电子产品工艺与设备(大三上学期第)8章电子产品的组装与调试调试工艺

回顾,电子产品技术文件是电子产品研究、设计、试制与生产实践经验积累所形成的一种技术资料，也是产品生产、使用和维修的基本依据。 工艺文件是指导工人操作和用于生产、工艺管理等的各种技术文件的总称。它是企业组织生产、产品经济核算、质量控制和工人加工产品的技术依据。 工艺文件与设计文件区别： 二者同是指导生产的文件，两者是从不同角度提出要求的。设计文件是原始文件，是生产的依据，而工艺文件是根据设计文件提出的加工方法，以实现设计图纸上的要求并以工艺规程和整机工艺文件图纸指导生产，以保证任务的顺利完成。,1、常用的设计文件： 零件图、装配图、框图、电原理图、接线图、印制板装配图、技术条件、技术说明书和使用说明书、元器件明细表等。 2、编写工艺文件的主要依据： 编制工艺文件应以保证产品质量，稳定生产为原则，应以采用经济合理的工艺手段进行加工为原则。在编制前必须对该产品工艺方案的制订进行调查研究工作，掌握国内外制造该类产品有关的信息，以及上级或企业领导形成文字的有关决策和指令作为编制依据。 3、工艺文件的构成： 封面、目录、配套明细表、工艺路线表 、导线及线扎加工表、装配工艺过程卡、工艺说明及简图卡 等,8.1 电子产品生产工艺流程 8.2 电子产品的调试技术 8.3 电子产品的检验,第8章 电子产品的组装与调试工艺,了解电子产品调试的必要性。 熟悉调试的安全措施。 掌握调试仪器设备的选择和配置。 熟悉调试的一般步骤。 掌握静态调试与动态调试的内容与方法。 了解质检的内容与方法。 能对电子产品的常见故障进行检修。,本章要点,问题,1、为什么说电子产品的生产线的设计是一项系统工程？ 2、电子产品整机生产的几个阶段？ 3、编制组装工艺流程图的主要依据？ 4、组装工艺流程设计的原则？ 5、组装工艺流程设计步骤？ 6、什么是工位？安排电子产品组装工位和工序的原则？,8.1 电子产品生产工艺流程,电子产品的生产线的设计是一项系统工程 电子产品的生产线一般可由PCB的接插线、PCB的表面组装线、调试线、整机组装线等若干条功能各异、相对独立的生产线以及器件整形设备、焊接设备、提升机、传送设备、包装机等自动化专用设备组成的。每条生产线又是由机械系统、电控系统、气动系统、工装夹具、仪器仪表等分系统组成。 每个分系统又可分为若干个子系统，如机械系统由线体单元、动力装置、传输装置、张紧装置等组成；电控系统由动力供电、控制电路、计算机控制等硬件及相应的软件所组成。,1电子整机产品生产过程,1）准备阶段的工作有：元器件准备、导线准备、线扎准备、组合单元件准备、电缆及接插件准备等等。这些准备工作均是整机组装生产线必不可少的工作。 2）安装阶段主要是元器件的装配焊接、组合件连装、紧固件安装、连接线焊接、粘装及其他安装工作。这是电子产品组装的主要任务。 3）调试阶段的主要工作有单元组合件调试和整机调试。调试的方法有分调、粗调、细调和统调等。 4）检验工作贯穿在整机生产的全过程。有元器件、材料、零部件等入库前检验，上生产线前各单元组合件及自制件检验，生产过程中各工序安装单元的检验，整机检验和出厂检验等。,2电子产品组装工艺流程,（1）编制组装工艺流程图的依据 1）原始资料： 主要包括产品设计文件的技术条件、技术说明；产品的电原理图；产品的接线图、装配图；产品的零部件图、组合件图；必要的样品、样机、实物等。 2）客观条件： 主要包括生产车间与场地；组装加工与调试的设备、仪器、工具；工人的数量与技术素质；年产量和班产量、流水线生产能力；组织管理及后勤保障系统等。 （2）组装工艺流程设计的原则 1）按组装工艺流程进行生产出来的产品是合理、经济的。 2）按组装工艺流程组织生产时各工位相互不受影响，即前道工序（工位）不影响后道工序（工位），使整个生产有条不紊地进行。 3）按工艺流程生产能确保产品的高质量和低消耗。 4）能确保车间安全文明生产。,（3）组装工艺流程的设计,步骤： 1）仔细分析设计文件的技术条件、技术说明、原理图、装配图及有关零部件图，深入研究各零部件、组合件的结构、工作条件和检验技术条件。 2）对样机进行分析、解剖。批量生产的电子整机产品设计后一般先制作安装一台（或数台）样机，这种样机是不规范、不标准的，如要将样机转化为正式产品，必须对样机进行分析和解剖。把样机解剖为若干个单元组合件，然后再将它们的安装要领、连接关系分析清楚，编制出单元装配子流程图和必要的注解说明。 3）编制单元组合件的调试、检验工艺。 4）编制各单元组合件之间的相互关系和各个零部件、元器件及整个产品的组装顺序。 5）规定整个组装过程进行的方法，形成整个产品组装工艺流程图。,（4）电子产品生产工艺流程的工位,工位: 每一个工人所完成的作业内容。 电子产品在编制好工艺流程系统图之后，就要着手确定生产工艺流程的工序、工位和生产节拍。 安排电子产品组装工序、工位必须遵循原则： 先准备后上线、先轻后重、先铆后装、先里后外、先平后高，上道工序不影响下道工序等。,首先考虑准备工序 如外购件、自制件质量的检验，各种导线、接插件的加工处理，线束扎制，器件成形、浸锡，各种组合件的装焊等，编制好准备工序的工艺文件。凡不适合直接在流水线上组装的元器件可安排在准备工序里去做。有些复杂的电子产品和产品准备工作量要大些，准备工序的工作必须充分，这样才能使流水线顺利进行。 接下来考虑整机组装的流水线工序工位和每个工位的生产节拍。 组装流水线的任务是把一台整机装联调试工作划分成若干简单操作，每一个装配工人完成指定的简单作业。 在流水线上每个工位装配（操作）所用的时间应该相等，这个时间称为流水节拍。在确定流水线工位时，首先要根据产品产量纲领、产品的复杂程度、日产量或班产量，把工位生产节拍求出来。生产节拍有“自由节拍”和“强制节拍”两种形式。 生产工序和生产节拍确定之后，就可选定生产流水形式和设定流水线上的工位。,问题,1.电子产品为什么要进行调试？调试工作的主要内容是什么？ 2. 如何制订好电子产品的调试方案？ 3 .调试仪器的布置和连接要注意哪些问题？ 4.电子产品故障的查找，常用哪些方法？试举例说明。 5 .在电子产品调试中，一般采用哪些安全措施？ 6. 整机检验工作主要内容有哪些？ 7.验收试验包括哪些具体内容？,8.2 电子产品的调试工艺,8.2.1 调试工作的内容,调试工作包括调整和测试两个部分，调整主要是指对电路参数的调整，即对整机内可调元器件及与电气指标有关的调谐系统、机械传动部分进行调整，使之达到预定的性能要求。测试则是在调整的基础上，对整机的各项技术指标进行系统地测试，使电子产品各项技术指标符合规定的要示。测试和调整是相互依赖、相互补充的，通常统称为调试。在实际工作中，二者是一项工作的两个方面，测试、调整；再测试、再调整；直到实现电路设计指标。,具体说来，调试工作的内容有以下几点。明确电子产品调试的目的和要求。正确合理地选择和使用测试仪器仪表。按照调试工艺对电子产品进行调整和测试。运用电路和元器件的基础理论知识去分析和排除调试中出现的故障。对调试数据进行分析、处理。 编写调试工作总结，提出改进意见。,8.2.2 调试方案的制订,调试方案的制订，对于电子产品调试工作的顺利进行关系很大，它不仅影响调试质量的好坏，而且影响调试工作效率的提高。因此，事先制订一套完整的、合理的调试方案是非常必要的。,1.调试方案的基本内容调试内容应根据国家或企业颁布的标准及待测产品的等级规格具体拟定。测试设备（包括各种测量仪器、工具、专用测试设备等）的选用。调试方法及具体步骤。测试条件与有关注意事项。调试安全操作规程。调试所需要的数据资料及记录表格。调试所需要的工时定额。测试责任的签署及相关手续的交接。,2.制订调试方案的基本原则根据产品的规格、等级及商品的主要走向，确定调试的项目及主要的性能指标。在深刻理解该产品的工作原理及性能指标的基础上，着重了解电路中影响产品性能的关键元器件及部件的作用、参数及允许变动的范围，这样不仅可以保证调试的重点，还可提高调试的工作的效率。考虑好各个部件本身的调整及相互之间的配合，尤其是各个部分的配合，因为这往往影响到整机性能的实现。调试样机时，要考虑到批量生产时的情况及要求，必须保证产品性能指标在规定范围内的一致性，不然的话，会影响到产品的合格率及可靠性。,要考到现有的设备及条件，使调试方法、步骤合理可行，使操作者安全、方便。尽量采用先进的工艺技术，以提高生产效率及产品质量。在调试过程中，不要放过任何不正常现象，及时分析总结，采取新的措施予以改进提高，为新的调试工艺提供宝贵的经验与数据。调试方案的制订，要求调试内容订得越具体越好；测试条件要写得仔细清楚；调试步骤应有条理性；测试数据尽量表格化，便于观察了解及综合分析；安全操作规程的内容要具体，要求明确。,8.2.3 调试安全,1.调试周围环境的安全测试场所除注意整洁外，室内要保持适当的温度和湿度，场地内外，不应有激烈的振动和很强的电磁干扰，测试台及部分工作场地必须铺设绝缘胶垫，并将场地用拉网围好，必要时可加“高压危险”警告牌。工作场地必须备有消防设备。在使用及调试MOS器件时，由于MOS器件输入阻抗很高，容易因静电感应高电势而被击穿，因此，必须采取防静电措施。操作台面可用金属接地台面，最好使用防静垫板，操作人员需手带静电接地环。使用或存放MOS器件，不能使用尼龙及化纤等材料的容器，周围空气不能太干燥，否则各种材料的绝缘电阻会很大，有利静电的产生和积累。,2.供电设备的安全测试场所内所有的电源开关，保险丝、插头、插座和电源线等，不许有带电导体裸露部分，所用电器材料的工作电压和工作电流不能超过额定值。当调试设备使用调压变压器时，注意调压器的接法，如图8-1所示。由于输入端与输出端不隔离，因此接到电网时必须使公共端接零线，这样比较安全。如果在调压器后面接一个隔离变压器，则输入线无论如何连接，均可保证安全，如图8-2所示，后面连接的电路必要时可另接地线。,3.测量仪器的安全措施测试仪器设备的外壳易接触的部分不应带电，非带电不可时，应加以绝缘覆盖层防护，仪器外部超过安全电压的接线柱及其它端口不应裸露，以防止使用者触及到。 仪器及附件的金属外壳都应良好接地，与机壳相通的接线柱的标志为“”，接大地时的标记为“”。不与机壳通用的分用接线柱或插孔的标志为“*”。仪器电源线必须采用三芯的，地线必须与机壳相连，电缆长度应不短于2m ，电源插头外壳应采用橡皮或软塑料绝缘材料。,4.操作安全措施在接通电源前，应检查电路及连线有无短路等情况。接通后，若发现冒烟、打火、异常发热等现象，应立即关掉电源，由维修人员来检查并排除故障。调试时，至少有两人在场，以防不测。操作人员应避免带电操作，若必须和带电部分接触时，应使用带有绝缘保护的工具操作。调试时，应尽量学会单手操作，避免双手同时触及裸露导体，以防触电。在更换元器件或改变连接线之前，应关掉电源，滤波电容应放电完毕后再进行相应的作。调试工作结束或因故离开工作场所前应将所有仪器设备关掉，并断开电源总闸，方可离去。,（1）数字式 将被测试的连续变化模拟量通过一定变换转换成数字量，通过数显装置显示。数显具有读数方便，分辨率强，精确度高等特点，已成为现代测试仪器的主流。 （2）模拟式 将被测试的电参数转换为机械位移，通过指针和标尺刻度指示出测量数值。理论上模拟式检测仪器指示的是连续量，但由于标尺刻度有限，实际分辨率不高。 （3）屏幕显示 通过示波管、显示器等将信号波形或电参数的变化直观地显示出来，如各种示波器、图示仪、扫频仪等。,8.2.4 调试仪器,通用仪器按显示特性可分为以下三类:,通用仪器按功能可细分为以下几类:,1）电压表及万用表 用于测量电压及派生量，如模拟电压表、数字电压表、各种万用表、毫伏表等。 2）信号发生器 用于产生各种测试信号，如音频、高频、脉冲、函数、扫频等信号。 3）信号分析仪器 用于观测、分析、记录各种信号，如示波器、波形分析仪、逻辑分析仪等。 4）电路特性测试仪 如扫频仪、阻抗测量仪、网络分析仪、失真度测试仪等。 5）元器件测试仪 如RLC测试仪、晶体管图示仪、集成电路测试仪等。 6）频率时间相位测量仪器 如频率计、相位计等。 7）其他仪器 用于和上述仪器配合使用的辅助仪器，如放大器、衰减器、滤波器等。,虚拟仪器作为调试与检测仪器也正在被广泛应用。,所谓虚拟仪器实际上是将计算机技术应用于电子测试领域，利用计算机对数据存储和快速处理能力可以实现普通仪器难以达到的功能。虚拟仪器是通过计算机显示器及键盘、鼠标实现面板操作及显示功能，对被测信号的输入采集及转换功能是由专门的数据采集转换卡实现，其核心部分是专用软件。传统仪器与虚拟仪器比较如表8-1所示。,表8-1 传统仪器与虚拟仪器比较,目前常用的虚拟仪器有数字示波器、任意波形发生器、频率计数器、逻辑分析仪等。,虚拟仪器的特点：计算机总线与仪器总线的应用，允许各模块之间高速通讯；种类齐全，且没有仪器和数据采集的界限；标准化、小型化、低功耗、高可靠性的系列模块可按工作需要任意组合扩充，实现最优化组合；先进的计算机软、硬件技术、网络技术和通讯技术使虚拟仪器具有良好的开发环境和开放式结构；当组成测试系统时，虚拟仪器具有较高的性能价格比，随着应用普及和技术发展，价格将继续降低。,一、 调试仪器的选择,在调试工作中，调试质量的好坏，在某种程度上，取决于测试仪器的正确选择与使用。为此，在选择仪器时，应掌握以下原则：（1）测量仪器的工作误差应远小于被调试参数所要求的误差。在调试中所产生的误差，除调试仪器的工作误差外，还要考虑测试方法及测试系统的误差，但后者在制定测试方案时，就已经考虑到，并采取措施加以消除，故该误差可以忽略不计。对于测试仪器的工作误差，一般要求小于被测参数误差的十分之一就可以了。,（2）仪器的测量范围和灵敏度，应符合被测电量的数值范围。若工作频率较低可选用低频信号发生器，其频率范围为20HZ到200kHZ（可达1MHZ），输出信号幅度为几十毫伏到几伏；若工作频率较高，可选用高频信号发生器，频率范围为100 kHZ到30MHZ左右，信号输出幅度为1V至1V左右。（3）调试仪器量程的选择，应满足测量精度的要求。如指针式仪表，是以满量程时的测量精度来表示的，被测量值越接近满度值误差就越小。所以，选择量程时，应使被测量值指在满刻度值的三分之二以上的位置。如果选用数字式仪表，其测量误差一般多发生在最后的一位数字上。所以，测量量程的选择，应使其测量值的有效数字位数尽量等于所指示的数字位数。,（4）测试仪器输入阻抗的选择，要求在接入被测电路后，应不改变被测电路的工作状态，或者接入电路后所产生的测量误差，在允许范围之内。在超高频测量时，应注意测试仪表的输入阻抗和被测电路阻抗相匹配，以免在连接处产生终端反射而造成波形畸变。（5）测试仪器的测量频率范围（或频率响应），应符合被测电量的频率范围（或频率响应）。否则，就会因波形畸变而产生测量误差。示波器测试信号的频率范围是用Y轴的频率响应来描述的，一般通用示波器的频率响应为直流到几十兆赫，宽带示波器可达100M HZ左右，取样示波器则可达1000M HZ以上，而超低频示波器则可以观测到低于0.1Hz的电压波形。,二、 调试仪器的配置,一般通用电子测量仪器，都只具有一种或几种功能，要完成某一产品的测试工作，往往就需要多台测试仪器及辅助设备、附件等组成一个测试摊位或测试系统。例如，测试放大器的非线性失真，应需要由低频信号发生器、待测放大器、失真度仪、直流稳压电源等仪器组成一个测试摊位。一项测试究竟要由哪些型号的仪器及设备组成，这要由测试方案来确定。测试方案定了以后，为了保证仪器的正常工作和一定的精度，在现场布置和接线方面需要注意以下几个问题。,（1）各种仪器的布置应便于观测。观察波形或读取测试结果（数据），视差要小，不易疲劳。（2）仪器的布置应便于操作，即应根据不同仪器面板上可调旋钮的布置情况来安排其位置，使调节方便舒适。（3）仪器叠放置时，应注意安全稳定，把体积小，重量轻的放在上面。有的仪器把大功率晶体管安装在机壳外面，重叠时应注意不要造成短路。对于功率大，发热量多的仪器，要注意仪器的散热和对周围仪器的影响。（4）仪器的布置要力求接线最短。对于高增益，弱信号或高频的测量，应特别注意不要将被测件的输入与输出接线靠近或交叉，以免引起信号的串扰及寄生振荡。,8.2.5 调试工艺技术,产品调试是电子产品生产过程中一个工序，调试的质量直接影响产品的性能指标。在规模化生产中，每一个工序都有相应的工艺文件。编制先进的、合理的调试工艺文件是调试质量的保证。,一、 调试工作的一般程序,1.调试前的准备工作（1）技术文件的准备。（2）仪器仪表的放置和使用。（3）被调试产品的准备。（4）调试场地的准备。调试人员应按安全操作规程做好准备，调试用的图纸，文件，工具，备件等都应放在适当的位置上。,2.调试的一般程序（1）通电检查。先置电源开关于“关”位置，检查电源变换开关是否符合要求（是交流220V还是110V）、保险丝是否装入，输入电压是否正确，然后插上电源插头，打开电源开关通电。（2）电源调试。电子产品中大都具有电源电路，调试工作首先要进行电源部分的调试，才能顺利进行其它项目的调试。 （3）分级分板调试。电源电路调好后，可进行其它电路的调试，这些电路通常按单元电路的顺序，根据调试的需要及方便，由前到后或从后到前地依次插入各部件或印制电路板，分别进行调试。,（4）整机调整。各部件调整好之后，把所有的部件及印制电路板全部插上，进行整机调整，检查各部分连接有无影响，以及机械结构对电气性能的影响等。（5）整机性能指标的测试。经过调整和测试，确定并紧固各调整元件。（6）环境试验。环境试验有温度、湿度、气压、振动、冲击和其它环境试验，应严格按技术文件规定执行。（7）整机通电老练。大多数的电子产品在测试完成之后，均进行整机通电老练试验，目的是提高电子产品工作的可靠性。（8）参数复调。经整机通电老练后，整机各项技术性能指标会有一定程度的变化，通常还需进行参数复调，使交付使用的产品具有最佳的技术状态。,二、 静态调试,1.静态调试的内容（1）供电电源电压测试电源电路输出的电压是用来供给各单元电路使用的。如果输出的电压不准，则各单元电路的静态工作点也不准。供电电源电压的测试示意图如图8.3所示。1）空载时的测量即断开所有外接单元电路的供电而对输出电压的测量；2）负载时的测量即在输出端接入负载时对输出电压的测量；标准输出电压应以接入负载时的测量为准，因为空载时的电压一般要高些。,（2）单元电路总电流测试测量各单元电路的静态工作电流，就可知道单元电路工作状态。若电流偏大，则说明电路有短路或漏电；若电流偏小，则电路可能没有工作。各单元电路总电流测试示意图同样如图8-3所示。,(3）三极管电压、电流测试1）测量三极管积极对地电压可判断三极管工作的状态（放大、饱和、截止），如果满足不了要求，可对偏置进行适当的调整。2）测量三极管集电极静态电流可判别其工作状态，测量集电极静态电流有两种方法：直接测量法把集电极的铜膜断开，然后串入万用表，用电流档测量其电流。间接测量法通过测量三极管集电极或发射极电阻器上的电压，然后根据欧姆定律I=U/R，可计算出集电极静态电流。三极管电压电流测试示意图如图8-4所示。,（4）集成电路（IC）静态工作点的测试1）IC各引脚静态电压的测量在排除外围元件损坏或插错、短路的情况下，集成电路各脚对地电压基本上反映了其内部工作状态是否正常。2）IC供电脚静态电流的测量若IC发热严重，说明其功耗偏大，是静态工作电流不正常的表现。（5）数字电路逻辑电平的测量数字电路一般只有两种电平。例如TTL与非门电路。0.8V以下为低电平，1.8V以上为高电平。电压在0.8V1.8V之间电路状态是不稳定的，不允许出现。不同数字电路高低电平界限有所不同，但相差不远。测量时，先在输入端加入高电平或低电平，然后再测量各输出端的电压，作好记录，再进行判断。,2.电路调整方法电路调整方法常用选择法和调节可调元件法，两种方法都适用于静态调整和动态调整。（1）选择法: 通过替换元件来选择合适的电路参数（性能或技术指标）。电路原理图中，在这种元件的参数旁边通常标注有“*”号。（2）调节可调元件法:在电路中装上调整元件，如电位器、微调电容或微调电感等。其优点是调节方便，而且电路工作一段时间以后，如果状态发生变化，也可以随时调整，但可调元件的可靠性差，体积也比固定元件大。,三、 动态调试,动态调试一般指在加入信号（或自身产生信号）后，测量三极管、集成电路等的动态工作电压，以及有关的波形、频率、相位、电路放大倍数等，并通过调整相应的可调元件，使其多项指标符合设计要求。1.动态电压测试（1）三极管各极的动态电压:三极管各引脚对地的动态工作电压同样是判断电路是否正常工作的重要依据。（2）振荡电路的起振判定:利用万用表测量三极管的Ube直流电压，如果万用表指针会出现反偏现象，利用这一点可以判断振荡电路是否起振。当然用示波器来判定更为直观。,2.波形测试利用示波器对电路中的波形进行测试是调试或排除故障过程中广泛使用的方法，对电路测试点进行波形测试时可能会出现以下几种不正常的情况：（1）测量点没有波形:这种情况应重点检查电源，静态工作点，测试电路的连线等。（2）测量点波形失真:测量点波形失真或波形不符合设计要求，通过对其分析和采取相应的处理方法便可解决。解决的办法一般是：首先保证电路静态工作点正常，然后再检查交流通路方面。现以功率放大器为例，对其输出波形进行测试如图8-5所示，可能出现的失真波形如图8-6所示。,1）图8-6（a）的波形属于正常波形。2）图8-6（b）的波形属于对称性削波失真。适当减少输入信号，即可测出其最大不失真输出电压，这就是该放大器的动态范围。3）图8-6（c）和图8-6（d）的波形是由于互补输出级中点电偏偏离所引起，所以检查并调整该放大器的中点电位使输出波形对称。4）图8-6（e）的波形主要是输出级互补管（V2和V3）特性差异过大所致。5）图8-6（f）的波形是由于输出级互补管静态工作电流太小所致，称为交越失真。,（3）测量点波形幅度过大或过小:主要与电路增益控制元件有关，只要细心测量有关增益控制元件即可排除故障。（4）测量点电压波形频率不准确:与振荡电路的选频元件有关，一般都设有可调电感或可调电容来改变其频率，只要作适当调整就能得到准确频率。（5）测量点波形时有时无不稳定: 可能是元件或引线接触不良而引起的。如果是振荡电路，则可能电路处于临界状态，对此必须通过其静态工作点或增加一些反馈元件才能排除故障。（6）测量点有杂波混入:首先要排除外来的干扰，做好各项屏蔽措施。若仍未能排除，则可能是电路自激引起的，因此只能通过加大消振电容的方法来排除故障，如加大电路的输入输出端对地电容、三极管B-C间电容，集成电路消振电容等。,3.幅频特性测试所谓幅频特性是指一个电路对于不同频率、不同幅度的输入信号在输出端产生的响应。测试电路频率特性一般有两种方法。（1）用信号源与电压表测量法:是在电路输入端加入按一定频率间隔的等幅正弦波，每加入一个正弦波就测量一次输出电压，然后根据频率-电压的关系而得幅频特性曲线。（2）用扫频仪测量幅频特性:把扫频仪输入端和输出端分别与被测电路的输出端和输入端连接，在扫频仪的显示屏上就可以看出电路对各点频率的响应幅度曲线。,四、 自动测试技术简介,目前，国外自动测试设备（ATE）或自动测试系统（ATS）中，应用最广、发展最快的除集成电路测试装置外，就算是各类实装基板自动测试装置了。下面我们介绍一种在收录机生产线上应用的自动测试系统。1.总体硬件框图系统总体硬件框图如下图所示。主机采用805单板微处理机，通过该机的STD控制总线和数据总线与外围各测量功能模块板相接口。这些功能模块板分别是：系统接口板，点频信号发生器及信号衰减板，输出信号分配器板，左路电压及失真度测量板，右路电压及失真度测量板。板子全部采用插拔式，仪器的所有状态均由面板上的发光二极管指示，维修也非常方便。,2.测试工作过程操作人员将被测基板置于针床夹具后，按下检测控制器的启动键，单板计算机便按软件指令开始检测，程序控制器首先控制针床夹具打开气动阀，将针床夹具顶起，使检测触针与被测基板可靠接触，机械手在程序控制下拨动被测基板的功能键，使之置于规定位置。信号源输出相应频率和一定幅度的信号，经切换器及夹具触针送至被测基板的相应输入点。被测基板便按工艺要求进入模拟工作状态。其工作参数由相应输出口的触针送至设备的输入信号控制器及可编程衰减器（或可编程放大器），再由ACDC转换成直流信号送AD变换器进行模数转换后送入计算机处理，显示器显出该项测试项目及相关的各种数据，同时做出质量判断提示，并有光带和活动光标直观显示检测情况。,如检测合格，则计算机自动进行以后各项检测，直至全部测试完成后自动停机。操作人员取下基板后系统又回复初态。若某一项目不合格，系统便停滞在该状态，计算机不断对基板输出状态采样，如操作者调整某些元件时光标便会跟踪显示调整状态，进入合格范围后，系统便自动进入随后项目。若经调整仍不合格，打印机可将屏幕上的参数打印出来，也可按越位键，系统将越过该项目继续检测以后项目。,调试工艺的基本要求,（1）技术要求 保证实现产品设计的技术要求是调试工艺文件的首要任务。将系统或整机技术指标分解落实到每一个部件或单元的调试技术指标中，这些被分解的技术指标要能保证在系统或整机调试中达到设计技术指标。 在确定部件调试指标时，为了留有余地，往往要比整机调试指标高，而整机调试指标又比设计指标高。从技术要求角度讲，部件要求越高，整机指标越容易达到。,（2）生产效率要求提高生产效率具体到调试工序中，就要求该工序尽可能省时省工。而提高生产效率的关键有以下几方面：1）对规模生产而言每个工序尽量简化操作，因此尽可能选专用设备及自制工装设备，并有一定冗余；2）调试步骤及方法尽量简单明了，仪表指示及监测点数不宜过多；3）尽量采用先进的智能化设备和方法，降低对调试人员技术水平的要求。 （3）经济性经济性要求调试成本最低。总体上说经济性同技术要求、效率要求是一致的。但在具体工作中往往又是矛盾的，需要统筹兼顾，寻找最佳组合。例如技术要求高，保证质量和信誉的产品，经济效益必然高，但如果调试技术指标定得过高，将使调试难度增加，成品率降低，就会引起经济效益下降；效率要求高，调试工时少，经济效益必然提高，但如果强调效率而大量研制专用设备或采用高价智能调试设备而使设备费用增加过多，也会影响经济效益。,调试工艺文件内容,无论是整机调试还是部件调试，在具体生产线上都是由若干工作岗位完成的。因此调试工艺文件应包括以下内容：1）调试工位顺序及岗位数；2）每个调试工位工作内容即为工位制定的工艺卡。工艺卡包括：工位需要人数及技术等级、工时定额；需要的调试设备、工装及工具、材料；调试线路图，包括接线和具体要求；调试所需资料及要求记录的数据、表格；调试技术要求及具体方法、步骤等；3）调试工作的其他说明，如调试责任者的签署及交接手续等。,调试工艺文件的制定,调试工艺文件是产品调试的唯一依据和质量保证。制定合理的调试工艺文件对技术人员的技术和工艺水平要求较高，而制定工艺文件一般经过如下步骤： （1）了解产品要求和设计过程 在大中型企业中，设计和工艺是两个技术部，因此负责工艺技术的人员应参加产品设计方案及试制定型的过程，全面了解产品背景和市场要求、工作原理、各项性能指标及结构特点等，为制定合理的工艺奠定技术基础。对于中、小规模生产，往往从产品的设计到具体制造工艺过程都是同一技术部门进行的，则不存在这个问题。,（2）调试样机 样机的调试过程也就是调试工艺的制定和完善过程。技术人员在参与样机的装配、调试过程中，抓住影响整机性能指标的部分作深入细致的调查和研究，在一定范围内变动调试条件和参数，寻求最佳调试指标、步骤和方法，初步制定调试工艺。 （3）小批量试生产调试 一般情况下，一个产品投入大批生产前需进行小批量试生产，以便检验生产工艺和暴露矛盾。这个过程中必须随时关注和修订调试工艺中的问题，并努力寻求效率、指标和经济性的最佳配合。由此制定的调试工艺对生产线而言是不能随意改变的。 （4）生产过程中必要的调整和完善 实际生产过程中，有些问题往往是始料不及的。因此即使成熟的工艺也要在实际中不断调整、完善，但这种调整完善必须由负责该项工作的技术人员签字生效才能实行。,产品调试特点,正常情况下没有原理性错误，工艺性欠缺一般也不会造成调试障碍；由于批量生产采用流水作业，因此如果出现装配性故障往往都有一定规律；电子元器件和零部件按正常生产程序都经过检验和测试，一般情况下，调试仅解决元器件特性参数的微小差别，在考机后及调试之前不用考虑它们失效或参数失配问题；产品调试是装配车间的一个工序，调试要求和操作步骤完全按调试工艺卡进行，因此产品调试的关键是制定合理的工艺文件。另外调试的质量还同生产管理和质量管理水平有直接关系。,小结,1、了解调试 2、调试方案的制订原则 3、调试安全 4、调试仪器 5、调试工艺技术 6、调试工艺文件内容,8.3 整机质检,8.3.1 质检的基本知识,产品的检验方法分全检和抽检两种。1.全检:全检是对所有产品逐个进行检验。一些可靠性要求严格的产品种如军工产品）、试制产品及在生产条件、生产工艺改变后的部分产品必须进行全检。全检以后的产品可靠性高，但要使用大量的人力物力，造成生产成本的增加。2.抽检:抽检是从待检产品中抽取一部分进行检验。电子产品的批量生产过程中，有些环节不可能也没有必要对生产出的零部件、半成品、成品都采用全检方法。抽检是目前广泛用的一种检验方法。,8.3.2 验收试验,1入库前检验2生产过程中的检验对生产过程中的各道工序都应进行检验，并采用操作人员自检、生产班组互检和专职人员检验相结合的方式。自检就是操作人员根据工序指导卡的要求，对自己所装的元器件、零部件的装接质量进行检查，对不合格的部件及时调整或更换，避免流入下道工序。互检就是下道工序对上道工序的装调质量进行检验，看其是否符合要求，对有质量问题的部件应及时反馈给前道工序，决不在不合格部件上进行工序操作。专职检验一般为部件、整机的后道工序。,3.整机检验整机检验是检查产品经过总装、调试之后是否达到预定功能要求和技术指标的过程。（1）直观检查:直观检查的项目包括：产品是否整洁；面板、机壳表面的涂覆层及装饰件、标志、铭牌等是否齐全，有无损伤；产品的各种连接装置是否完好；各金属件有无锈斑；结构件有无变形、断裂；表面丝印、字迹是否完整清晰；量程覆盖是否符合要求；转动机构是否灵活；控制开关是否到位等。（2）功能检验:功能检验就是对产品设计所要求的各项功能进行检查。不同的产品有不同的检验内容和要求。（3）主要性能指标的测试,8.3.3 整机的老化试验和环境试验,区别：1）老化是企业的常规工序，而环境试验一般要委托具有权威性的质量认证部门、使用专门的设备才能进行，需要对试验结果出具证明文件； 2）通常各类电子产品在出厂以前都要经过老化，而环境试验只对少量产品进行试验。例如军品和特殊用途电子产品需要进行环境试验；当生产过程（工艺、设备、材料、条件）发生较大改变、需要对生产技术和管理制度进行检查评判、同类产品进行质量评比时，要对随机抽样的产品进行环境试验；新产品通过设计鉴定或生产鉴定时要对样机进行环境试验； 3）老化通常是在一般使用条件下进行，而环境试验是要在模拟环境极限条件下进行。因此，老化属于非破坏性试验，而环境试验可能使试验产品受到损伤。,（1）整机老化,1）老化方法 电子产品的整机老化是在接通电源的情况下进行。根据不同情况，通常可以在室温下选择8、12、24、48、72或168小时的连续老化时间；有时采取提高老化室内温度，甚至把产品放入恒温试验箱的办法，以缩短老化时间。在老化时，应该密切注意产品的工作状态，如果发现个别产品出现异常情况，要立即停止老化。 2）静态老化和动态老化 在电子产品的整机老化时，如果只接通电源，没有给产品注入信号，这种状态叫做静态老化；如果同时还向产品输入工作信号，就叫做动态老化。如计算机在静态老化时只接通电源，不运行程序；而动态老化时要持续运行测试程序。显而易见，动态老化比静态老化更为有效。,（2）电子产品的整机环境试验,电子产品的整机环境试验主要有使电子产品适应在不同的温度、湿度、振动、冲击及其它环境条件下的试验。产品的环境适应能力是通过环境试验得到评价和认证的。 电子产品的环境适应性是研究可靠性的主要内容之一，是对于产品的环境条件、环境影响和环境工程方面的探索和试验。电子产品的整机环境试验已经发展成为一门新兴的技术学科环境科学。环境科学研究所涉及的范围非常广泛，其主要研究电子产品可能遇到的各种外界因素、影响规律以及从产品的设计、制造和使用等各个环节，改进和提高产品的环境适应能力；并且研究相应的试验技术、试验设备、测量方法和测量仪表。对于从事电子产品电路设计、结构设计及制造工艺的技术人员来说，必须对与环境条件有关的技术规范有全面的了解，以便采取相应的措施来提高产品的质量水平。,以电子测量仪器为例，国家标准把气候条件分为3组。,第1组为使用仪器在环境良好，只允许受到轻微振动。 第2组为在一般的环境中使用的仪器，允许受到一般的振动和冲击。 第3组为使用仪器的环境恶劣，允许在频繁的搬动和运输中受到较大的振动和冲击。,国家标准中规定了对电子测量仪器的环境试验的内容和方法，其主要内容如下：,1）绝缘电阻和耐压的测试。根据产品的技术条件，一般在仪器有绝缘要求的外部端口（电源插头或接线柱）和机壳之间、机壳绝缘的内部电路和机壳之间、内部互相绝缘的电路之间进行绝缘电阻和耐压测试。测试绝缘电阻时，同时对被测部位施加一定的测试电压达一分钟以上。进行耐压试验时，试验电压要在510秒钟内逐渐增加到规定值，保持一分钟，表面无飞弧、电晕和击穿现象。 2）对供电电源适应能力的试验。一般要求输入交流电压在220V10和频率在50HZ4HZ之内，仪器仍能正常工作。 3）温度试验。把仪器放入温度试验箱，进行额定使用范围上限温度试验、额定使用范围下限温度试验、储存运输条件上限温度试验和储存运输条件下限温度试验。,4）湿热试验。把仪器放入湿度试验箱，在规定的温度下通入水汽，进行额定使用范围湿热试验和储存运输条件湿热试验。 5）振动和冲击试验。把仪器紧固在专门的振动试验台和冲击试验台上进行单一频率振动试验、可变频率振动试验和冲击试验。试验有振幅、频率和时间三个参数。 6）运输试验。把仪器捆在载重汽车的拖车上进行试验，也可以在运输试验台上进行模拟试验。,例行试验,例行试验包括环境试验和寿命试验。为了如实反映产品质量，达到例行实验的目的，例行试验的样品机应在检验合格的整机中随机抽取。1.环境试验环境试验是评价分析环境因素对产品性能影响的试验，它通常是模拟产品在可能遇到的各种自然环境条件下进行的。环境试验是一种检验产品适应环境能力的方法。环境试验的项目是实际环境中抽象、概括出来的，因此，环境试验可以是模拟一种环境因素的单一试验，也可以是同时模拟多种环境因素的综合试验，其内容包括：,（1）机械试验不同的电子产品，在运输和使用过程中都会不同程度地受到振动、冲击、离心加速度以及碰撞、摇摆、静力负荷、爆炸等机械力的作用，机械应力可能使电子产品内部元器件的电气参数发生变化甚至损坏。1）振动试验振动试验用来检查产品经受振动的稳定性。2）冲击试验冲击试验用来检查产品经受非重复性机械冲击的适应性。3）离心加速度试验离心加速度试验主要用来检查产品结构的完整性和可靠性。离心加速度是运载工具加速或变更方向时产生的。,（2）气候试验气候试验是用来检查产品在设计、工艺、结构上所采取的防止或减弱恶劣环境气候条件对原材料、元器件和整机参数影响的措施。1）高温试验用以检查高温环境对产品的影响，确定产品在高温条件下工作和储存的适应性。2）低温试验用以检查低温环境对产品的影响，确定产品在低温条件下工作和储存的适应性。3）温度循环试验用以检查产品在短时间内，抵御温度剧烈变化的承受能力及是否因热胀冷缩引起材料开裂、接插件接触不良、产品参数恶化等失效现象。4）潮湿试验用以检查潮湿对电子产品的影响，确定产品在潮湿条件下工作和储存的适应性。,（3）运输试验运输试验是检查产品对包装、储存、运输环境条件的适应能力。本试验可以在运输试验台上进行，也可以直接以行车试验作为运输试验。目前工厂做运输试验一般是将已包好的产品按要求放置到卡车后部，卡车负荷根据产品试验大纲确定。卡车以一定的速度在三级公路（相当于城乡间的土路）上行若干公里。运输试验后，打开包装箱，检查产品有无机械损伤和紧固件有无松脱现象，然后测试产品的主要技术指标是否符合整机技术条件。（4）特殊试验特殊试验是检查产品适应特殊工作环境的能力。特殊试验包括盐雾试验、防尘试验、抗雾试验、抗霉试验和抗辐射试验等。,2.寿命试验寿命试验是用来考察产品寿命规律的试验，它是产品最后阶段的试验。寿命试验是在试验条件下，模似产品实际工作状态和储存状态，投入一定样品进行的试验。试验中要记录样品失效的时间，并对这些失效时间进行统计分析，以评估产品的可靠性、失效率、平均寿命等可靠性数量特征。寿命试验分为工作寿命试验和储存寿命试验两种。因储存寿命试验的时间太长，通常采用工作寿命试验（又称功率老化试验）。它是在给产品加上规定的工作电压条件下进行的试验。试验过程中应按技术条件规定，间隔一定时间进行参数测试。,2.寿命试验寿命试验是用来考察产品寿命规律的试验，它是产品最后阶段的试验。寿命试验是在试验条件下，模似产品实际工作状态和储存状态，投入一定样品进行的试验。试验中要记录样品失效的时间，并对这些失效时间进行统计分析，以评估产品的可靠性、失效率、平均寿命等可靠性数量特征。寿命试验分为工作寿命试验和储存寿命试验两种。因储存寿命试验的时间太长，通常采用工作寿命试验（又称功率老化试验）。它是在给产品加上规定的工作电压条件下进行的试验。试验过程中应按技术条件规定，间隔一定时间进行参数测试。,故障检修,一般步骤,1）了解故障情况：设备出现故障之后，第一步就是要进行初检，了解故障现象，故障发生的经过，并做好记录。2）检查和分析故障原因。3）故障处理：对于查明的简单的故障，如虚焊、导线断头等，可直接处理，而对有些故障，必须拆卸部件才能进行修复的，必须做好前的准备工作。4）检验：经修理后的产品，其各项技术指标是否符合规定的要求，一般要进行校验才能确定。5）总结。,故障检测方法,查找、判断和确定故障位置及其原因是故障检测的关键，也是一件困难的工作。要求技术人员具有一定的理论基础，同时更要具有丰富的实践经验。下面介绍的几种故障检测方法是从长期实践中总结归纳出来的方法。具体应用中要针对具体检测对象，灵活运用，并不断总结适合自己工作领域的经验方法，才能达到快速、准确、有效排除故障的目的。,1观察法 观察法是通过人体的感官，发现电子线路故障的方法。这是一种简单、安全的方法，也是各种仪器设备通用的检测过程的第一步。观察法又可分为静态观察法和动态观察法。,（1）静态观察法即不通电观察法。在线路通电前通过目视检查某些故障。实践证明占线路故障相当比例的焊点失效、导线接头断开、接插件松脱、连接点生锈等故障，可通过观察发现，没有必要对整个电路大动干戈，导致故障升级。静态观察要先外后内，循序渐进。打开机箱前先检查电器外表有无碰伤，按键、插头座、电线电缆有无损坏，保险是否烧断等。打开机箱后，先看机内各种装置和元器件有无相碰、断线、烧坏等现象，然后轻轻拨动一些元器件、导线等进行进一步检查。对于试验电路或样机，要对照原理图检查接线和元器件是否符合设计要求，IC管脚有无插错方向或折弯，有无漏焊、桥接等故障。,（2）动态观察法又称为通电观察法，即给线路通电后，运用人体器官检查线路故障。一般情况下还应使用仪表，如电流表、电压表等监视电路的状态。通电后，眼要看电路内有无打火、冒烟等现象；耳要听电路内有无异常声音；鼻要闻电器内有无烧焦、烧糊的异味；手要触摸一些管子，集成电路等是否发烫，发现异常立即断电。动态观察配合其他检测方法，易分析判断，找出故障所在。,2测量法 测量法是故障检测中使用最广泛、最有效的方法。根据检测的电参数特性又可分为电阻法、电压法、电流法、逻辑状态法和波形法。,（1）电阻是各种电子元器件和电路的基本特征，利用万用表测量电子元器件或电路各点之间电阻值来判断故障的方法称为电阻法。测量电阻值，有“在线”和“离线”两种方式。“在线”测量需要考虑被测元器件受其它串并联电路的影响，测量结果应对照原理图进行分析判断。“离线”测量需要将被测元器件或电路从整个印制电路板上脱焊下来，操作较麻烦，但结果准确可靠。,（2）电子线路正常工作时，线路各点都有一个确定的工作电压，通过测量电压来判断故障的方法称为电压法。电压法是通电检测手段中最基本、最常用的方法。根据电源性质又可分为交流和直流两种电压测量。交流电压测量较为简单，对50HZ市电升压或降压后的电压只须使用普通万用表。直流电压测量一般分为3步：1）测量稳压电路输出端是否正常；2）各单元电路及电路的关键“点”，例如放大电路输出点，外接部件电源端等处电压是否正常；3）电路主要元器件如晶体管、集成电路各管脚电压是否正常，对这些元器件首先要测电源是否已经加上。根据产品中理论上给出电路各点正常工作电压或集成电路各引脚的工作电压（手册中可以查到），测得电路各点电压对比正常工作的电路，偏离正常电压较多的部位或元器件，往往就是故障所在部位。,（3）电子线路在正常工作时，各部分工作电流是稳定的，偏离正常值较大的部位往往是故障所在，这就是用电流法检测线路故障的原理。电流法有直接测量和间接测量两种方法。直接测量就是将电流表直接串接在欲检测的回路测得电流值的方法。这种方法直观、准确，但往往需要断开导线，脱焊元器件引脚等才能进行测量，因而不大方便。间接测量法实际上是用测电压的方法换算成电流值。这种方法快捷方便，但如果所选测量点的元器件有故障则不容易准确判断。,（4）对交变信号产生和处理电路来说，采用示波器观察各点的波形是最直观、最有效的故障检测方法。波形法主要应用于以下3种情况：1）测量电路相关的点波形有无或形状相差较大来判断故障。2）若电路参数不匹配、元器件选择不当或损坏都会引起波形失真，通过观测波形失真和分析电路可以找出故障原因。3）利用示波器测量波形的各种参数，如幅值、周期、前后沿、相位等，与正常工作时的波形参数对照，找出故障原因。 （5）逻辑状态法是对数字电路的一种检测方法。对数字电路而言，只须判断电路各部位的逻辑状态即可确定电路工作是否正常。数字逻辑状态主要有高低两种电平状态，另外还有脉冲串及高阻状态，因而可以使用逻辑笔进行电路检测。逻辑笔具有体积小，使用方便的优点。,3比较法 有时用多种检测手段及试验方法都不能判定故障所在，并不复杂的比较法却能得到较好结果。常用的比较法有整机比较、调整比较、旁路比较及排除比较等4种方法。,（1）整机比较法是