PCB電路板測試儀功能原理及應用特征

　　一、PCB電路板測試儀主要功能

　　測試儀采用電路在線測試技術，可以用來在線或離線測試分析各種中小規(guī)模集成電路芯片的常見故障，測試模擬、數(shù)字器件的V/I特性。

　　?數(shù)字芯片的功能測試測試的基本原理是檢測并記錄芯片的輸入/輸出狀態(tài)，將其記錄的狀態(tài)與標準的狀態(tài)真值表進行比較，從而判斷被測芯片功能是否正確。

　　?數(shù)字芯片的狀態(tài)測試電路板上每個數(shù)字器件，在加電后都有三種狀態(tài)特征：各管腳的邏輯狀態(tài)（電源、地、高阻、信號等）、管腳之間的連接關系、輸入輸出之間的邏輯關系。當器件發(fā)生故障后，其狀態(tài)特征一般都要發(fā)生變化。測試儀能夠把好電路板上的各IC器件的狀態(tài)特征提取出來，存入計算機的數(shù)據(jù)庫中，然后與同類有故障的電路板進行比較，從而準確地找出故障部位。

　　?VI特性測試分析該項測試功能建立在模擬特征分析技術基礎上，可用于模擬、數(shù)字、專用器件、可編程器件以及大規(guī)模、超大規(guī)模器件的測試。測試儀通過測試探棒或測試夾自動把被測點的特征曲線提取出來，顯示在微機屏幕上，最后存入計算機。進特故障診斷時，將實測到的VI曲線與事先存貯的標準曲線進行比較，進而發(fā)現(xiàn)故障。

　　?節(jié)點電壓測試由于測試儀測試對象不僅包括數(shù)字電路器件，也包括大量的模擬電路器件，為進一步提高測試儀的適用范圍，在測試儀中采用了節(jié)點電壓測試技術。通過對被測對象施加工作電壓，由計算機讀取測試節(jié)點的電壓響應值，并建立標準測試信息庫，供操作人員分析和判斷故障部位。

　　?其它功能測試儀除以上主要功能外，還具備電子手冊、測試開發(fā)、系統(tǒng)自檢等輔助測試功能。

　　二、測試儀組成

　　1、硬件模塊

　　測試儀由便攜式計算機、單片機測試平臺及測試分析處理軟件構成。其中單片機測試平臺在計算機控制下完成被測對象數(shù)據(jù)的采集，其基本原理框圖如圖1所示。各部分功能及說明如下：

　　單片機電路主要完成數(shù)據(jù)采集、控制、命令處理，與計算機進行數(shù)據(jù)交換。在測試儀設計中采用了MCS-51系列8031單片機，選用2764作為擴展ROM，6264作為擴展RAM。譯碼芯片電路為74LS138。為與計算機進行串行通信，采用MCl488和MC1489進行RS-232C電平與TTL電平的相互轉換。單片機系統(tǒng)時鐘頻率選用6MHz晶振，通信波特率選用2400，單片機采用工作方式3進行串行通信。定時器T1設置為方式2。設定SMOD=1，時間常數(shù)F3H。

　　總線驅(qū)動器對單片機總線進行擴展，提高其驅(qū)動能力，選用74LS244、74LS245線驅(qū)動器。

　　驅(qū)動控制電路主要完成測試過程中TTL、CMOS測試門限的控制，選用4重SPST（單刀單擲）DG211模擬開關，開關控制由譯碼電路及74LS373鎖存器完了成。為保證DG211開機時處于常開（OFF）狀態(tài)，控制線增加上拉電阻（10kΩ）。測試驅(qū)動電路為被測芯片施加測試輸入信號，采用微型繼電器進行輸入信號控制，測試信號由數(shù)據(jù)緩沖器74ACT244產(chǎn)生。為保證輸入電流達到設計要求，采用4路并聯(lián)方式。為防止損壞器件，增加LC網(wǎng)絡進行大電流緩沖，并設計二極管保護電路。

　　數(shù)據(jù)采集電路讀取被測芯片輸出響應，采用雙電壓比較器LM393進行輸出信號控制。它的功耗低，比較精度高，并且可與TTL邏輯相兼容。LM393輸出與74LS373數(shù)據(jù)鎖存器相聯(lián)，由單片機控制讀入比較數(shù)據(jù)。

　　電壓驅(qū)動D/A電路完成VI測試過程中階梯電壓的輸出。采用8位并行D/A轉換器MC1408。芯片電源電壓為+5V，－12V兩種。參考電壓由恒流穩(wěn)壓源TL431提供。輸出選擇雙極性輸出，由兩級放大電路LM348完成。

　　電流變換采集A/D電路實施測試點電流數(shù)據(jù)的采集。電路中采用負載電阻及差分放大電路LM343對測試點進行電壓跟隨，將測試點的電流值轉換為A/D變換電路可以處理的電壓量。選用AD7574八位逐次比較式高速A/D變換電路。轉換時間為15μS，單+5V電源供電。參考電壓選用VREF=-8V。輸入電壓范圍為0~+|VREF|。程序控制芯片RD端產(chǎn)生一個負脈沖就可啟動A/D轉換。

　　2、軟件模塊

　　測試儀由便攜式主控計算機通過串行口進行控制，單片機測試平臺完成激勵控制、數(shù)據(jù)采集等工作，所有數(shù)據(jù)分析處理及命令控制由便攜式主計算機完成。整套測試軟件由主控軟件、數(shù)據(jù)通信軟件、離線測試軟件、在線功能測試軟件、在線狀態(tài)測試軟件、VI特性測試軟件、節(jié)點電壓測試軟件、電子手冊、測試開發(fā)軟件、系統(tǒng)自檢軟件等幾個主要模塊組成。