STS2100系列电子元器件测试系统

　北京华峰测控技术公司的STS2100系列电子元器件测试系统是国内研制、开发的两级分布式测试系统的典型代表产品。该系统采用IBM兼容微机做为上位机，通过RS-232通用串行通信接口管理和控制若干台STS2100系列智能化测试仪同时进行工作。系统可完成数字集成电路、模拟集成电路、半导体分立器件、电磁继电器等各种通用及专用电子元器件的功能和参数测试。

　　一、通用计算机管理智能化测试仪的两级分布式测试系统
　　计算机进入测量仪器行业，使传统测量仪器发生了根本性的变化。对于智能化仪器的定义虽有不同的解释和理解，但采用计算机辅助测试(CAT)技术已成为测量仪器发展的必然趋势。不论采用单片机、单板机、专用微机或采用通用微机，计算机在测量仪器中充当了越来越重要的角色，发挥着越来越大的作用。人们通常将由测量仪器硬件、计算机硬件系统及软件系统构成的有机结合体称之为测试系统或智能化测试系统。智能化测试系统的构成方式归纳起来大致有如下几类：

　　1．采用单片机、单板机的简单测试系统
　　这类系统将单片机或单板机装入测量仪器，用于控制、管理和协调测量仪器各部分硬件的工作。通常成本较低，由于大多采用汇编语言编程，一般也具有较快的测试速度。有的系统配有简单的外设接口，例如可用打印机输出测试数据，有的还配有键盘和显示器，可完成简单的人机交互，例如通过键盘和显示器完成测试品种的选择和部分测试要求的修改。这类系统与非智能化传统仪器相比可以在较少增加硬件成本的情况下增强仪器的功能。国产GH3123系统、ZJC-lB系统就属于这类构成方式。
　　由于仅仅采用单片机或单板机控制整个系统的工作，软件功能特别是人机交互的功能往往受到一定的局限，系统难于得到功能强大的软件包的支持。有的系统采用修改系统数据区完成对测试对象的编程，这使得非专业编程人员难于完成编程工作。这类系统比较适合于电子元器件生产线上的固定测试要求的大批量测试。

　　2．采用专用微机的一体化测试系统这类系统将功能较强的专用微机和测量仪器有机结合成一体。系统配备有专用的显示器、专用键盘、专用磁带等做为输入、输出设备，因而结构紧凑。软件功能也强于采用单片机、单板机的简单测试系统。
　　这类系统由于采用专用微机，因此结构紧凑，专用性强，但增加了微机系统硬件的开发代价。系统的软件功能也通常受到专用微机的约束和限制，不便于建立开放式的软件平台，软件系统的升级代价较高。

　　3．通用微机管理非智能化测试仪的测试系统随着个人计算机（PC）性能的不断提高和价格的大幅度下降，采用通用微机管理非智能化测试仪的测试系统得到快速的发展。与采用专用微机的系统相比，计算机硬件系统的成本明显降低，而软件系统的功能却由于得到PC机操作系统和各种高级语言的支持而大大加强，因此软件研制成本相应降低。
　　这一系统构成方式通常在PC机中插一块专用接口板，PC机通过接口板直接控制测试头硬件工作。这一系统构成方式有时会因为PC机的某些特性（例如时钟主频）而影响测试仪的工作时序，因此对用于控制系统的PC机提出硬仲性能上的要求。这一方式每台仪器工作时都要占据一台PC机的硬件资源，例如在大批量器件测试时，不论是否需要对实测数据进行显示、存盘、打印操作，PC机必须“陪”着测试仪工作，即不能关机，也不能用于它用。有些系统采用PC机上的高级语言直接控制测试头硬件工作(例如解释BASIC语言)，故软件运行速度较慢。

　　4．更换测试头的综合元器件测试系统
　　这类系统配备了用于各种类电子元器件测试的测试头，通过更换测试头达到对多种类型电子元器件进行测试的目的。
　　这一方式由于只有一个测试头处于联机和工作状态，而其它测试头只能处于等待状态，故系统测试效率较低，比较适合于电子元器件品种多、数量少的科研机构使用。

　　5．多个测试头分时工作的测试系统
　　这类系统连接了多个测试头，各测试头分时工作，这样使用者感到系统在同时测试不同种类的电子元器件。
　　这类系统由于通常共享同一套模拟源及数字控制部分分时为各测试头服务，各测试头之间多少有些相互牵扯及等时的现象。另外系统的模拟源和模拟测试部分集中于主机部分，一但发生故障，各测试头均不能进行工作，造成整个系统瘫痪。

　　6．通用计算机管理智能化测试仪的两级分布式测试系统
这类系统由一台通用计算机做为上位机完成对整个系统的管理，各测试仪内部还有下位计算机完成对测试仪硬件的直接控制，构成了一个两级分布式测试系统。
　　系统吸取、集中了上述各类系统的优点，具有以下一些特点：
　　a．采用上位机管理整个系统，体现了集中管理的思想，同时避免了采用多台控制计算机的不必要浪费。
　　b．上位机充分发挥通用计算机的软硬仲性能，完成系统管理、程序编制、数据管理等高层次工作，有利于建立功能强大的软件包，向使用者提供良好的编程、运行环境，并有利于系统软件的不断升级。
　　c．测试仪硬件由下位机直接控制，具有速度快和不依赖上位机的特点，下位机可脱离上位机独立工作，此时上位通用微机可以关机或用于其它用途。
　　d．多台智能化测试仪可同时进行相同或不同种类电子元器件的测试，相互之间无任何影响，因此系统具有很高的测试效率。
　　e．具有灵活的系统组合方式，用户可跟据自已的需要选择一台或多台相同或不同的智能化测试仪构成满足自已需求的系统。日后随时还可对系统进行不断的扩充和升级。
　　f．与分布式硬件系统相适应的分布式软件系统可以充分发挥上、下位机两个软件层的优势和特点。

　　二．总线支持的模块化硬件结构

　　计算机系统的总线技术渗透到了电子元器件的测试系统中，测试系统的硬件通常由多个可程控的数字、模拟源及测量机构组成，用总线方式来管理和控制这些模块，也成为智能化测试系统的发展趋势之一。
　　STS2100系列电子元器件测试系统从八十年代末就确立了以STS-60总线为支持的SM模块标准，在此基础上几年来推出了多种电子元器件测试系统。不论是系统的研制者还是系统的使用者都从这种总线支持的模块化可扩硬件结构上受益匪浅。归纳起来主要有以下几点：

　　1．系统的升级、扩充能力
　　总线支持的模块化硬件结构对于用户来说，最大的优点就是系统具有良好的升级、扩充性能。这一点对于国内的用户来说具有更特殊的意义。基于我国的国情，一个几万元、十几万元乃至几十万元的测试系统，不太可能像发达国家那样，使用一两年、两三年后就报废、更新，通常要用到五年甚至更长时间。而做为系统的研制、开发单位两三年后通常会推出性能更好的新系统而取代老系统。此时用户单位大多不太可能将只运行了两三年的系统报废，而去购买新系统，而只能继续委屈使用老系统。
　　采用总线支持的模块化硬件结构的测试系统则从根本上解决了这一问题。例如北京华峰测控技术公司在推出STS2101A数字集成电路测试系统两三年后又推出了性能更好、软硬件全面升级的STS2101B系统，并以新老系统的差价，甚至低于差价的费用为原用户单位进行升级服务。在推出STS2107A运算放大器电压比较器测试系统后不到一年，又推出了适用于高阻抗运放和低失调运放测试用的性能更好的STS2107B系统，并为用户单位进行升级服务。这一做法有效地保护了用户单位的一次性投资，使用户购买的系统得到保值，因而受到用户单位的普遍欢迎。

　　2．为用户提供快速现场板级维修
　　总线支持的模块化硬件结构使快速现场板级维修成为可能。在用户使用现场通过更换模块实现对系统的维护，可明显缩短维护所花的时间，使由于系统故障影响用户使用的时间缩到最短。由于系统的维护主要采取更换模块的方法，降低了对维护人员的要求，也为在各地区建立维修点打下了基础。
　　例如北京华峰测控技术公司对在全国各地区运行的几十个系统全部采用现场维护，甚至系统升级也在用户使用现场完成。

　　3．提高系统的可靠性和生产效率由于系统采用标准化的硬件结构，使系统由大量的标准模块构成，非标准的模块只占了较小的比例，这对于提高模块的可靠性，进而提高系统的可靠性都具有积极的意义。同时对提高系统的生产效率（例如备料、装配、焊接、调试等）也带来很大的好处。

　　4．提高系统的研制效率
　　对测试系统的研制、开发单位来说，总线支持的模块化硬件结构可明显提高系统的研制效率。对于一些性能良好的通用模块，可以用于系列化产品的各种仪器，有效地避免了硬件重复开发所造成的人力、财力浪费。
　　硬件的标准化还为软件的标准化打下了良好的基础，因此在总线支持的模块化硬件结构上很容易建立起相应的高性能的标准化软件平台，同时也提高了软件的开发和升级的效率。

　　三、STS2100系列电子元器件测试系统产品及应用

　　经北京华峰测控技术公司多年的努力，STS2100系列电子元器件测试系统开发了如下主要产品：

　　1．STS2101B数字集成电路测试系统
用于通用中小规模数字集成电路逻辑功能及静态直流参数测试，在微弱电流测试方面有良好的特性（分辨力为1nA），被国内仅有的两条国军标CMOS电路生产线选用。

　　2．STS2103A半导体分立器件测试系统
　　用于二极管、三极管、VMOS、光电耦合器、可控硅等各种半导体分立器件进行参数测试，测试原理符合国标及军标要求，功率参数采用300uS脉冲测试，并采用数据、图形双重显示。
　　3．STS2104A电磁继电器测试系统
　　用于普通、极化、时间等各类电磁继电器参数的测试，在触点接触电阻和时间参数的测试方面有良好的特性，被我国国军标电磁继电器生产线选用。

　　4．STS2106A数字集成电路测试系统
　　用于48Pin以下通用数字电路和接口电路的逻辑功能和静态直流参数测试，采用3Bit/Pin图形发生器。

　　5．STS2107B运算放大器测试系统
　　用于通用运算放大器及电压比较器的静态直流参数测试，在微弱电压、电流测试方面有良好的性能（电压分辨力为1uV，电流分辨力为1pA），适用于低失调和高阻抗器件的测试。

　　6．STS2108A集成稳压器测试系统
　　用于正压、负压、固定、可调三端集成稳压器参数的测试，采用四线测试原理，测试夹具全部采用3M公司原装测试夹具，具有良好的测试精度。

　　7．STS2110A PWM控制电路测试系统
　　用于对PWM控制电路所含八个单元部分进行全面的参数测试。

　　8．STS2114A电磁继电器介质耐压绝缘电阻测试系统
　　用于电磁继电器介质耐压和绝缘电阻参数的测试，测试方法符合国军标要求。

　　STS2100系列电子元器件测试系统以其优良的软硬件性能和完善的服务在航天、航空、电子、邮电、半导体、核工业、兵器等行业得到广泛的应用。用户单位包括从事整机研制和生产的研究所和企业，包括从事半导体器件研制和生产的研究所和企业，包括专业从事电子元器件测试筛选的测试中心，也包括一些外资公司和企业。因而创造了良好的经济效益和社会效益。