體結(jié)構(gòu)。

　　要想詳細(xì)了解如何利用極性測試的結(jié)果以及各種可選的數(shù)字源表和元件機(jī)械手，請查閱吉時(shí)利1805號(hào)應(yīng)用筆記“基于2400系列數(shù)字源表的二極管生產(chǎn)測試”。

　　常見誤差源

　　結(jié)自熱

　　隨著測試時(shí)間的增加，LED的半導(dǎo)體結(jié)往往會(huì)發(fā)熱。對(duì)結(jié)發(fā)熱最敏感的兩種測試是正向電壓測試和漏電流測試。當(dāng)結(jié)發(fā)熱時(shí)，電壓會(huì)下降，更重要的是，在穩(wěn)壓測試過程中漏電流會(huì)增大。因此，在不降低測量精度或穩(wěn)定性的情況下盡量縮短測試時(shí)間是很重要的。

　　數(shù)字源表系列可以配置測量之前的器件浸透時(shí)間（soak time）以及獲取輸入信號(hào)的時(shí)間。浸透時(shí)間使得電路電容能夠在測量開始前穩(wěn)定下來。測量積分時(shí)間取決于電源線性周期數(shù)（NPLC）。如果輸入電源頻率為60Hz，那么1NPLC測量將需要1/60秒，即16.667ms。積分時(shí)間決定了模-數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）獲取輸入信號(hào)的時(shí)間，它體現(xiàn)了速度和精度二者之間的折衷。

　　VF測試的典型浸透時(shí)間從1毫秒到5毫秒不等，IL測試為5毫秒到20毫秒。利用這些較短的測試時(shí)間，可以減少由于結(jié)發(fā)熱導(dǎo)致的誤差。此外，通過進(jìn)行一系列測試并只改變測試時(shí)間可以確定結(jié)發(fā)熱的特性。

　　引線電阻

　　常見的一種電壓測量誤差源是從儀器到LED連接的測試引線帶來的串聯(lián)電阻。當(dāng)采用2線連接方式時(shí)（如圖6a所示），這種串聯(lián)電阻就會(huì)加入測量。當(dāng)連接線較長并且采用高電流時(shí)，引線電阻的影響就特別有害，因?yàn)橐€電阻上產(chǎn)生的電壓降相比所測的電壓就很大了。

圖6a：雙線連接

圖6a：雙線連接

　　要解決這個(gè)問題，最好采用四線遠(yuǎn)程檢測方法而不是雙線技術(shù)。采用四線連接方法（如圖6b所示），電流經(jīng)由Output HI/LO測試引線流過LED，利用Sense HI/LO引線測量LED上的電壓。這樣，測得的就只是LED上的電壓降了。

　　漏電流

　　在測量極低的電流時(shí)，例如漏電流，線纜和夾具中的雜散漏流也是一種誤差源。為盡量減少這種問題的影響，應(yīng)該采用高電阻材料制作測試夾具。另外一種減少漏電流的方法是采用數(shù)字源表內(nèi)置的保護(hù)電路。這種保護(hù)電路是電路中的一個(gè)低阻抗點(diǎn)，它與待保護(hù)的高阻抗點(diǎn)幾乎具有相同的電位。圖7中的例子很好地說明了這一原理。

圖7：2400系列的保護(hù)技術(shù)（點(diǎn)擊圖片放大）

　　在這個(gè)例子中，待測的LED安裝在兩個(gè)絕緣支架上（RL1和RL2）。這個(gè)電路中使用的保護(hù)電路能夠確保所有的電流都流過二極管，不會(huì)流過支架。一般而言，當(dāng)產(chǎn)生的電流源或測量的電流小于1μA時(shí)都應(yīng)該采用線纜保護(hù)措施。將儀器的Guard端與金屬板相連以保護(hù)這種電路。這樣就使得絕緣體RL1和RL2的底部與頂部幾乎具有相同的電位。由于絕緣體的兩端幾乎具有相同的電位，因此沒有明顯的電流流過其中。所有的電流都像我們希望的那樣流過LED。

　　警告：Guard端與Output HI端具有相同的電位。因此，如果Output HI存在危險(xiǎn)電壓，那么Guard端上也存在這一危險(xiǎn)電壓。

　　靜電干擾

　　當(dāng)把一個(gè)帶電的物體靠近另一個(gè)不帶電的物體時(shí)，高電阻測量容易受到靜電干擾的影響。要想減少靜電場的影響，可以采用一個(gè)屏蔽罩將待測電路封裝起來。如圖7所示。一個(gè)接地的金屬屏蔽罩包裹著待測的LED。數(shù)字源表的Output LO端必須連接金屬屏蔽罩，以防止由于共模干擾和其它干擾造成的噪聲。采用這類屏蔽罩還有助于防止操作人員接觸支架金屬板，因?yàn)檫@個(gè)金屬板也具有保護(hù)電位。

　　光干擾

　　LED的測試需要檢測LED發(fā)光的大小和強(qiáng)度，因此測試夾具應(yīng)該避光。一般地，我們可以將測試夾具的內(nèi)部噴成黑色，以減少夾具內(nèi)部的光線反射。

　　程序范例吉時(shí)利開發(fā)了一套Microsoft? Visual Basic范例程序，實(shí)現(xiàn)了圖4中測試系統(tǒng)的多點(diǎn)LED/PD測試。用戶可以從ftp://ftp.keithley.com/pub/instr/SourceMeter/VisibleLED.zip免費(fèi)下載范例程序。此外，還可以從同一目錄中下載3x2400.zip文件，其說明了圖5中給出的觸發(fā)機(jī)制和測試系統(tǒng)。這些程序范例有效說明了如何針對(duì)各個(gè)測試參數(shù)配置2400和6517A，以及如何采用Trigger Link進(jìn)行快速測試定序。

　　注意：所提供的這些測試程序旨在幫助說明本文所述的有關(guān)概念。要想符合所需的測試參數(shù)與時(shí)序的要求可能要對(duì)這些程序進(jìn)行一定的修改。

　　設(shè)備列表

　　配置圖2中的系統(tǒng)需要下列設(shè)備：

　　1. 2400型數(shù)字源表

　　2. 6517A型靜電計(jì)/高電阻系統(tǒng)

　　3. 8501型Trigger Link線纜

　　4. 兩條7007型IEEE-488接口線

　　5. KPCI-488型IEEE-488計(jì)算機(jī)PC接口板

　　6. 帶校準(zhǔn)光