Baugruppen mit der Analog-Signaturanalyse kostengünstig und flexibel testen

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Das Prinzip der Analog-Signaturanalyse

Durch Verbinden eines Bauteils mit einer Théveninquelle bestehend aus einem Oszillator in Serie mit einem Strombegrenzungswiderstand, kann die Ausgangsspannung (U) und der Ausgangsstrom (I) gemessen werden (siehe Blockschaltbild).

Zeichnet man den Strom I über der Spannung U auf (siehe Bild), erhält man charakteristische Impedanz-Signaturen die eine Beurteilung der Bauteilfunktion ermöglichen. Eine solche Signatur stellt somit eine Art „Fingerabdruck“ eines Bauteils oder eines Schaltungsknotens dar. Die ASA erfolgt immer an unversorgten Baugruppen im stromlosen Zustand.

Die Untersuchung der Impedanz-Signatur erlaubt den Test jeder Art von Bauteil, da jede Type eine eigene charakteristische Kennlinie erzeugt und man daran einen Bauteildefekt erkennen kann. Ein Leerlauf ergibt eine horizontale Linie, ein Kurzschluss zu Masse eine vertikale Linie. Widerstände ergeben gerade Linien, deren Neigung proportional dem Widerstandswert ist. Ein falscher Widerstandswert führt zu einer Abweichung in der Neigung. Fehlbestückungen können somit einfach erkannt werden.

Diese Technik ist für alle Arten von elektronischen Komponenten anwendbar: von diskreten Bauteilen wie z.B. Widerstände, Dioden, Transistoren, Triacs und Thyristoren bis zu komplexen Analog-, Digital-, ASICs und VLSI-Chips.

Die verwendeten Prüfspannungen liegen im Bereich von 1 bis 40 V, wobei der Innenwiderstand der Théveninquelle jeweils so gewählt wird, daß keine Gefahr der Bauteilbeschädigung besteht.

Der JUNCTION-Bereich dient in erster Linie zur Untersuchung von Halbleitern im hochohmigen Bereich unterhalb der Schwellspannung sowie des Knickbereichs um kleinste Veränderungen im Gleichrichterverhalten zu erfassen.

Der LOGIC-Bereich ist ein Universalprüfbereich für die gängigen Digital-ICs aller Logikfamilien. In diesem Bereich werden die Kennlinien der Schutzdioden an den Ein- und Ausgängen deutlich sichtbar.

Der LOW-Bereich wird für die Untersuchung von niederohmigen Bauteilen wie z.B. niederohmige Widerstände, Spulen, größere Kondensatoren etc. eingesetzt. Der höhere zulässige Strom vom 150 mA bewirkt einen ausreichenden Spannungsabfall am Bauteil um eine entsprechende Ablenkung auf der horizontalen Achse des U/I-Displays zu erreichen.

Die Bereiche MEDIUM und HIGH werden für höherohmige Widerstände als auch z.B. für Bauteile eingesetzt, die generell unter höherer Spannung betrieben werden. (z.B. Varistoren, Kondensatoren etc.)

Zusätzlich zur Prüfspannungsauswahl stehen in der Regel verschiedene Prüffrequenzen zur Verfügung, um frequenzabhängige Bauteile wie z.B. Spulen und Kondensatoren in einem weiten Bereich testen zu können. Am Markt verfügbare ASA-Prüfsysteme arbeiten in der Regel mit Frequenzen im Bereich von 50 Hz bis 2 kHz.

Kondensatoren erzeugen elliptische Kurven, deren Höhe proportional dem wert ist. Bei rein kapazitivem Verhalten liegen die brennpunkte der Ellipse auf einer Linie parallel zur horizontalen oder vertikalen Achse. Weist z.B. ein Kondensator einen ohmschen Anteil auf, so ist der Signatur ein Widerstandsverhalten überlagert und die Ellipse ist geneigt.

Das nebenstehende Bild zeigt im oberen Teil die Signatur einer guten Zenerdiode mit ausgeprägtem Knick in Vorwärtsrichtung sowie im Zenerbereich. Im Gensatz dazu zeigt die Signatur der Zenerdiode im unteren Bildteil eine abgerundete Kennlinie im Zenerbereich, was auf einen Defekt durch erhöhten Leckstrom hindeutet.

Die ASA-Methode ist genauso für integrierte Bausteine geeignet, da Fehler normalerweise an den Ein- und Ausgängen von ICs auftreten: Leerläufe oder Kurzschlüsse, offene Schutzdioden, Leckströme.

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