RF收發器測試——沒人盯就出包?

作者 : Brian Fernandes,Continental無線通訊和研發創新經理

當我重新測試這些RF收發器時,所有的參數都顯示正確的響應而非失效。為什麼當我沒盯著它們時就會出包,而只要我觀察時就通過呢?就像是那句老話——「心急水不沸」...

許多年前,當我還是個年輕的設計人員時,曾經在一家製造射頻(RF)光收發器的半導體公司工作。我們完成了收發器的設計,同時牢記了規格和要求,然後著手完​​成內測板的建構並進行設計驗證。接下來就是進行試製和特性化的時候了。 一旦組裝了所有的零件後,製造團隊就會指派一支小規模的試驗小組,根據製程工程師的規格要求來製作這款設備。利用現有的製造設置和技術以及現有的經驗,該項任務在一週內就完成了。然後就是交由我為其進行特性化的時候了,這項任務包括對這些零件的驗證,以確保所擁有的樣本組能在所有條件下,因應數據手冊規格內的所有電氣和光學參數進行工作。 對於收發器樣本來說,這是一個極其費力的過程,需要花費很多天的時間。為了節省時間和資源,這通常需要投入多位操作人員和測試平台並進行多次輪班。為了保持可重複性,多個測試設備受到嚴格的過程控制。因此,在選擇測試參數後,完成樣本試製,對測試設備進行正確量化,並加以培訓操作人員,接著,我們就可以開始進行表徵了。 數據採集 經過幾天的測試,由於每個零件需要大約2.5個小時來測試所有參數,而我們必須做大約50個零件,所以我開始整理數據(因為有太多的數據)。顯然地,在數據整理過程的初期,某些參數並未以預期的方式移動。有些參數本來應該是指數的,但卻隨著溫度變化表現出更多線性響應。這導致某些零件在高溫下失效。 因此,我著手比較並整理已測設備的較大數據集,同時嘗試找出其他參數中的模式,這些模式應該能夠反映這一趨勢並解釋我所看到的現象。因此,為了了解這種失敗的模式,我必須重新測試所有未能證實預期結果的零件。由於製造團隊老是催促著要將測試儀器還給他們,使其得以繼續進行製造,我便著手製定了一項可行的計劃。 在重新測試時,事實證明所有都顯示了正確的響應,而不是失敗的響應。這有點令人不解。為什麼當我沒觀察它們時會失敗,而當我觀察它們時就通過呢?這就像是那句老話——「心急水不沸」(A watched pot never boils.),儘管測試很繁瑣,而且涉及的時間很長,但我還是必須進行完整的測試。 到了休息時間,操作人員通常讓測試儀持續處於運作狀態,因為它得花很長時間才能停下來,這樣可能反而浪費時間。此外,使其保持運轉也能提高利用率。但是在此出現了一個陷阱。其測試程式被設計為連續運轉,而且在完成一台設備後,操作人員將會抬起恆溫罩,解除對待測設備的鎖定,然後重新裝載要測試的新設備並開始測試。 發現問題 當你重複很多次後,就會開始覺得這真是非常單調的任務,隨後就會出現下面這種狀況。當操作人員短暫休息期間,測試可能已經完成了,但設備還留在測試檯上,浸泡在高溫下,這是最後一個階段。同時,測試軟體中內建的超時機制會在默認時間後重新啟動測試,這部份必須要再稍等一會兒才能看的出來。由於設備已經受到高溫的浸泡,並意味著在重新開始測試時,該設備處於85℃的溫度。 在測試之前,測試設備通常保持在25℃,因此,當開啟恆溫罩時,溫度持續在25℃,並不會有浸泡時間。這樣可以縮短測試時間。但是在這一特例中,到25℃測試完成時,由於熱慣性,設備仍然從85℃緩慢下降。直到-40℃測試開始被浸泡時,距離達到測試溫度還有很長的一段時間,而其他的測試溫度也都能以此類推。 在帶有熱電偶反饋的測試儀中,可以輕鬆地緩解這種情況,但是,對於來自製造部門的測試設備所有者而言,由於我的開發工作並不是那麼優先,因此他們給了我一台比較老舊的測試儀,其中並不支援熱電偶反饋。無論是哪一種方式,都可以透過移除重新啟動超時軟體配置,將測試儀的最終溫度重置為25℃,並將初始溫度設置為在25℃浸泡更長的時間,從而讓較熱的設備浸泡至室溫以輕鬆實現補償。 當然,我們同時也告知操作人員如何好好地繼續進行這項任務。 (原文刊登於EDN美國版,參考連結:Characterization woes for RF transceivers,由趙明燦編譯。)

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