通用電路板自動(dòng)測試系統方案設計與實(shí)現

電路板已經(jīng)成為當今電子產(chǎn)品的重要組成部分，隨著(zhù)電子技術(shù)及印制板制造技術(shù)的發(fā)展，現代電子產(chǎn)品日趨復雜，印制電路板的密度日趨增加，隨之而來(lái)的是印制板的測試及修理也愈加困難。為了提高印制電路板的檢測及維修的自動(dòng)化程度，設計電路板的自動(dòng)測試系統是非常必要的。

　　目前，印制電路板自動(dòng)測試技術(shù)發(fā)展迅速，印制板在線(xiàn)測試系統（ATE）廣泛應用于印制板光板及各種產(chǎn)品的印制電路板的生產(chǎn)、檢測和維修等環(huán)節。由于用戶(hù)的測試要求、測試對象各不相同，其具體性能（或功能）、測試原理及測試方法也各不相同，它需要量體裁衣、單臺定制才能滿(mǎn)足用戶(hù)的要求，并且系統的通用性較差，資源可重復利用率低。鑒于上述狀況，本文設計了一款較為通用的自動(dòng)測試系統，用來(lái)測試電路板是否工作正常，實(shí)現了對多款電路板的在線(xiàn)測試。

　　1 系統的總體結構

　　1.1 系統總體考慮

　　本系統的主要目的是測試電路板是否工作正常，是通過(guò)對電路板上關(guān)鍵信號進(jìn)行測試來(lái)達到的。因此，本系統的任務(wù)就是對電路板上的關(guān)鍵信號進(jìn)行采集，通過(guò)PC 端的軟件進(jìn)行分析得出測試結果。系統分為針床、信號采集和傳輸模塊、測試軟件3個(gè)部分。作為一個(gè)通用的測試系統，在3 個(gè)部分中均考慮了較強的通用性。

　　1.2 系統結構

　　本自動(dòng)測試系統的結構框圖見(jiàn)圖1。系統的工作原理是：通過(guò)針床將待測信號導出，FPGA 通過(guò)控制多路模擬開(kāi)關(guān)將待測信號采集進(jìn)來(lái)，將數據通過(guò)相應協(xié)議傳送到PC 機，用自動(dòng)測試軟件測試各個(gè)信號是否正常。

　　由于待測信號的頻率相差較大，有直流信號，也有頻率高于103 MHz 的脈沖信號，以及在其間的多種頻率的信號，因此本系統采用低頻和高頻2 組信號采樣電路，來(lái)適應不同信號采集的需要。

　　1.3 主要芯片介紹

　　本系統中用到的主要芯片有：主芯片EP2S63，AD 采樣芯片AD7864 和AT84AD331。以下對這3 種芯片進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹：

　　EP2S63 是ALTERA 公司的Strati 系列的FPGA，該系列的FPGA 采用先進(jìn)的93 nm 生產(chǎn)工藝；將FPGA 性能推向了新高度，該系列是業(yè)界最快、密度最高的FPGA。EP2S63 擁有多達84個(gè)專(zhuān)用LVDS 差分邏輯接收通道，每個(gè)LVDS 通道數據傳輸速率最高達1 Gb/ｓ。其內部具有專(zhuān)門(mén)的高速數字鎖相環(huán)電路，能夠產(chǎn)生可供ADC 電路使用的時(shí)鐘信號。

　　AD7864 是一種較低速、低功耗、可以4 通道同時(shí)采樣的12b A/D轉換器。它擁有12 位A/D轉換器，可同時(shí)采樣4 個(gè)輸入通道，并具有4 個(gè)采樣、保持放大器；單電源供電（+5 V），多個(gè)轉換電壓范圍， 對于每一個(gè)模擬輸入通道均有過(guò)壓保護電路；4 通道同時(shí)工作時(shí)，最大采樣率為133 kHz。

　　AT84AD331 是Atmel 公司生產(chǎn)的高速采集芯片。該器件集成了兩路（I 和Q）獨立的ADC，具有8 b 轉換精度，每個(gè)通道具有ｌ Gs/ｓ 的采樣率，在交錯模式下采樣率達2 Gs/ｓ。本芯片基于高速應用場(chǎng)合的要求，模擬輸入、數字時(shí)鐘輸入、數字時(shí)鐘輸出、數據輸出，同步時(shí)鐘輸出都采用差分方式。數據輸出采用LVDS標準，其傳輸率可達1 Gb/ｓ，使用其內部的多路分離器，可以降低輸出數據率，也可以方便地與多種類(lèi)型的高速FPGA 直接相連。

　　采用1∶2 模式時(shí)，輸出數據速率降為533 Mb/ｓ，可以滿(mǎn)足多數FPGA 接收數據的要求。