FCT功能測試系統
FCT功能測試系統概述
功能測試（FT：Functional Test或FCT：Functional Circuit Test）指的是對測試目標板（UUT：Unit Under Test）的提供模擬的運行環境，加載合適的激勵或負載，使UUT工作于各種設計、工作狀態，從而獲取UUT指定點的輸出參數和響應情況，進行驗證UUT的功能是否良好的測試方法，測量輸出端響應是否合乎要求。
功能測試涉及負載、機構、模擬、數字、存儲器、RF和電源電路，通常要用不同的測試策略。測試包括大量實際重要功能通路及結構驗證（確定沒有硬件錯誤），以彌補前面測試過程遺漏的部分。這需要將大量模擬/數字激勵不斷加到被測單元（UUT）上，同時監測同樣多數量的模擬/數字響應，并完全控制其執行過程。
FCT測試系統硬件主要組成
由測試機臺,控制單元,測試設備三部分組成：
1. 測試機臺由機柜和壓床組成：機柜用于擺放各類集成設備,壓床是用來固定和控制測試治具與PCB板的接觸.便于完成所有功能測試
2. 測試控制單元作為功能測試的核心部分,通過控制單元切換各種控制信號為PCB功能測試提供條件,還可以將多路輸出電壓信號通過分時復用的方式切換至萬用電表,實現功能量測。
3. 測試設備包括：交流源,直流源,負載,功率計,萬用電表,示波器,信號發生器等各種設備,根據PCB測試功能要求不同進行選配。
FCT測試系統分類
1.按操作模式
依操作模式的不同，功能測試系統可以分為手動控制功能測試、半自動控制功能測試、全自動控制功能測試。
早期的功能測試基本以手動和半自動為主，即使到2015年，對于簡單的被測目標（UUT），有時依然采用手動或半自動的當時，這主要是為了簡化設計和降低成本。
隨著科技能力和工業化水平的提高以及產業集群的發展，為了好的保證質量和提高效率，目前的功能測試主要以全自動方式為主，本方案即按此方式設計。
2.按控制方式
2.按控制方式
依照控制方式不同，FCT可以分為：嵌入式MCU控制方式、基于PLC控制方式、基于PC控制方式等。
嵌入式MCU的特點是執行速度快、操作簡單，但這種實現方式的專用性較強不容易擴展?；赑LC的控制方式，其重點在于控制部分，測量功能相對較弱，比較適合以控制為主的場合?；赑C的控制方式目前使用較為廣泛，它具有PC機價格低廉、數據處理功能強大、測試程序開發工具豐富等優點。
FCT測試系統接口
FCT測試系統接口
隨著自動測試技術的發展，傳統的人工測試正在逐漸被自動測試所取代。GPIB和PXI等標準總線的出現大大簡化了自動測試系統的開發復雜度，構建測試系統變成了組合各種儀器模塊。但是UUT的類型還是復雜多樣的，尤其信號類型也千變萬化；因此，設計一個良好的連接UUT和測試資源TR的測試接口ITA，是簡化測試系統復雜度的關鍵。
每個被測對象(UUT)具有不同的信號激勵點和信號獲取點，這些都需要一個接口以實現UUT 和TE的信號連接，此接口即測試接口適配器ITA。ITA負責完成UUT 和TE 的機械與電氣連接，為TE各個信號點和UUT各個信號點指定路由路徑。
由于UUT的輸入輸出管腳數量較多，信號種類復雜，為滿足自動測試設備的通用性，在ITA設計時， 必須采用多通道開關，(1)是對PCB的信號通道進行自動切換；(2)是對PCB的信號進行調理，使調理后的信號能夠滿足測試儀器的量程范圍；(3)是對PCB和測試儀器的保護，避免操作失誤或外界干擾而對PCBA和測試設備造成損壞。
FCT測試系統電路
FCT測試系統電路
測試電路主要包括傳感器和變換器、信號調理裝置、數據采集設備、負載模擬器等，傳感器和變換器測量不同的物理量，并將它們變換為電信號；信號調理主要對電信號進行加工，使其符合采集設備的要求；模擬器仿真UUT的真實負載，為其提供工作環境。
傳感器和變換器的種類很多，它們直接與各種物理量相關聯，并將這些物理量轉換為采集設備可以采集的電信號。在設計測試電路前必須對被測對象和測量需求做詳細分析，正確選擇相應的傳感器和變換器。信號調理設備對傳感器和變換器送來的信號采取放大、濾波、隔離等措施，將它們轉化為采集設備易于讀取的信號。
電路類型主要包括：
1.差分測量電流
在差分測量系統中，信號輸入端的兩極分別與兩個不同的模擬輸入(簡稱模入)端相連接，并通過多路開關(MUX)分別連接到儀用放大(簡稱儀放)的正負極上。一個8通道的差分測量系統如下圖所示，其中儀用放大器通過多路開關進行通道轉換。標有AIGND(模擬輸入地)的引腳為測量系統的地。
2.參考地單端測量電流
在參考地單端RSE(Referenced Single Ended)測量系統中，被測量信號一端接模擬輸入通道，另一端接系統地(AIGND)。
3.無參考地單端測量電路
無參考地單端測量系統(NRSE)中一端接模擬輸入通道，另一端接公用參考端，但這個參考端電壓相對于測量系統的地來說是不斷變化的。
fct功能測試治具原理
4、治具材料選擇
fct功能測試治具原理
常規的治具設計，大多采用雙載板平衡桿和針板平衡桿。在測試過程中壓板下壓時，如果壓板、載板、針板固定不佳，容易產生晃動，從而使UUT產生翹邊變形，進行而導致測試針和測試點接觸不良或者位置偏移，使得測試針彎曲變形引起誤測甚至導致UUT裂損。上述情況的發生，尤其是在UUT的厚度發生較大變化時更容易產生。
治具定位原理
治具定位原理
根據電路板的不同, 可采用以下幾種定位方式根據工件的不同情況。
1、以外緣輪廓定位
對于面積尺寸較小而且外廓一致性較好的電路板，可采用外輪廓定位方式。長邊用定位板，限制2個自由度；短邊用定位針，限制1個自由度。在另一短邊，還可以增加1只定位針，形成所謂的約束性過定位。這種方式中，兩根定位柱所限位的尺寸應比UUT尺寸略大，在0.3mm～0.5mm即可。雖然由于此間隙的存在，定位精度會略有降低，但操作方便、制造簡單。
2、以“邊/孔”定位
對于面積尺寸較大的電路板，可以采用“邊/孔”定位，這也屬于約束性過定位的一種。定位板限制2個自由度，定位柱限制2個自由度。這種形式中，通常定位柱和UUT定位孔的間隙需要留的更大一些。
3、以“孔/孔”定位
對于狹長形的UUT，由于其容易變形，使用上述1和2的方式均需要用到電路板的外緣輪廓，因此并不準確，此時應采用雙孔定位。注意對于變形較大的UUT，此孔的位置也不宜選在電路板的兩端，但兩孔間距也不宜過小，設計時定位柱和定位孔的間隙適量放大，一般在0.1mm～0.3mm。
綜上可見，電路板的定位對于治具設計極為重要，不同的定位方式直接影響到定位精度及測試設備的結構, 因此定位方式的選擇很重要。綜合考慮以上各種現行方案的優缺點，設計為 “一面兩空”的定位方式，如下如所示，即利用UUT的一個平面和兩個（或多個）定位孔，特點是制取方法容易、夾具結構簡單、制造加工容易,、滿足精度要求。4、治具材料選擇
常用治具材料有防靜電膠木板、有機玻璃板、高密度環氧樹脂板等。有機玻璃板為透明的，容易檢查問題，但是鉆孔時容易斷鉆頭，一般應用在鉆孔密度不高而且孔徑較大的情況。高密度環氧樹脂板相對的成本略高，但鉆頭不容易折斷，加工時沒有脹縮，鉆孔精度較高。
如果針孔的精度要求較高，鉆孔不精確會造成探針套管與針孔之間隙較大而產生晃動；而且探針孔的孔徑較小，鉆孔數量較多；所以針板一般是采用高密度環氧樹脂板，而對于載板則使用成本較低的有機玻璃板、防靜電膠木板等。