PCB電路板測試儀功能及組成

一、PCB電路板測試儀主要功能

　　數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(jìn)行比較，從而判斷被測芯片功能是否正確。

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

　　數字芯片的狀態(tài)測試電路板上每個(gè)數字器件，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(guān)系、輸入輸出之間的邏輯關(guān)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(lái)，存入計算機的數據庫中，然后與同類(lèi)有故障的電路板進(jìn)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(shù)基礎上，可用于模擬、數字、專(zhuān)用器件、可編程器件以及大規模、超大規模器件的測試。測試儀通過(guò)測試探棒或測試夾自動(dòng)把被測點(diǎn)的特征曲線(xiàn)提取出來(lái)，顯示在微機屏幕上，最后存入計算機。進(jìn)特故障診斷時(shí)，將實(shí)測到的VI曲線(xiàn)與事先存貯的標準曲線(xiàn)進(jìn)行比較，進(jìn)而發(fā)現故障。

　　節點(diǎn)電壓測試由于測試儀測試對象不僅包括數字電路器件，也包括大量的模擬電路器件，為進(jìn)一步提高測試儀的適用范圍，在測試儀中采用了節點(diǎn)電壓測試技術(shù)。通過(guò)對被測對象施加工作電壓，由計算機讀取測試節點(diǎn)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(kāi)發(fā)、系統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據的采集。各部分功能及說(shuō)明如下：

　　單片機電路主要完成數據采集、控制、命令處理，與計算機進(jìn)行數據交換。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(jìn)行串行通信，采用MCl488和MC1489進(jìn)行RS-232C電平與TTL電平的相互轉換。單片機系統時(shí)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(jìn)行串行通信。定時(shí)器T1設置為方式2。設定SMOD=1，時(shí)間常數F3H。

　　總線(xiàn)驅動(dòng)器對單片機總線(xiàn)進(jìn)行擴展，提高其驅動(dòng)能力，選用74LS244、74LS245線(xiàn)驅動(dòng)器。

　　驅動(dòng)控制電路主要完成測試過(guò)程中TTL、CMOS測試門(mén)限的控制，選用4重SPST(單刀單擲)DG211模擬開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)控制由譯碼電路及74LS373鎖存器完了成。為保證DG211開(kāi)機時(shí)處于常開(kāi)(OFF)狀態(tài)，控制線(xiàn)增加上拉電阻(10kΩ)。測試驅動(dòng)電路為被測芯片施加測試輸入信號，采用微型繼電器進(jìn)行輸入信號控制，測試信號由數據緩沖器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(luò )進(jìn)行大電流緩沖，并設計二極管保護電路。

　　數據采集電路讀取被測芯片輸出響應，采用雙電壓比較器LM393進(jìn)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數據鎖存器相聯(lián)，由單片機控制讀入比較數據。

　　電壓驅動(dòng)D/A電路完成VI測試過(guò)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(shí)施測試點(diǎn)電流數據的采集。電路中采用負載電阻及差分放大電路LM343對測試點(diǎn)進(jìn)行電壓跟隨，將測試點(diǎn)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(shí)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(gè)負脈沖就可啟動(dòng)A/D轉換。

　　2、軟件模塊

　　測試儀由便攜式主控計算機通過(guò)串行口進(jìn)行控制，單片機測試平臺完成激勵控制、數據采集等工作，所有數據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、數據通信軟件、離線(xiàn)測試軟件、在線(xiàn)功能測試軟件、在線(xiàn)狀態(tài)測試軟件、VI特性測試軟件、節點(diǎn)電壓測試軟件、電子手冊、測試開(kāi)發(fā)軟件、系統自檢軟件等幾個(gè)主要模塊組成。

　　三、電路在線(xiàn)測試技術(shù)

　　為了確保對電路板上的器件進(jìn)行功能測試，就必須強制驅動(dòng)器件的邏輯電平，各腳驅動(dòng)器必須能夠吸收或輸出足夠的電流。根據國際防護標準文件(00-53/1)所推薦的后驅動(dòng)安全標準，測試儀的最大驅動(dòng)電流被設計為240mA，測試時(shí)間在200ms以?xún)?。通過(guò)實(shí)驗，基本能夠較好地對被測器件進(jìn)行隔離，同時(shí)也確保了被測器件的安全性。

　　1、在線(xiàn)測試原理

　　在線(xiàn)測試的基本原理是測試儀為印制電路板上的被測芯片提供輸入激勵，同時(shí)在計算機控制下自動(dòng)采集記錄被測芯片的輸出響應和狀態(tài)值，通過(guò)計算機將其記錄的所有狀態(tài)值與標準的狀態(tài)真值表比較，從而判斷被測對象的故障情況。

　　2、后驅動(dòng)測試技術(shù)

　　后驅動(dòng)測試技術(shù)主要用于數字電路的在線(xiàn)測試。其實(shí)質(zhì)是在被測器件的輸入級(前級驅動(dòng)芯片的輸出級)灌入或拉出瞬態(tài)大電流，迫使其電位按要求變高或變低，達到對被測器件在線(xiàn)施加測試激勵的目的。