PCB电路板测试仪功能原理及应用特征

　一、PCB电路板测试仪主要功能　　•数字芯片的功能测试测试的基本原理是检测并记录芯片的输入/输出状态，将其记录的状态与标准的状态真值表进行比较，从而判断被测芯片功能是否正确。
　　•数字芯片的状态测试电路板上每个数字器件，在加电后都有三种状态特征：各管脚的逻辑状态（电源、地、高阻、信号等）、管脚之间的连接关系、输入输出之间的逻辑关系。当器件发生故障后，其状态特征一般都要发生变化。测试仪能够把好电路板上的各IC器件的状态特征提取出来，存入计算机的数据库中，然后与同类有故障的电路板进行比较，从而准确地找出故障部位。
　　•VI特性测试分析该项测试功能建立在模拟特征分析技术基础上，可用于模拟、数字、专用器件、可编程器件以及大规模、超大规模器件的测试。测试仪通过测试探棒或测试夹自动把被测点的特征曲线提取出来，显示在微机屏幕上，最后存入计算机。进特故障诊断时，将实测到的VI曲线与事先存贮的标准曲线进行比较，进而发现故障。
　　•节点电压测试由于测试仪测试对象不仅包括数字电路器件，也包括大量的模拟电路器件，为进一步提高测试仪的适用范围，在测试仪中采用了节点电压测试技术。通过对被测对象施加工作电压，由计算机读取测试节点的电压响应值，并建立标准测试信息库，供操作人员分析和判断故障部位。
　　•其它功能测试仪除以上主要功能外，还具备电子手册、测试开发、系统自检等辅助测试功能。
　　二、测试仪组成
　　1、硬件模块
　　测试仪由便携式计算机、单片机测试平台及测试分析处理软件构成。其中单片机测试平台在计算机控制下完成被测对象数据的采集，其基本原理框图如图1所示。各部分功能及说明如下：
　　单片机电路主要完成数据采集、控制、命令处理，与计算机进行数据交换。在测试仪设计中采用了MCS-51系列8031单片机，选用2764作为扩展ROM，6264作为扩展RAM。译码芯片电路为74LS138。为与计算机进行串行通信，采用MCl488和MC1489进行RS-232C电平与TTL电平的相互转换。单片机系统时钟频率选用6MHz晶振，通信波特率选用2400，单片机采用工作方式3进行串行通信。定时器T1设置为方式2。设定SMOD=1，时间常数F3H。
　　总线驱动器对单片机总线进行扩展，提高其驱动能力，选用74LS244、74LS245线驱动器。
　　驱动控制电路主要完成测试过程中TTL、CMOS测试门限的控制，选用4重SPST（单刀单掷）DG211模拟开关，开关控制由译码电路及74LS373锁存器完了成。为保证DG211开机时处于常开（OFF）状态，控制线增加上拉电阻（10kΩ）。测试驱动电路为被测芯片施加测试输入信号，采用微型继电器进行输入信号控制，测试信号由数据缓冲器74ACT244产生。为保证输入电流达到设计要求，采用4路并联方式。为防止损坏器件，增加LC网络进行大电流缓冲，并设计二极管保护电路。
　　数据采集电路读取被测芯片输出响应，采用双电压比较器LM393进行输出信号控制。它的功耗低，比较精度高，并且可与TTL逻辑相兼容。LM393输出与74LS373数据锁存器相联，由单片机控制读入比较数据。
　　电流变换采集A/D电路实施测试点电流数据的采集。电路中采用负载电阻及差分放大电路LM343对测试点进行电压跟随，将测试点的电流值转换为A/D变换电路可以处理的电压量。选用AD7574八位逐次比较式高速A/D变换电路。转换时间为15μS，单+5V电源供电。参考电压选用VREF=-8V。输入电压范围为0~+|VREF|。程序控制芯片RD端产生一个负脉冲就可启动A/D转换。
　　2、软件模块
　　测试仪由便携式主控计算机通过串行口进行控制，单片机测试平台完成激励控制、数据采集等工作，所有数据分析处理及命令控制由便携式主计算机完成。整套测试软件由主控软件、数据通信软件、离线测试软件、在线功能测试软件、在线状态测试软件、VI特性测试软件、节点电压测试软件、电子手册、测试开发软件、系统自检软件等几个主要模块组成。