基于VI曲線測試的電路板故障診斷技術

鄭永龍

(國營蕪湖機械廠，安徽 蕪湖 241007)

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“先換后修”的維修方案，在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，通過更換來快速恢復裝備的技戰術性能，而發生故障的可更換單元則被送往后方進行深層次的器件級維修。在后方的維修中，由于其缺乏必要的工作環境，給維修帶來極大的困難。VI曲線測試是一種新型的電路板及元器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，可進行離線故障檢測。

1 VI曲線測試技術

VI曲線測試是通過顯示電壓(V)和電流(I)平面上的曲線來給出測試結果。

1.1 VI曲線測試原理

圖1 電阻VI曲線

VI曲線測試就是在被測器件的待測管腳與地組成的端口之間，施加一個交變的信號，將該端口的電壓、電流變化在平面上顯示出來。電阻VI曲線的示意圖如圖1所示。上面涉及到的電阻是理想器件，但實際電路中一般都不是理想器件，在特定條件下可以視為若干等效的理想器件的組合而成。根據實際電路節點所測的VI曲線幾何形狀，可大致推測出該節點是由哪些元器件組成的，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。［1］

1.2 VI曲線測試優勢

VI測試技術在國內、外廣泛應用于電子診斷領域的故障檢測。VI測試通過比較器件的端口模擬特征實現故障檢測，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，沒有聯機條件的情況下使用;不需給電路板加電，相對更安全;它是串行的，即一個管腳一個管腳進行測試，原則上任何封裝、無論管腳多少的器件均可測試;不涉及器件的電路功能，無論數字的、模擬的、數模混合的、功能已知的、未知的(如專用、可編程)器件均可測試。［2］

正因為VI測試有如此特點，使它不僅成為電路板故障檢測中最重要的測試手段，而且在很多場合中，是檢測大規模、復雜集成器件好壞的唯一手段。另外，VI測試可用于檢測兩端元件的功能型故障，稍加擴充，也可用于檢測三端元件的功能型故障。

2 VI曲線測試的過程以及測試參數的選擇

VI曲線測試過程很簡單，根據VI曲線測試的原理，通過比較好、壞電路板上相同點之間的VI曲線，即可判斷該測試點的性能。

如圖2所示的二極管VI曲線中，紅色曲線為正常情況下的VI曲線，當二極管在電路中有短路或泄漏現象時，可能產生藍色曲線或綠色曲線。因此可以通過二極管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。目前一些新型的在線故障診斷系統如PINPOINTⅡ等均具有VI曲線測試功能。

圖2 二極管和齊納二極管的VI曲線

在VI曲線測試系統中，測試信號是構成整個測試功能的基礎，因此測試信號的性能直接決定著測試系統的測試效果。［3］驅動電壓波形有正弦波、鋸齒波和三角波等，使用正弦波的電壓信號的測試效果最好。PINPOINTⅡ輸出的正弦波電壓幅度從0V到25V，電流0.1MA到500MA，能很好地滿足各種元器件以及板件的檢測要求。

3 基于LabView的VI曲線測試儀

組成。數據采集由NI公司的PCI總線數據采集卡完成。同時，用LabView編程，具有界面形象、友好、直觀、易于操作等特點。在儀器的功能上，采用了雙通道的數據采集。在儀器面板的設計上，參考了PinpointⅡ的VI曲線測試模塊。該測試儀的主要功能包括:雙通道輸入、波形顯示、參數設置、采集控制、處理控制、曲線對比、數據波形存儲等。設計的VI曲線測試面板如圖4所示。

3.1 VI曲線測試儀的組成

VI曲線測試儀由數據采集和儀器功能兩大塊

圖4 VI曲線測試程序界面

3.2 軟件的設計與實現

VI曲線測試儀采用LabView9.0版本進行程序設計。LabView編程特點就是采用大量的集成化功能模塊。［4］測試儀的程序框圖如圖5所示。程序設計了雙通道采集模塊，每個通道可以設定起始電壓和掃描電壓、限額電流等，為了顯示出好壞板的VI曲線對比情況，采用雙通道VI測試模塊，這樣，對兩個通道的信號可以作相關分析，實現了在線實時對比功能，達到了設計的效果。

圖5 程序框圖

4 結論

綜上所述，VI曲線測試技術原理并不復雜，實現也很簡單，在電路板及元器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顯著的特點，是一種行之有效的方法，對于電路板及元器件的測試有著明顯的優勢，在近年來電路板及元器件的脫機維修實踐中得到證明，有著廣泛的應用前景。

［1］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.

［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］韓熔.電路在線維修測試儀上的ASA(VI曲線)測試［J］.設備管理與維修，2006，(7).

［4］楊成，史訓中，查光東.機載電子設備自動化檢測系統儀器無關性測試軟件的設計［J］.電光與控制，2002，(3).