JC-3196测试系统检修分析
2010-05-31姚锐，周淳
姚 锐，周 淳
（中国电子科技集团第五十八研究所，江苏 无锡 214035）
1 引言
了解设备的硬件组成及各个部分的工作原理，是对其设备进行检修的前提。因此本文首先从JC-3196 测试系统的组成及工作原理进行介绍。其次再介绍一些维修过程中的注意事项：即首先要注意用电安全，特别是一个人维修设备的时候。其次就是要做好维修时的防静电工作，这一点非常重要，如果防静电工作没有做或没有做到位，在维修过程中就会因为静电的原因打坏电路，进一步加大维修的难度。最后再分析一些故障的检修方法。希望通过笔者的介绍能够给读者带来维修上的帮助。
2 JC-3196测试系统的硬件组成
JC-3196 模拟集成电路测试系统由：程控电压源（DPS）、电压电流源（VIS）、精密测量单元（PMU）、偏置电压源（VS）、音频电压源（AS）、音频电压表（AV M）、数字电压表（DV M）、时间测量单元（TIMER）、系统总线控制板（BUS）、计算机接口卡（PCI）等部分组成。系统结构如图1所示。
3 各部分源的主要功能及工作方式
3.1 DPS（器件电压源）
3.1.1 主要功能
（1）在测试过程中根据施加条件为被测器件提供两路器件电源，其中一路电压施加范围：0V~50V，另有一路电压施加范围：-50V~0V。
（2）测量器件电源的工作电流，测量值最大为5A。
（3）器件电源板分别由DPSP和DPSN两路器件电源组成，它的主要组成部分：译码控制单元、逻辑控制单元、数模转换器、电压和功率放大器、电流箝位控制器、电流采样单元、差分放大器、继电器控制单元。
3.1.2 工作方式
（1）加压（FV）方式；
（2）加流（FI）方式。
图2为3196测试系统的DPS 板逻辑框图。
3.2 PMU（精密测量单元）
3.2.1 主要功能
PMU板包括总线的缓冲器、读写译码器、工作方式控制、继电器驱动电路、驱动电压电流值寄存器及数模转换器、箝位值寄存器及数模转换器、输出驱动器、反馈放大器、多路选择器、模数转换器等部分电路。
3.2.2 工作方式
（1）加压测流（FVMI）方式；
（2）加流测压（FIMV）方式；
（3）直接测量（DVM）方式。
3.2.3 3196测试系统的PMU逻辑框
3.3 AS（音频电压源）
音频电压源主要包括幅度控制电路、图形存储电路、时钟控制电路、波形合成电路及输出驱动电路。
3.4 VIS（电压电流源）
3.4.1 主要功能
（1）VIS源可以驱动、测量电压或电流。
（2）VIS板包括：总线缓冲器、读写译码器、工作方式控制、继电器控制电路、驱动电压电流值寄存器及数模转换器、箝位值寄存器及数模转换器、输出驱动、反馈放大器等。
3.4.2 工作方式
（1）加压测流（FVMI）方式
在FVMI方式中，驱动电压值通过数模转换器提供给输出驱动器，输出电流由采样电阻采样，通过差分放大器转换成电压值，再由模数转换器回读电流值。箝位值可根据负载设置，箝位电路起着限流保护作用。
（2）加流测压（FIMV）方式
在FIMV方式中，驱动电流值通过数模转换器提供给输出驱动器，电压由模数转换器回读。箝位值可根据负载设置，箝位电路起着限流保护作用。
4 故障分析
当设备出现故障时，首先要根据故障的现象，初步判断故障点，然后再一步一步地进行分析找出故障源，最后对其进行修复。要想找出故障并解决故障，就必须了解集成电路的工作情况，即了解集成电路的功能以及集成电路在此PCB板上的前后联系。
了解集成电路的工作情况，首先要找出集成电路的信号输入引脚和输出引脚以及相对应的电源引脚和接地引脚。
集成电路的电源引脚是用来将整流滤波电路输出的直流工作电压加到集成电路的内部电路中，为集成电路的内电路提供直流电源。而接地引脚是用来将集成电路内电路中的地线与整机线路中的地线接通，使集成电路内电路的电流形成回路。所以电源引脚和接地引脚是集成电路正常工作最基本和最重要的两根引脚。
信号输入引脚是与前面一级的电路输出引脚相连的，或是与整机电路的信号源相连，这样如果了解了集成电路的信号输入引脚，就可以从后级向前一级方向进行分析。而在集成电路的许多故障检修中，例如加不出电压、加不出电流等故障，只有确定了集成电路的信号输出引脚，才能进行下一步的检修，所以在集成电路中找出信号输入、输出引脚是相当重要的。
4.1 DPS板故障分析逻辑
4.2 几种常见故障的分析
4.2.1 故障现象（一）
故障现象：用自检板对测试系统进行自检时，显示DPS（程控电压源）加压失效，即测试时加不上电，如ICC、IDD测试项失效等。
故障分析：导致这类现象的出现，初步判断应该是DPS 源的故障，因为此类现象跟DPS源有着最直接的关系。但以上只是初步分析，为了能够进一步确定是否是DPS源故障，只需用一种最简单的方法（替换法），找一块好的DPS 源，将其安装在此测试系统上进行加电自检，若自检通过则确定是DPS源故障，否则不是DPS源故障。导致这类现象出现的原因可能还有：
（1）PMU故障，通过图3的PMU逻辑框图可以看出，PMU源板上有一个多路选择器，所有源的测量都要经过多路选择器，然后再进行模数转换。所以一旦PMU的信息源出现故障，将导致所有源的故障。
（2）控制位故障，一旦控制位失效将导致驱动器无法驱动DPS板，从而导致DPS源失效。
（3）计算机接口卡故障，通过图1的系统结构图可以看出，接口卡连接着主控机和测试系统，所以一旦接口卡出现故障，将导致整个测试系统无法正常工作。
4.2.2 故障现象（二）
故障现象：DPS源、VIS源加电正常，但是测流出错。
故障分析：这类现象的出现，基本可确定是此源板上的采样电阻故障，或是采样电阻后面的继电器控制单元故障。因为DPS源和VIS源的输出电流由采样电阻采样，通过差分放大器转换成电压值，再由模数转换器回读电流值。
4.2.3 故障现象（三）
故障现象：DPS源正电或负电有一路加不出来。
故障分析：这种现象表明是DPS板的故障。DPS源分两路：一路正电范围在0V~50V，一路是负电范围在-50V~0V。对DPS板分析如下：首先确定不是DPS板上逻辑控制单元的故障，如果逻辑控制单元出现故障将导致整个DPS板无法正常工作，因此确定不是逻辑控制单元的故障。对测试系统进行加点（若正电加不出），给系统施加+5V，先看DAC4815的参考点是否有+5V加出来，若没有说明是DGA4815故障，若有则继续往下查找。再看看下面的电压及功率放大器部分，若没有+5V电出来说明可能是上面的模拟开关DG303 故障，这时只需将DG303进行短接，看看是否正常。若现象依旧一样，说明不是DG303故障。再检查下面的箝位部分，若箝位和功率放大器都正常，那肯定是用于差分输出的运放电路0PA445A 故障。
4.2.4 故障现象（四）
故障现象 ：AVM测量出错。
造成此类故障的原因有：
（1）AVM 源本身故障。
（2）AS 源故障，因为AVM（音频表）用于测量音频（AS）电压源给出的信号，所以一旦AS源给出信号出错，将会导致AVM测量出错。
4.2.5 故障现象（五）
故障现象：AS源的信号加不出来。
造成此类故障的原因有：
（1）AS源本身故障。
（2）TIMER（时钟控制单元），从图4可以看出AS源受到时钟的控制，所以一旦时钟出现故障，就会导致AS源的信号加不出来。
4.2.6 故障现象（六）
故障现象：检查测试系统所有源全部失效。
造成此类故障的原因有：
（1）计算机接口卡、BUT（系统总线控制板）故障，因为一旦计算机接口卡或BUT出现故障，主控计算机将和测试系统之间将无法正常通讯。
（2）系统控制位故障。测试系统的控制位一旦出现故障将导致整个测试系统无法正常工作。
（3）测试头故障。因为测试头是系统与外界连接的转接点，所以一旦测试头出现故障，测试系统将与外界无法正常通讯。
（4）测试系统的电源故障。
4.2.7 故障现象（七）
故障现象：HANDLER、PROBER没有收到测试信号。
故障分析见图5，从图中可以看出如果是测试系统收到START信号，但没有给出BIN、EOT信号，这说明是测试系统的故障。测试系统出现这种故障可能有两种情况：
（1）BUT（系统总线控制板）故障；
（2）计算机接口卡故障。
5 维修的注意事项
（1）首先要做好防静电工作，如穿戴好防静电工作服和鞋，佩戴好防静电腕带，维修的工作台也要做好防静电处理，如加防静电台面。
（2）注意用电安全。
6 结束语
随着电子产品的不断更新，对维修的要求也在不断升级，因此要想在维修方面有所提高，就必须不断进行学习，只有这样才能跟上时代的步伐。仅凭理论还不够，还要不断的进行实践外加不断的经验总结，才能更加深入的了解设备的工作情况，处理好设备的各种故障。
［1］胡斌. 集成电路识图[M].北京：人民邮电出版，2006，7.
［2］宋家友.集成电子线路设计[M].福州：福建科学技术出版，2002，5.
［3］JC-3196测试系统使用说明[P].
