當今的電子器件和產品在以比以往更快的速度發(fā)展，在許多商業(yè)應用中，從設計到生產的生命周期縮短到僅有6個月。另外，設備內含和拓撲正從單一向多功能器件轉化進而涉及整個子系統(tǒng)和系統(tǒng)，并常常作為單一方案(例如智能電話和iPhone那樣的設備)。
進一步，直接軟件控制和設備配設對多載頻功放(MCPA" title="MCPA">MCPA)和軟件定義無線(SDR" title="SDR">SDR)來說已是家常便飯。且類似RFIC那樣的器件只能在混合信號環(huán)境下工作和測試，且常常要在實時條件下進行。
當考慮到所有這些因素時，可測試及可制造方案的理想設計(DFT" title="DFT">DFT&M)特性和要求被快速呈現(xiàn)出來。“綜合”儀器可容易地提供和滿足這些特性和要求。與靜態(tài)堆架式(rack-and-stack)測試系統(tǒng)不同，綜合儀器可相當簡單地與被測試設備(DUT)系統(tǒng)地和諧共進。
什么是綜合測試？
傳統(tǒng)測試系統(tǒng)供應商將各種臺式測試儀器或專用儀器模塊通過合適的互連電纜將它們嵌裝在一個架構內，然后用連接器將這些儀器與被測產品連在一起。然后，他們加入調用內置在這些儀器內功能的軟件。對測試系統(tǒng)開發(fā)來說，“堆架式”是這種方法的一個更常用叫法。目前使用的傳統(tǒng)儀器有：示波器、數(shù)字萬用表、頻譜分析儀和頻率計數(shù)器等，它們或是單臺獨立系統(tǒng)或作為整個測試系統(tǒng)一部分。
綜合儀器通過將軟件應用編程接口(API)和測試算法、硬件模塊以及基于核心儀器化功能構造塊的系統(tǒng)級校準軟件結合起來的方法將激勵和傳統(tǒng)儀器中的測量能力“綜合”在一起。綜合儀器的概念根源于雷達和EW發(fā)射和接收器、SDR、移動/手持設備和電話、無線基礎建構、器件和子系統(tǒng)以及其它目前設計和安裝的通信系統(tǒng)背后普遍采用的支撐技術。
綜合架構還強化了測試系統(tǒng)的升級以及系統(tǒng)地處理老舊問題的能力。當需要升級或有老舊問題需要處理時，只需直接增加或替換涉及的功能塊即可，而不是整組儀器或相應的測量和測試應用。它減低了處理陳舊儀器的成本還減小了伴隨該設備更新所帶來的技術風險。
借助綜合系統(tǒng)，一個組織可生成各種信號類型，包括：數(shù)字、模擬、RF和微波。它是采用模塊化硬件、系統(tǒng)軟件和模塊化測量及應用軟件來實現(xiàn)的。綜合系統(tǒng)架構具有單獨/整體探究硬件、測量和應用性能的獨特能力。獨立于硬件的軟件測量庫還規(guī)避了硬件性能進化時重復開發(fā)的風險。
綜合系統(tǒng)可解決多行業(yè)測試問題。它是通過結合模塊化硬件和軟件組件以生成一個強大的新測試儀器系列來實現(xiàn)的，從而具有比傳統(tǒng)的單機單測量功能堆架式測試儀器明顯的優(yōu)勢。借助綜合系統(tǒng)架構有可能利用多個并行路徑將測試時間/吞吐量分別縮短/增加到傳統(tǒng)堆架式方案的4~10倍。
綜合測試系統(tǒng)的關鍵優(yōu)勢包括：
1. 降低了單位測試成本；
2. 縮短了測試時間、提升了效率；
3. 減少了測試設備需求和測試配置；
4. 測量速度更快、結果更準確；
5. 簡化了系統(tǒng)級校準工作；
6. 減少了資金投入，降低了維護和保有成本；
7. 減少了升級和陳舊處理問題；
8. 具備滿足下一代測量算法開發(fā)所需的平臺；
9. 獨立于平臺和系統(tǒng)的再利用模式；
10. 從系統(tǒng)硬件和軟件配置中析取測試應用和測量軟件。
綜合系統(tǒng)可減少升級及產品陳舊問題。硬件、系統(tǒng)軟件、應用和測量功能架構模塊可按需完全或單獨替換。此舉降低了升級費用和系統(tǒng)集成風險，這兩個問題可對測試應用配置帶來消極影響。
綜合系統(tǒng)解決了當校準和功能測試循環(huán)被直接編程進系統(tǒng)功能模塊時引發(fā)的再校準問題。它允許連續(xù)地實時運行校準程序。因此，它省去了重新校準一個給定系統(tǒng)經常所需預先計劃的停機時間。另外，連續(xù)的嵌入式校準能力還加強了測試系統(tǒng)的總體完整性。
綜合架構還強化了測試系統(tǒng)升級及處理系統(tǒng)的陳舊問題的能力。當出現(xiàn)升級或陳舊情況時，只需增加或替換直接有/受影響的模塊，而非整個儀器組或相應的測量和測試應用。除降低伴隨該處理過程的技術風險外，它還降低了處理陳舊儀器的成本。
綜合儀器概念對待硬件的方式與以目標為導向的編程處理軟件“模塊“的方式相同。因而，以目標為導向的軟件與綜合儀器方法匹配得很好。先進的綜合儀器實現(xiàn)利用與功能硬件模塊一對一對應的軟件目標。另外，它們將激勵和測量算法作為軟件目標實現(xiàn)。
囊括功能硬件模塊所需的全部信息使智能軟件可容易地組合不同配置內的模塊及確定最終激勵或測量能力。簡言之，若了解每個模塊的傳遞函數(shù)，你就能組合它們以生成復雜的激勵或測量。因模塊被當作目標，那么一或多個校準系數(shù)也可位于目標內。因此，在保持將高質量和敏感的系統(tǒng)級校準源源不斷地輸送給被測單元之際，仍可以多種不同方式組合模塊。
這一以目標為導向的方法的進一步好處包括為測試系統(tǒng)和DUT提供集成診斷和故障預警能力。對采用循序編程技術的傳統(tǒng)測試系統(tǒng)來說，集成診斷很難實現(xiàn)。借助以目標為導向的綜合系統(tǒng)方法，智能軟件可方便地監(jiān)控硬件和軟件目標的運行狀態(tài)和情況以提供實時診斷。為系統(tǒng)增加趨向性(trending)，還可提供故障預警能力。
綜合系統(tǒng)環(huán)境獨立于硬件平臺和接口的選擇。因為硬件和軟件模塊間的接口也被當作插入目標處理，所以，方案提供者可將PXI" title="PXI">PXI、LXI" title="LXI">LXI、PCI、PCI-X" title="PCI-X">PCI-X、VXI" title="VXI">VXI、GPIB" title="GPIB">GPIB、以太網、USB或包括開關光纖架構在內的其它通信總線組合在一起。
硬件配置抽象于軟件組件和模塊，從而具有隨心所愿地重新配置的能力。綜合系統(tǒng)的方法提供一個極其有力的系統(tǒng)架構從而使再利用和擴展成為可能。
通向綜合測試系統(tǒng)的方法
理想的DFT&M方案提供全部所需的數(shù)據(jù)和控制接口，以及DUT在被測試時為實現(xiàn)功能和通信所需的模擬、運算和仿真特性(即測試環(huán)境)，就好象它是被嵌入在實際系統(tǒng)環(huán)境內一樣(圖1)。
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隨著DUT集成度和復雜性的增加，操作行為、通信模式、功能表現(xiàn)以及測試環(huán)境(TE)處理的數(shù)據(jù)類型必須能通過軟件重新配置和動態(tài)地再分配測試資源來調適需求。
考慮到DUT內多個內部和外部I/O(接口)進程的同時發(fā)生，TE必須能執(zhí)行多個精準控制及被仔細同步的復雜測量。這種情況經常發(fā)生在實時條件下并與采樣和處理數(shù)據(jù)在同一模塊，且不丟失整個激勵、響應和數(shù)據(jù)組流處理的連續(xù)性。
這一共時及被精準同步的過程確保結果的原因/效應關系，另外，受控和經過分析的參數(shù)的行為得以一致地保持。同步還為DFT&M工程師提供準確、低不確定性及高度關聯(lián)的數(shù)據(jù)/信息。
上市時間壓力持續(xù)擠壓著DUT開發(fā)周期，測試系統(tǒng)應為DUT的可行性評估、開發(fā)、集成、驗證、生產和維護各階段提供全部測試環(huán)境能力。為現(xiàn)代DUT存活周期的每一階段準備多個/獨立的測試設備和測試團隊從經濟和可用測試資源(即，設備和人力積聚)兩方面來看都不實際。這樣，就需要設計出一種具有可測試和可制造性的測試環(huán)境，這種環(huán)境包含可動態(tài)、無縫并以具成本效益的方式適應DUT各階段不同情況的綜合方案和資源(圖2)。
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DUT集成度及復雜性的增加加之開發(fā)周期的縮短使傳統(tǒng)測試儀器難以提供高度專業(yè)、有用和完整的現(xiàn)代測試功能、程式及相應結果(例如，傳統(tǒng)儀器上的按鈕和數(shù)據(jù)顯示種類)。取而代之的測試方案將包括軟件可配置測量平臺(圖3)。
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這種平臺利用DFT&M工程師可借助簡單改編(script)、圖形及其它人機接口技術進行修改、集成、排序并補充的基本測量庫以最好地匹適新DUT的最新測試需求。按上述理路推論，在DUT和TE間最有可能發(fā)生水平不斷增加的功能和控制/數(shù)據(jù)I/O互動。這將需要公共及整合程度更高的路線圖及在DUT開發(fā)者和TE供應商間更高水平的合作。
重要的是我們要意識到，即便我們通常并沒公開對其進行陳述，DUT開發(fā)者多年以來一直在其器件內嵌入IP測試核(IPTC)。當支持底層內置測試(BIT)功能時，這些IPTC本質上可非常簡單。當支持由外部激勵和控制的邊界測試功能時，這些IPTC又可相當復雜，在邊界測試時，可利用多個向量和組合通過限制在I/O層面的交互來驗證DUT的完整功能。
在測試接口主要通過智能軟件在DUT和TE間的交互來約定的軟件定義器件內，這些情況甚至會變得更普遍。這里，只有當TE能“向外看”并能有效與DUT/TE的接口通信時，才能使DUT內置測試能力得到最充分發(fā)揮。它再一次意味著在DUT開發(fā)者和TE供應商間要進行緊密合作，彼此的路線圖和開發(fā)活動要琴瑟和諧。
基于這些考慮，有人會說，在此快速變化的環(huán)境中，基于多個、單獨為某一應用定制的儀器的傳統(tǒng)測試方案將無法跟上設計、測試和維護的需要，也無法適應測試系綜(ensemble)的復雜性。實際上，工程角色在迅速融合。
迫切需要一種可迅速適應新設備性能要求的DFT&M方案。新測試系統(tǒng)還將允許沒被傳統(tǒng)測試儀器具有的具體功能和人機接口特性所嚴格規(guī)束的定制測量。
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在此情況，真正綜合的方案允許DFT&M工程師從產品的出現(xiàn)到維護階段一直無縫地工作。這種高度集成的模塊化、軟件驅動的綜合架構還通過把受影響的陳舊問題局限于單一的集成模塊而非整個測試系統(tǒng)，進而支持對陳舊老化問題實施主動及具成本效益的管理。
隨著綜合測試方案得到認同并迅速擴展其覆蓋范圍，確保DFT&M工程師選擇具有混合集成能力以包納各種標準的真正的綜合系統(tǒng)就很必要。
總體上，提供經過驗證了的綜合測試系統(tǒng)方案的公司一般也開發(fā)并集成系統(tǒng)部件。這些公司具有在一個完全校準、同步過的且可根據(jù)標準追溯的測試下整合全部系統(tǒng)部件的經驗和專長。只有在這種條件下，一個真正綜合(即，基于測量)系統(tǒng)將準確、可靠并連貫地執(zhí)行任務，從而提供一個真正超卓的DFT&M方案。完全綜合、基于測量、高度集成、可通過軟件配置并具有自適應能力的測試環(huán)境是通向未來之路。
作者：Francesco Lupinetti
首席技術官
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