TWI445980B - 訊號完整性測試系統及方法 - Google Patents

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    • G01R31/2801—Testing of printed circuits, backplanes, motherboards, hybrid circuits or carriers for multichip packages [MCP]
    • G01R31/281—Specific types of tests or tests for a specific type of fault, e.g. thermal mapping, shorts testing
    • G01R31/2812—Checking for open circuits or shorts, e.g. solder bridges; Testing conductivity, resistivity or impedance

Description

訊號完整性測試系統及方法
本發明涉及一種測試系統及方法，尤其是關於一種訊號完整性測試系統及方法。
隨著數位電路工作速度的提高，印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB）上訊號的傳輸速率也越來越高。對於PCB來說，傳輸線路的阻抗是影響訊號完整性的一個關鍵因素。相應地，對於PCB測試來說也需要測試訊號傳輸線路上阻抗的變化情況。目前，對PCB上傳輸訊號的完整性測試是透過測試人員對PCB上的每一條傳輸線路進行阻抗測試，由於PCB上線路繁多，人工測試勞動強度大，工作效率低，而且容易產生人為錯誤，檢測的資料也不易管理。
鑒於以上內容，有必要提出一種訊號完整性測試系統及方法，可以自動測試PCB上傳輸訊號的完整性，簡化測試流程，提高測試效率。
一種訊號完整性測試系統，運行於控制電腦中，該控制電腦透過交換機與示波器和時域反射儀相連。該系統包括設置模組、分析模組、控制模組及判斷模組。設置模組設置待測訊號的測試參數及各測試參數的參考值範圍。分析模組分析控制電腦的儲存器中儲存的測試檔案，得到電子元件上的待測線路及各待測線路上測試點的座標。控制模組根據測試點的座標資訊控制機械手臂的探針抓取裝置將示波器的探針定位到電子元件上該測試點所在待測線路的位置。判斷模組接收示波器測試得到的待測訊號的各測試參數在該測試點的參數值，將各測試參數在該測試點的參數值與設置的參考值範圍進行比較，判斷各參數值是否落入相應的參考值範圍，當各參數值均落入相應的參考值範圍時，判斷該測試點通過測試。所述控制模組，還用於當有測試參數在該測試點的參數值超出設置的參考值範圍時，利用時域反射儀測試該測試點的阻抗值。所述判斷模組，還用於判斷該測試點的阻抗值是否落入該待測線路的阻抗值的標準範圍，以判斷該測試點是否通過測試。
一種訊號完整性測試方法，運行於控制電腦中，該控制電腦透過交換機與示波器和時域反射儀相連。該方法包括：（A）設置待測訊號的測試參數及各測試參數的參考值範圍；（B）分析控制電腦的儲存器中儲存的測試檔案，得到電子元件上的待測線路及各待測線路上測試點的座標；（C）根據測試點的座標資訊控制機械手臂的探針抓取裝置將示波器的探針定位到電子元件上該測試點所在待測線路的相應位置；（D）接收示波器測試得到的待測訊號的各測試參數在該測試點的參數值，將各測試參數在該測試點的參數值與設置的參考值範圍進行比較，判斷各參數值是否落入相應的參考值範圍；（E）當各參數值均落入相應的參考值範圍時，判斷該測試點通過測試，直接轉入步驟（G），否則，當有測試參數在該測試點的參數值超出設置的參考值範圍時，利用時域反射儀測試該測試點的阻抗值；（F）判斷該測試點的阻抗值是否落入該待測線路的阻抗值的標準範圍，以判斷該測試點是否通過測試；及（G）判斷是否有其他測試點，若沒有其他測試點則流程結束，若有其他測試點，則控制機械手臂的探針抓取裝置將時域反射儀的探針移出該電子元件，並返回步驟（C）對其他測試點進行測試。
相較於習知技術，本發明所提供之訊號完整性測試系統及方法先利用示波器在待測線路的各測試點對待測訊號的各項測試參數進行測試，當有測試參數超出預設範圍時，再利用時域反射儀對相應測試點的阻抗進行測試，以判斷該待測線路上各測試點是否通過訊號完整性測試，簡化了測試過程。此外，由於整個測試過程利用機械手臂對示波器及時域反射儀的探針進行定位，提高了測試效率。
參閱圖1所示，係本發明訊號完整性測試系統10較佳實施方式的硬體架構圖。該訊號完整性測試系統10運行於控制電腦1中。該控制電腦1透過交換機2與示波器3和時域反射儀4相連。該控制電腦1還與機械手臂5相連。該機械手臂5上安裝有探針抓取裝置6。
該訊號完整性測試系統10控制機械手臂5利用探針抓取裝置6抓取示波器3或時域反射儀4的探針，並將探針定位到印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB）7上的待測位置。示波器3對該待測位置傳輸的訊號進行測試，並將測試結果透過交換機2傳回控制電腦1。時域反射儀4對該待測位置的阻抗進行測試，並將測試結果透過交換機2傳回控制電腦1。控制電腦1對上述測試結果進行分析，判斷該待測位置傳輸的訊號是否完整。
所述PCB 7水準放置於測試平臺8上。在其他實施方式中，所述 PCB 7也可以為其他的電子元件。
參閱圖2所示，係本發明訊號完整性測試系統10較佳實施方式的功能模組圖。該訊號完整性測試系統10包括設置模組11、分析模組12、控制模組13、判斷模組14及儲存模組15。
設置模組11設置待測訊號的測試參數及各測試參數的參考值範圍。所述測試訊號可以為外設元件互連標準（Peripheral Component Interconnection，PCI）訊號、串列週邊介面（Serial Peripheral Interface，SPI）訊號、時鐘（Clock）訊號、前端匯流排（Front Side Bus，FSB）訊號、電壓訊號或其他類型需要測試的電訊號。所述測試參數包括包括過沖（Overshoot）、下沖（Undershoot）、斜率（Slew Rate）、上升時間（Rise Time）、下降時間（Fall Time）、高電壓、低電壓等。
分析模組12讀取控制電腦1的儲存器30中儲存的測試檔案20，分析該測試檔案20得到PCB 7上的待測線路的名稱、長度及測試點座標。該測試檔案20記錄了PCB 7的相關資訊，包括PCB 7上待測線路的數量，各待測線路的名稱、長度、需要測試的測試點的座標、阻抗的標準值範圍等資訊。
控制模組13根據測試點的座標資訊控制機械手臂5的探針抓取裝置6將示波器3的探針定位到PCB 7上該測試點所在位置。
示波器3對該測試點進行測試，得到待測訊號的各測試參數在該測試點的參數值，並將得到的參數值透過交換機2傳回控制電腦1。
判斷模組14將各測試參數在該測試點的參數值與設置的相應測試參數的參考值範圍進行比較，判斷各參數值是否落入相應的參考值範圍。
當某個測試參數在該測試點的參數值超出設置的參考值範圍，控制模組13控制機械手臂5的探針抓取裝置6將示波器3的探針歸位，然後根據該測試點的座標資訊控制機械手臂5的探針抓取裝置6將時域反射儀4的探針定位到PCB 7上該測試點所在位置。
時域反射儀4對該測試點進行測試，得到該測試點的阻抗值，並將得到的阻抗值透過交換機2傳回控制電腦1。
判斷模組14判斷該阻抗值是否落入該待測線路的阻抗值的標準範圍，以判斷該測試點是否通過測試。
儲存模組15儲存測試結果至儲存器30。所述測試結果包括各測試參數在該測試點的參數值、該測試點的阻抗及該測試點是否通過測試等資訊。
儲存器30還用於儲存訊號完整性測試系統10各模組的程式化代碼，控制電腦1的處理器40執行該程式化代碼，提供各模組的上述功能。
參閱圖3及圖4所示，係本發明訊號完整性測試方法較佳實施方式的流程圖。需要指出的是，該流程圖僅以對PCB 7上的一條待測線路進行測試為例說明。此外，在啟動訊號完整性測試系統10前，先要對示波器3及時域反射儀4進行使用前的檢查、調整和校準，以確保示波器3及時域反射儀4能夠正常工作。
步驟S301，設置模組11設置待測訊號的測試參數及各測試參數的參考值範圍。在本實施方式中，該待測訊號為電壓訊號。所述測試參數包括包括過沖（Overshoot）、下沖（Undershoot）、斜率（Slew Rate）、上升時間（Rise Time）、下降時間（Fall Time）、高電壓、低電壓等。
步驟S303，分析模組12讀取控制電腦1的儲存器30中儲存的測試檔案20，分析該測試檔案20得到PCB 7上的待測線路的名稱、長度及測試點座標。
步驟S305，分析模組12讀取一條待測線路。
步驟S307，分析模組12讀取該待測線路的一個測試點的座標資訊，例如（10毫米，12毫米）。
步驟S309，控制模組13根據該測試點的座標資訊控制機械手臂5的探針抓取裝置6將示波器3的探針定位到PCB 7上該測試點所在位置。例如，機械手臂5的探針抓取裝置6將示波器3的探針定位到PCB 7上橫坐標值為10毫米，縱坐標值為12毫米對應的測試點。
步驟S311，示波器3對該測試點進行測試，得到待測訊號的各測試參數在該測試點的參數值，並將得到的參數值透過交換機2傳回控制電腦1。
步驟S313，判斷模組14將各測試參數在該測試點的參數值與設置的相應參考值範圍進行比較，判斷各參數值是否落入相應的參考值範圍。若各測試參數在該測試點的參數值均落入相應的參考值範圍，則判斷模組14判斷該測試點通過測試。儲存模組15儲存各測試參數在該測試點的參數值及該測試點通過測試等資訊至儲存器30。之後，流程進入步驟S315。否則，若某項測試參數在該測試點的參數值超出設置的參考值範圍，則儲存模組15儲存各測試參數在該測試點的參數值等資訊至儲存器30。之後，流程進入步驟S317。例如，假設電壓訊號的高電壓的參考值範圍為[5，30]，單位為伏特。如果示波器3採集到該測試點的高電壓為4.5伏特，則流程進入步驟S317。
步驟S315，判斷模組14根據測試檔案20記錄的資訊判斷該待測線路是否還有其他測試點。若有其他測試點，則流程返回步驟S307，繼續對其他測試點進行測試。若沒有其他測試點，則流程結束。
步驟S317，控制模組13控制機械手臂5的探針抓取裝置6將示波器3的探針歸位。這裏的歸位指的是將示波器3的探針移出PCB 7，放置到合適的位置，例如未被抓取前放置的位置。
步驟S319，控制模組13根據該測試點的座標資訊控制機械手臂5的探針抓取裝置6將時域反射儀4的探針定位到PCB 7上該測試點所在位置。例如，機械手臂5的探針抓取裝置6將時域反射儀4的探針定位到PCB 7上橫坐標值為10毫米，縱坐標值為12毫米對應的測試點。
步驟S321，時域反射儀4對該測試點進行測試，得到該測試點的阻抗值，並將得到的阻抗值透過交換機2傳回控制電腦1。判斷模組14判斷該阻抗值是否落入該待測線路的阻抗值的標準範圍，以判斷該測試點是否通過測試。儲存模組15儲存該測試點的阻抗值及是否通過測試等資訊至儲存器30。例如，假設該待測線路阻抗的標準值範圍為[4，10]，單位為歐姆。如果時域反射儀4採集到的該測試點的阻抗為3.5歐姆，則判斷模組14判斷該測試點的阻抗不合格，未通過測試。
步驟S323，判斷模組14根據測試檔案20記錄的資訊判斷該待測線路是否還有其他測試點。若沒有其他測試點，則流程結束。若有其他測試點，則流程進入步驟S325，控制模組13控制機械手臂5的探針抓取裝置6將時域反射儀4的探針歸位。這裏的歸位指的是將時域反射儀4的探針移出PCB 7，放置到合適的位置，例如未被抓取前放置的位置。之後，流程返回步驟S307，繼續對其他測試點進行測試。
最後應說明的是，以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
1．．．控制電腦
2．．．交換機
3．．．示波器
4．．．時域反射儀
5．．．機械手臂
6．．．探針抓取裝置
7．．．PCB
8．．．測試平臺
10．．．訊號完整性測試系統
11．．．設置模組
12．．．分析模組
13．．．控制模組
14．．．判斷模組
15．．．儲存模組
20．．．測試檔案
30．．．儲存器
40．．．處理器
圖1係本發明訊號完整性測試系統較佳實施方式之硬體架構圖。
圖2係本發明訊號完整性測試系統較佳實施方式之功能模組圖。
圖3及圖4係本發明訊號完整性測試方法較佳實施方式之流程圖。
10．．．訊號完整性測試系統
11．．．設置模組
12．．．分析模組
13．．．控制模組
14．．．判斷模組
15．．．儲存模組
20．．．測試檔案
30．．．儲存器
40．．．處理器

Claims (9)

  1. 一種訊號完整性測試系統，運行於控制電腦中，該控制電腦透過交換機與示波器和時域反射儀相連，該系統包括：
    設置模組，用於設置待測訊號的測試參數及各測試參數的參考值範圍；
    分析模組，用於分析控制電腦的儲存器中儲存的測試檔案，得到電子元件上的待測線路及各待測線路上測試點的座標；
    控制模組，用於根據測試點的座標資訊控制機械手臂的探針抓取裝置將示波器的探針定位到電子元件上該測試點所在待測線路的位置；
    判斷模組，用於接收示波器測試得到的待測訊號的各測試參數在該測試點的參數值，將各測試參數在該測試點的參數值與設置的參考值範圍進行比較，判斷各參數值是否落入相應的參考值範圍，當各參數值均落入相應的參考值範圍時，判斷該測試點通過測試；
    所述控制模組，還用於當有測試參數在該測試點的參數值超出設置的參考值範圍時，利用時域反射儀測試該測試點的阻抗值；及
    所述判斷模組，還用於判斷該測試點的阻抗值是否落入該待測線路的阻抗值的標準範圍，以判斷該測試點是否通過測試。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之訊號完整性測試系統，其中，所述控制模組利用時域反射儀測試該測試點的阻抗值包括：
    控制機械手臂的探針抓取裝置將示波器的探針移出該電子元件；
    根據測試點的座標資訊控制機械手臂的探針抓取裝置將時域反射儀的探針定位到電子元件上該測試點所在位置；及
    接收時域反射儀測試得到的該測試點的阻抗值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之訊號完整性測試系統，該系統還包括儲存模組，用於儲存各測試參數在該測試點的參數值、該測試點的阻抗值及該測試點是否通過測試的資訊至所述儲存器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之訊號完整性測試系統，其中，當該測試點的阻抗值落入該待測線路的阻抗值的標準範圍時，判斷模組判斷該測試點通過測試，或者當該測試點的阻抗值超出該待測線路的阻抗值的標準範圍時，判斷模組判斷該測試點未通過測試。
  5. 一種訊號完整性測試方法，運行於控制電腦中，該控制電腦透過交換機與示波器和時域反射儀相連，該方法包括：
    （A）設置待測訊號的測試參數及各測試參數的參考值範圍；
    （B）分析控制電腦的儲存器中儲存的測試檔案，得到電子元件上的待測線路及各待測線路上測試點的座標；
    （C）根據測試點的座標資訊控制機械手臂的探針抓取裝置將示波器的探針定位到電子元件上該測試點所在待測線路的相應位置；
    （D）接收示波器測試得到的待測訊號的各測試參數在該測試點的參數值，將各測試參數在該測試點的參數值與設置的參考值範圍進行比較，判斷各參數值是否落入相應的參考值範圍；
    （E）當各參數值均落入相應的參考值範圍時，判斷該測試點通過測試，直接轉入步驟（G），否則，當有測試參數在該測試點的參數值超出設置的參考值範圍時，利用時域反射儀測試該測試點的阻抗值；
    （F）判斷該測試點的阻抗值是否落入該待測線路的阻抗值的標準範圍，以判斷該測試點是否通過測試；及
    （G）判斷是否有其他測試點，若沒有其他測試點則流程結束，若有其他測試點，則控制機械手臂的探針抓取裝置將時域反射儀的探針移出該電子元件，並返回步驟（C）對其他測試點進行測試。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之訊號完整性測試方法，其中，步驟（E）中利用時域反射儀測試該測試點的阻抗值包括以下步驟：
    （E1）控制機械手臂的探針抓取裝置將示波器的探針移出該電子元件；
    （E2）根據測試點的座標資訊控制機械手臂的探針抓取裝置將時域反射儀的探針定位到電子元件上該測試點所在位置；及
    （E3）接收時域反射儀測試得到的該測試點的阻抗值。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之訊號完整性測試方法，該方法還包括步驟：
    儲存各測試參數在該測試點的參數值、該測試點的阻抗值及該測試點是否通過測試的資訊至所述儲存器。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之訊號完整性測試方法，其中，當步驟（F）判斷該測試點的阻抗值落入該待測線路的阻抗值的標準範圍時，則該測試點通過測試，或者當步驟（F）判斷該測試點的阻抗值超出該待測線路的阻抗值的標準範圍時，則該測試點未通過測試。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之訊號完整性測試方法，其中，所述待測訊號的測試參數包括過沖、下沖、斜率、上升時間、下降時間、高電壓及低電壓。
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