怎样提高光电pcb的可测试性

通过在设计开始时包含可测试性“功能”，您可以在以后简化测试设置和程序，无论您是在R＆amp; D，生产还是现场使用期间测试设备。我编制了一份包含10个设计测试（DFT）指南的清单，这些指南不仅可以帮助设计工程师，还可以帮助设计团队的所有成员，他们可以影响产品的测试方式。

在设计的细节中，您可以使用一般技术来定位添加的测试点或组件可以提高可测试性的位置。首先，绘制一个包含光电产品主要模块的图表，并考虑每个模块如何失效 - 失败点。然后，确定对此产品进行故障排除的人可能会找到有缺陷的块。接下来，考虑添加元素将有助于技术人员在最终设计中找到此故障。

如果可能，将每个块分解为子块或实际电路 - 并重复上述过程。然后，再次考虑任何有助于技术人员在子块中发现故障的其他设计修改。

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图1 远程反馈回路使用光分路器为接收器提供来自本地发送器的原始输出的开关。将交换机 - 在处理器控制下 - 移动到其B位置完成了本地反馈环路，因此固件可以检查接收器和发送器的本地操作。

10条指南解释了您可以进行的设计更改，以提高您计划在产品中使用的光电模块或电路的可测试性。为了使解释简单，我的描述假设设计是电路板，但大多数指南同样适用于模块，组件和整个系统。我还假设电路板 - 或包含电路板的完整系统 - 提供诊断处理器和诊断固件，用于读取寄存器和控制测试组件。

1。提供对光纤接收器和发射器的直接访问。确保在光电转换器（O/E）之后立即访问电信号。在进行任何处理之前，您需要测试来自接收器的原始电子信号。如果可能，在O/E转换器的输出端添加电平检测器，为处理器提供读取检测器输出的方法。电平检测器可以是简单的R-C积分器，后跟ADC。对于光发射器，例如激光二极管，在电光（E/O）转换器之前提供电接入。

布线O/E和E/O探测器输出到卡边缘和背板。电信系统将许多测试点路由到背板，因为技术人员花费大量时间在系统后面。技术人员需要额外的时间在设备机架周围工作，以连接仪器以测试PCB边缘的信号。因此，将信号放在两个地方以便于访问。

2。包括外部或内部光反馈回路。当电路板包含O/E和E/O转换器时，在电路板或整个系统中提供可以执行环回测试的内部固件。这种测试涉及从E/O转换器发送已知数据，将光信号立即送回光接收器（O/E转换器），并比较发送和接收的数据。短的外部光纤电缆可以在发射器和接收器之间建立连接。电路板或系统必须提供连接，可能通过串行端口或LAN，以控制此类测试的操作。

需要测试的远程系统可能需要板载光学反馈回路（图1 ）。在正常操作中，光学开关保持在其A位置以接受外部光学信号。在测试模式下，固件将开关移至其B位置，以提供从发射器到接收器的反馈回路。同样，测试固件必须执行发送器到接收器的错误检查。

如果必须使用这种内置环路，则发送器的光学“预算”必须包含足够的功率以允许大约一个环路中的2 dB损耗 - 开关损耗约1 dB，分光器损耗1 dB。您的设计预算必须包括开关和分配器的成本。

您的设计还应包括打开偏置激光器或冷却激光二极管的环路电气部分的电路。打开电气回路几乎总是比在电路的光学部件中打开回路更容易。开环比关闭循环更容易进行故障排除和测试，因为您可以在不受反馈影响的情况下测试各个电路元件。设计您的电子电路和光学系统，以便通过电气或机械方式打开反馈和其他回路。因此，如果电子元件发生故障，您仍然可以机械地打开一个循环。

3。将内部光学数据触发器连接到高频连接器。电路板上这些触发信号的可用性可以节省将时钟恢复模块添加到典型数据通信分析仪或通信系统分析仪的费用。这些仪器进行眼图测量并分析误码率。

4。使用连接器连接板载光学组件。如果可能，使用连接器代替熔接接头连接电路板上的光学组件。标准连接器可在故障排除期间轻松访问光路中的中间点。然而，连接器会使设计复杂化，因为它们会导致插入损耗，引起反射，产生极化效应等。因此，您必须确保任何添加的连接器不会显着影响设计的性能。

并非所有光路都可以容纳连接器。例如，当您将激光发射器的输出连接到光学隔离器时，必须使用熔接接头来减少反射回激光器的反射。用于代替熔接接头的一对连接器会将过多的光反射回激光器，并且会破坏隔离器的目的。

5。使用包含电气输出的光学开关。一些光纤开关模块将光学开关连接到电气开关，以便两者同时改变状态。固件可以监控电气开关的信号，以确认相应的光学开关是否成功运行。

设置这样的开关以提供可以监控的逻辑电平。如果开关仅提供简单的开闭触点，则将连接到处理器的触点连接到适当的上拉电阻，并将另一个触点接地。这种布置提供了与开关位置相对应的逻辑电平。一些商用光纤开关提供内置逻辑电路，为每个光开关输出逻辑信号。

＆lt; id =“id =” 2 以向下的角度放置光纤连接器将产生轻微的弯曲，不会干扰光学信号。该角度还降低了激光输出导致眼睛受伤的风险。

尽量减少设计中使用的开关数量。例如，使用单个1x8开关，而不是多个1x2或1x4开关。较少数量的交换机不仅可以减少组件数量，还可以减少测试多个交换机所需的固件复杂性。

6.Mount光纤连接器通过将光纤连接器以向下的角度放置，可以减少由于光纤弯曲半径过小而导致的问题（图2 ）。紧弯可以衰减光信号，并且随着光纤移动，衰减可以显着变化。角度安装还可以减少因常常不可见的激光辐射而导致意外眼睛受伤的可能性。水平安装的连接器使工程师或技术人员很容易被高功率激光束击中眼睛。

您还可以通过使用激光连接器插头或帽子来提高眼睛的安全性。柔韧的材料。使用这些设备可以轻松覆盖或阻挡连接器，并且在将电缆连接到变送器之前，它们很容易拆卸。如果您的设计将激光器或发射器远离电路板边缘，请确保光学输出不会遇到任何可能反射电路板损坏光线的光亮表面。

7。包括可以容纳钳式仪表的短纤维回路。钳式仪表（图3 ）会产生一个临时的“宏弯”光纤。特定弯曲半径

图3 活光纤探测器稍微弯曲一根光纤，使一些光线进入包层。内置探测器可感应光线，因此用户可以知道光纤是否在使用中。 由EXFO提供。

会导致光线从光纤核心进入光纤包层。仪表的光电探测器将检测到任何逃逸的光线并指示是否存在光学信号。通过在光路中的关键点包括一些短光纤环，您可以使用钳式仪表来检查是否存在光信号。

因为宏弯技术在光信号中导致几分贝的损失，你可以用它来引起光信号的小功率变化。进一步从仪表下游的功率测量应确认仪表已衰减信号。这种技术可以帮助您跟踪光信号的路径。如果在光纤中引入宏弯曲并且没有观察到下游衰减，则必须进行更多故障排除，以找出您观察到的光信号的来源。

8。将备用光纤放入多个接头托盘中。接头托盘（图4 ）可容纳多余的光纤和光缆以及光纤接头和连接器。一些光纤系统可能有数百根连接光纤和电缆，由于它们的连接性质，它们的长度超出了你不能简单地切断的长度。而不是将所有多余的光纤和电缆放在一个可能变得混乱的托盘中，而是使用多个托盘并将多余的光纤分组，这对于您的系统来说是合乎逻辑的。如果某人怀疑光纤电路的某个部分出现故障并需要接触特定光纤，他或她将使用较少的光纤进行分类。

9。确保您可以禁用前向纠错。当您的设计包含前向纠错（FEC）电路时，请确保固件诊断命令将禁用发送器的编码操作和接收器的解码操作。否则，FEC操作可以屏蔽位错误。 FEC每字节数据增加两位或更多位，以实现错误检测和纠错。因此，数据链路可能产生许多错误，但如果FEC电路全部纠正，则很难找到错误的来源。您将在许多光通信系统中找到FEC，因为它可以提高系统性能

图4 A光纤接头托盘可以固定连接器（左），接头（右）和多余的光纤长度。 由ADC提供。

mance（参考文献1）。

10。使用提供功率数据的激光器或FO发射器。某些光源使用简单的比较器电路或功率监视器输出来指示发射器的通/不通状态。不幸的是，这些输出仅表明光源已经发生故障。通过指定提供内部ADC的光源，您将获得更多有用的诊断信息。应用程序内置的固件可以检查ADC的输出值并将其显示或与之前存储的信息进行比较，以指示功率输出趋势和变化。

这10个DFT技巧无法涵盖光纤DFT技术的各个方面。 - 光学和光电系统，但它们应该帮助您提高您设计的产品的可测试性。成功的关键是说服设计师将测试作为设计的一部分，而不是事后的想法。