为什么硬件测试如此重要???

面包板社区 2022-09-29 20:00

为什么要写一篇关于硬件测试的文章?


硬件测试是电子产品开发过程很重要一环,产品在设计阶段很多潜在的问题只看表面是看不出来的,各模块电路必须有针对性的测试才能将问题扼杀在摇篮里。因此,硬件测试工作显得尤其重要。

硬件测试工作从什么阶段开始?

我们一般认为硬件测试是产品研发后期阶段要做的,其实不然,在项目开始阶段,相关测试人员就应该参与到对产品的可测试性、测试方案等等的评估中来。并且产品硬件测试会伴随整个产品研发周期。
对于测试,我们一般会进行功能测试、电源测试、信号测试、关键元器件测试、环境测试、EMC测试、机械相关的测试、特殊的设备还会进行盐雾试验、硫化试验。整机结构还会进行:跌落试验、挤压、扭曲等等。本文主要将重点主要放在硬件相关的测试上。

测试准备工作

硬件测试前期准备工作包括:

测试用硬件版本

确保测试所用硬件平台为项目最新调整过的版本。

测试用软件版本

确保测试所用固件为项目最新调整过的版本。

测试工具

硬件测试一般需要可调电源、示波器、数字万用表、电子负载、电流钳等等。

功能测试

功能测试主要是针对产品实现具体功能进行初步的测试。 
举个例子,比如产品某些接口具备短路保护功能,那么我们要考虑如何对产品进行短路测试,包括接口上哪些信号需要做短路测试?对电源还是地做短路?
再举个栗子,比如某个产品具备扬声器播放功能,那么我们要考虑如何对扬声器驱动电路进行测试?包括产品要求具备的音频分贝值、扬声器驱动电路所用功放的类型及其驱动功率的测试等等。

电源测试

电源测试是硬件测试中的大头,其测试内容包括输入电压范围及输出电压特性(上升时间、下降时间、是否过冲、回沟等)、多电源系统上下电时序测试、纹波与噪声测试、动态负载特性测试、发热器件温升测试(电源芯片、电感、mosfet等)。除此之外,芯片本身具备的一些功能也要进行测试,过压欠压保护、过流保护等等。需要注意电源模块化测试需要针对不同环境温度进行测试,一般分为低温、常温、高温。

信号测试

信号测试是在整机功能测试的基础上进行的,整机在原始固件版本验证完成之后需要对关键信号进行测试。
比如晶振信号测试,包括晶振上电到输出信号稳定时间测试,一般需要满足系统和软件需求,此外晶振波形及频率也需要测试,一般要求波形无明显畸变且频率在允许误差之内即可。
再比如复位信号测试、RS485信号测试、CAN信号测试、SPI信号测试、UART信号测试等等,有些信号需要根据datasheet中的时序图测试,严格按照所给的时间要求测试。比如TJA1051芯片手册中对时间的一些要求:

关键元器件特性测试

关键元器件的特性测试,比如针对防反二极管流过伏安特性测试,又比如说保险丝过流特性测试。这项测试的目的在于摸清关键元器件的特性,有些大型一些的公司会有专门的器件工程师来做这件事。了解元器件特性越多,我们就能更好的理解和掌控所设计的电路。

环境测试

环境测试一般包括低温存储、高温存储、低温运行(低温低压/低温高压)、高温运行(高温高压/高温低压)、冷热冲击测试、温湿度循环测试等。

EMC测试

产品的EMC测试一般包括EMI和EMS,具体可以根据相关产品对应国标进行测试。

五种等级

Class A: 被测件或系统的所有功能在干扰之时和干扰之后正常运转,符合设计要求;
Class B:在受干扰时,被测件或系统的所有功能正常运转。但是,一项或多项功能运转会偏离指定误差。所有功能在干扰撤离后能自动恢复至正常状况,但记忆功能应为Class A;
Class C:被测件或系统的一项或多项功能在受干扰时不能 正常运转,但在干扰撤离后能自动恢复至正常状况,但记忆功能不能受到影响;
Class D:在受干扰之时和受干扰之后,设备和系统的功能不能正常运转,但在去除干扰并通过操作者/用户复位启动后,还可以正常运转,但记忆功能不能受到影响;
Class E:在受干扰之时和受干扰之后,设备和系统的功能不能正常运转,并且如果不对设备或系统进行维修或替换,则功能不能恢复至正常状况。

总结

硬件测试是一项复杂综合性的工程,我们都知道,要想测试校准一个东西,那么所用仪器一定要比待校准的要精度高,同样要测试一个硬件产品,也要站在比设计者更高的角度去思考产品设计,以上是编者对于产品开发过程中关于硬件测试的一点感想,不足之处还请补充。

声明:本文经公众号“8号线攻城狮”授权转载,版权归原作者所有。转载仅为学习参考,不代表本号认同其观点,本号亦不对其内容、文字、图片承担任何侵权责任。

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