怎樣提高光電pcb的可測試性

通過在設(shè)計開始時包含可測試性“功能”，您可以在以后簡化測試設(shè)置和程序，無論您是在R＆amp; D，生產(chǎn)還是現(xiàn)場使用期間測試設(shè)備。我編制了一份包含10個設(shè)計測試（DFT）指南的清單，這些指南不僅可以幫助設(shè)計工程師，還可以幫助設(shè)計團(tuán)隊的所有成員，他們可以影響產(chǎn)品的測試方式。

在設(shè)計的細(xì)節(jié)中，您可以使用一般技術(shù)來定位添加的測試點或組件可以提高可測試性的位置。首先，繪制一個包含光電產(chǎn)品主要模塊的圖表，并考慮每個模塊如何失效 - 失敗點。然后，確定對此產(chǎn)品進(jìn)行故障排除的人可能會找到有缺陷的塊。接下來，考慮添加元素將有助于技術(shù)人員在最終設(shè)計中找到此故障。

如果可能，將每個塊分解為子塊或?qū)嶋H電路 - 并重復(fù)上述過程。然后，再次考慮任何有助于技術(shù)人員在子塊中發(fā)現(xiàn)故障的其他設(shè)計修改。

10條指南解釋了您可以進(jìn)行的設(shè)計更改，以提高您計劃在產(chǎn)品中使用的光電模塊或電路的可測試性。為了使解釋簡單，我的描述假設(shè)設(shè)計是電路板，但大多數(shù)指南同樣適用于模塊，組件和整個系統(tǒng)。我還假設(shè)電路板 - 或包含電路板的完整系統(tǒng) - 提供診斷處理器和診斷固件，用于讀取寄存器和控制測試組件。

1。提供對光纖接收器和發(fā)射器的直接訪問。確保在光電轉(zhuǎn)換器（O/E）之后立即訪問電信號。在進(jìn)行任何處理之前，您需要測試來自接收器的原始電子信號。如果可能，在O/E轉(zhuǎn)換器的輸出端添加電平檢測器，為處理器提供讀取檢測器輸出的方法。電平檢測器可以是簡單的R-C積分器，后跟ADC。對于光發(fā)射器，例如激光二極管，在電光（E/O）轉(zhuǎn)換器之前提供電接入。

布線O/E和E/O探測器輸出到卡邊緣和背板。電信系統(tǒng)將許多測試點路由到背板，因為技術(shù)人員花費大量時間在系統(tǒng)后面。技術(shù)人員需要額外的時間在設(shè)備機架周圍工作，以連接儀器以測試PCB邊緣的信號。因此，將信號放在兩個地方以便于訪問。

2。包括外部或內(nèi)部光反饋回路。當(dāng)電路板包含O/E和E/O轉(zhuǎn)換器時，在電路板或整個系統(tǒng)中提供可以執(zhí)行環(huán)回測試的內(nèi)部固件。這種測試涉及從E/O轉(zhuǎn)換器發(fā)送已知數(shù)據(jù)，將光信號立即送回光接收器（O/E轉(zhuǎn)換器），并比較發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)。短的外部光纖電纜可以在發(fā)射器和接收器之間建立連接。電路板或系統(tǒng)必須提供連接，可能通過串行端口或LAN，以控制此類測試的操作。

需要測試的遠(yuǎn)程系統(tǒng)可能需要板載光學(xué)反饋回路（圖1 ）。在正常操作中，光學(xué)開關(guān)保持在其A位置以接受外部光學(xué)信號。在測試模式下，固件將開關(guān)移至其B位置，以提供從發(fā)射器到接收器的反饋回路。同樣，測試固件必須執(zhí)行發(fā)送器到接收器的錯誤檢查。

如果必須使用這種內(nèi)置環(huán)路，則發(fā)送器的光學(xué)“預(yù)算”必須包含足夠的功率以允許大約一個環(huán)路中的2 dB損耗 - 開關(guān)損耗約1 dB，分光器損耗1 dB。您的設(shè)計預(yù)算必須包括開關(guān)和分配器的成本。

您的設(shè)計還應(yīng)包括打開偏置激光器或冷卻激光二極管的環(huán)路電氣部分的電路。打開電氣回路幾乎總是比在電路的光學(xué)部件中打開回路更容易。開環(huán)比關(guān)閉循環(huán)更容易進(jìn)行故障排除和測試，因為您可以在不受反饋影響的情況下測試各個電路元件。設(shè)計您的電子電路和光學(xué)系統(tǒng)，以便通過電氣或機械方式打開反饋和其他回路。因此，如果電子元件發(fā)生故障，您仍然可以機械地打開一個循環(huán)。

3。將內(nèi)部光學(xué)數(shù)據(jù)觸發(fā)器連接到高頻連接器。電路板上這些觸發(fā)信號的可用性可以節(jié)省將時鐘恢復(fù)模塊添加到典型數(shù)據(jù)通信分析儀或通信系統(tǒng)分析儀的費用。這些儀器進(jìn)行眼圖測量并分析誤碼率。

4。使用連接器連接板載光學(xué)組件。如果可能，使用連接器代替熔接接頭連接電路板上的光學(xué)組件。標(biāo)準(zhǔn)連接器可在故障排除期間輕松訪問光路中的中間點。然而，連接器會使設(shè)計復(fù)雜化，因為它們會導(dǎo)致插入損耗，引起反射，產(chǎn)生極化效應(yīng)等。因此，您必須確保任何添加的連接器不會顯著影響設(shè)計的性能。

并非所有光路都可以容納連接器。例如，當(dāng)您將激光發(fā)射器的輸出連接到光學(xué)隔離器時，必須使用熔接接頭來減少反射回激光器的反射。用于代替熔接接頭的一對連接器會將過多的光反射回激光器，并且會破壞隔離器的目的。

5。使用包含電氣輸出的光學(xué)開關(guān)。一些光纖開關(guān)模塊將光學(xué)開關(guān)連接到電氣開關(guān)，以便兩者同時改變狀態(tài)。固件可以監(jiān)控電氣開關(guān)的信號，以確認(rèn)相應(yīng)的光學(xué)開關(guān)是否成功運行。

設(shè)置這樣的開關(guān)以提供可以監(jiān)控的邏輯電平。如果開關(guān)僅提供簡單的開閉觸點，則將連接到處理器的觸點連接到適當(dāng)?shù)纳侠?a target="_blank">電阻，并將另一個觸點接地。這種布置提供了與開關(guān)位置相對應(yīng)的邏輯電平。一些商用光纖開關(guān)提供內(nèi)置邏輯電路，為每個光開關(guān)輸出邏輯信號。

盡量減少設(shè)計中使用的開關(guān)數(shù)量。例如，使用單個1x8開關(guān)，而不是多個1x2或1x4開關(guān)。較少數(shù)量的交換機不僅可以減少組件數(shù)量，還可以減少測試多個交換機所需的固件復(fù)雜性。

6.Mount光纖連接器通過將光纖連接器以向下的角度放置，可以減少由于光纖彎曲半徑過小而導(dǎo)致的問題（圖2 ）。緊彎可以衰減光信號，并且隨著光纖移動，衰減可以顯著變化。角度安裝還可以減少因常常不可見的激光輻射而導(dǎo)致意外眼睛受傷的可能性。水平安裝的連接器使工程師或技術(shù)人員很容易被高功率激光束擊中眼睛。

您還可以通過使用激光連接器插頭或帽子來提高眼睛的安全性。柔韌的材料。使用這些設(shè)備可以輕松覆蓋或阻擋連接器，并且在將電纜連接到變送器之前，它們很容易拆卸。如果您的設(shè)計將激光器或發(fā)射器遠(yuǎn)離電路板邊緣，請確保光學(xué)輸出不會遇到任何可能反射電路板損壞光線的光亮表面。

7。包括可以容納鉗式儀表的短纖維回路。鉗式儀表（圖3 ）會產(chǎn)生一個臨時的“宏彎”光纖。特定彎曲半徑

會導(dǎo)致光線從光纖核心進(jìn)入光纖包層。儀表的光電探測器將檢測到任何逃逸的光線并指示是否存在光學(xué)信號。通過在光路中的關(guān)鍵點包括一些短光纖環(huán)，您可以使用鉗式儀表來檢查是否存在光信號。

因為宏彎技術(shù)在光信號中導(dǎo)致幾分貝的損失，你可以用它來引起光信號的小功率變化。進(jìn)一步從儀表下游的功率測量應(yīng)確認(rèn)儀表已衰減信號。這種技術(shù)可以幫助您跟蹤光信號的路徑。如果在光纖中引入宏彎曲并且沒有觀察到下游衰減，則必須進(jìn)行更多故障排除，以找出您觀察到的光信號的來源。

8。將備用光纖放入多個接頭托盤中。接頭托盤（圖4 ）可容納多余的光纖和光纜以及光纖接頭和連接器。一些光纖系統(tǒng)可能有數(shù)百根連接光纖和電纜，由于它們的連接性質(zhì)，它們的長度超出了你不能簡單地切斷的長度。而不是將所有多余的光纖和電纜放在一個可能變得混亂的托盤中，而是使用多個托盤并將多余的光纖分組，這對于您的系統(tǒng)來說是合乎邏輯的。如果某人懷疑光纖電路的某個部分出現(xiàn)故障并需要接觸特定光纖，他或她將使用較少的光纖進(jìn)行分類。

9。確保您可以禁用前向糾錯。當(dāng)您的設(shè)計包含前向糾錯（FEC）電路時，請確保固件診斷命令將禁用發(fā)送器的編碼操作和接收器的解碼操作。否則，F(xiàn)EC操作可以屏蔽位錯誤。 FEC每字節(jié)數(shù)據(jù)增加兩位或更多位，以實現(xiàn)錯誤檢測和糾錯。因此，數(shù)據(jù)鏈路可能產(chǎn)生許多錯誤，但如果FEC電路全部糾正，則很難找到錯誤的來源。您將在許多光通信系統(tǒng)中找到FEC，因為它可以提高系統(tǒng)性能

mance（參考文獻(xiàn)1）。

10。使用提供功率數(shù)據(jù)的激光器或FO發(fā)射器。某些光源使用簡單的比較器電路或功率監(jiān)視器輸出來指示發(fā)射器的通/不通狀態(tài)。不幸的是，這些輸出僅表明光源已經(jīng)發(fā)生故障。通過指定提供內(nèi)部ADC的光源，您將獲得更多有用的診斷信息。應(yīng)用程序內(nèi)置的固件可以檢查ADC的輸出值并將其顯示或與之前存儲的信息進(jìn)行比較，以指示功率輸出趨勢和變化。

這10個DFT技巧無法涵蓋光纖DFT技術(shù)的各個方面。 - 光學(xué)和光電系統(tǒng)，但它們應(yīng)該幫助您提高您設(shè)計的產(chǎn)品的可測試性。成功的關(guān)鍵是說服設(shè)計師將測試作為設(shè)計的一部分，而不是事后的想法。