示波器 Pass/Fail 測試步驟詳解說明

自動化在現代經濟高速發展的社會中，我們使用的電子產品越來越精細，各類參數 指標也越來越嚴格。在進行小批量設備或工業自動化測試時（例如，產品在出廠 前需要做某些性能檢測），往往意味著對大量重復性指標的測試。市面上大多數 臺式數字示波器都擁有的 Pass/Fail 功能可以很輕易地完成這項工作，它可以自 動捕捉到不符合設定要求的異常信號，把工程師從觀察大量信號的過程中解放出 來，令工程師更地完成測試工作。 那么怎么用示波器來實現Pass/Fail測試呢？下面我們將給出詳細的測試步 驟以供參考。 本例采用鼎陽科技SDG2000X 信號發生器和SDS1000X -E/SDS2000X 數字 示波器來模擬Pass/Fail功能的實際運用。（連接方式如圖所示）

首先，我們用信號源模擬實際的規律性輸出（此處模擬產品為良品的指標）， 輸出一個 2V，1KHz 的方波，輸入到示波器，然后在示波器操作界面進入 Pass/Fail 功能。示波器的詳細操作步驟為： 1. 在配置設置“Utility”中選擇“通過測試”— “允許測試”； 2. 選擇“規則設置”，選擇 X 軸和 Y 軸的水平調節和垂直調節范圍（調節 范圍是當前檔位的系數），通過‘規則設置’設定符合標準的條件，本例采用的 設置： 時基檔位為 500μs，幅度檔位為 500mV ； X 軸系數為 0.12div，即允許 0.12 個當前時基檔位的通過范圍 （500us*0.12= 6μs）； Y 軸系數為 0.20div，即允許有 0.20 個當前幅度檔位的通過范圍 （500mV*0.2= 100mV ）； 3. 選擇是否開啟顯示信息（開啟顯示信息則會在屏幕右上角看到信號通過 和失敗的幀數及總幀數）、失敗即停（檢測到失敗信號后停止采集）和檢測到失 敗信號是否發出蜂鳴聲報警提示；

4. 在信號源中選擇通道合并功能，人為設置添加一個 10Hz，200mV 的脈 沖信號作為異常信號（此處模擬產品為不良品的指標），每當這個脈沖出現，都 會使信號超出之前設置的容限模板，系統會捕捉到異常波形，通過停止采集并發 出蜂鳴聲通知到測試人員。 點擊返回和打開操作軟鍵，此時通過測試功能開始運行。接下來我們可以在 示波器中看到下圖的輸出顯示：

如上圖所示，黑色區域為我們設定的通過標準范圍，當脈沖信號出現在藍色 背景區域時，即超出容差模板，波形測試失敗。反之，信號只要在黑色通道，則 會被系統自動判定為通過。 因此，當信號的頻率或幅度波動過大或者有其他干擾信號，從而導致輸 入信號超出容差模板的時候，系統會認為這一幀信號測試失敗。 上例設置了失敗即停并且輸出蜂鳴聲報警，在總共29幀的輸入信號中，前 28幀都是屬于測試通過的波形，在第29幀出現了測試失敗的波形，示波器停止 采集并且發出蜂鳴聲。接下來我們通過屏幕右上角顯示的信息可以粗略地分析信號失敗率。把“失 敗即停”選項關閉，然后采集一段時間的數據。可以看到得到的數據如下圖所示： 由前文可知圖中信號是由兩個信號合并而成，分別為2V，1KHz 的方波和 200mV ，10Hz 的脈沖信號。我們從顯示的信息可以得知測試失敗的波形有272 幀，測試通過的波形有3567幀，信號總共3839幀。我們可以從這些信息做出下 列的分析： 導致測試失敗的信號是我們使用信號源輸出的一個頻率只有10Hz 的脈 沖信號，可認為每一幀失敗的波形中只有一個脈沖，一幀信號有七個方波，其中 有一個脈沖會導致測試失敗。則被判定為Fail的幀數等同于導致測試失敗的脈沖 數量，為272個。在3839幀波形中，每幀波形有7個周期的方波。所以，失敗率 為272/（7*3839）=0.010121…而10Hz/1000Hz=0.01 。排除示波器死區時間 和開始采集時間不確定等因素的影響，這個數據基本上和理論數據一致。 此外，鼎陽示波器的后面板有Pass/Fail Out通道，每當檢測到失敗波形 的時候，示波器都會輸出一個TTL脈沖信號。我們在重復性測試或者工業化測試時可以使用BNC線連接此接口，利用該TTL脈沖信號來做一些針對不良品的 措施（例如簡單的加一個蜂鳴器或者其他更系統詳細的方式）。我們可以通過 下面的例子來了解這個功能。 在上面實驗的基礎上用BNC線把SDS2000X 示波器后面板的Pass/Fail Out 接口連接到另外一個示波器SDS1000X -E的通道1。然后在SDS2000X 示波器進 行如下設置：“Utility”—“Aux輸出”—“Pass/Fail”。當檢測到測試失敗的 信號時，示波器后面板的Pass/Fail接口會輸出一個TTL脈沖。如圖，我們可以看到在輸入了43幀方波信號之后，出現了兩幀超出容差模板 的信號，這兩幀信號都是測試失敗的信號。在上圖中我們可以看到，在SDS1000X -E示波器中我們捕捉到了兩個脈沖信 號，這個跟上述兩幀超出容差模板的波形的數量是一致的。在實際應用中，我們 可以根據失敗波形給出的TTL信號來做一些應對不良品的措施。 Pass/Fail功能在確保批量產品的重復性測試和工業自動化方面都有很 的表現，可以確保批量產品的指標一致符合要求，并成功篩選出不良品，且可以 從示波器后面板的Pass/Fail接口獲得一個TTL脈沖信號。我們可以利用此脈沖作 為激勵信號來推動其他設備，從而對不合格的產品采取相應的措施，使得產品出 廠的質量得到保證。