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PCB电路板测试仪的组成及测试原理.

一、PCB电路板测试仪的主要功能

测试仪采用电路在线测试技术,可用于分析各种中小型集成电路芯片的常见故障,测试模拟和数字设备V/I特性。

?数字芯片功能测试测试的基本原理是检测和记录芯片的输入/输出状态,并将其记录状态与标准状态真值表进行比较,以确定被测芯片的功能是否正确。

?加电后,数字芯片的状态测试电路板上的每个数字设备都有三个状态特征:每个管脚的逻辑状态(电源、地面、高阻力、信号等)、管脚之间的连接关系、输入输出之间的逻辑关系。当设备出现故障时,其状态特征通常会发生变化。测试仪可以在电路板上做好每个测试仪IC提取设备的状态特征,存储在计算机数据库中,然后与类似的故障电路板进行比较,以准确地找到故障部分。

?VI该测试功能基于模拟特征分析技术,可用于模拟、数字、特殊设备、可编程设备和大型、超大型设备的测试。测试仪通过测试探头或测试夹自动提取测试点的特征曲线,显示在计算机屏幕上,最后存储在计算机中。当进入特殊故障诊断时,将测量VI将曲线与事先存储的标准曲线进行比较,然后发现故障。

?节点电压测试由于测试对象不仅包括数字电路设备,还包括大量的模拟电路设备,节点电压测试技术用于进一步提高测试仪的应用范围。计算机读取测试节点的电压响应值,建立标准测试信息库,供操作人员分析和判断故障部位。

?除上述主要功能外,其他功能测试仪还具有电子手册、测试开发、系统自检等辅助测试功能。

二、由测试仪组成

1、硬件模块

测试仪由便携式计算机、单片机测试平台和测试分析处理软件组成。其中,单片机测试平台在计算机控制下收集被测对象的数据,其基本原理框图如图1所示。各部分的功能如下:

单片机电路主要完成数据采集、控制和命令处理,并与计算机进行数据交换。在测试仪的设计中使用MCS-51系列8031单片机,2764作为扩展ROM,6264作为扩展RAM。译码芯片电路为74LS138。用于与计算机串行通信MCl488和MC1489进行RS-232C电平与TTL相互转换电平。单片机系统时钟频率选择6MHz晶体振动,通信波特率选择2400,单片机工作3串行通信。定时器T1设置为方式2。设定SMOD=1,时间常数F3H。

总线驱动器扩展单片机总线,提高其驱动能力LS244、74LS245线驱动器。

主要测试驱动控制电路TTL、CMOS控制测试门限,选择4重SPST(单刀单掷)DG211模拟开关由译码电路和74控制LS373存器完成。为保证DG211启动时经常打开(OFF)状态,控制线增加上拉电阻(10kΩ)。测试驱动电路将测试输入信号应用于测试芯片,微继电器控制输入信号,测试信号由数据缓冲器74ACT244产生。采用4路并联法,确保输入电流满足设计要求。增加以防止损坏设备LC大电流缓冲网络,设计二极管保护电路。

采用双电压比较器读取被测芯片的输出响应LM393输出信号控制。功耗低,精度高,可与之相匹配TTL逻辑相兼容。LM393输出与74LS373数据锁存器由单片机控制读入比较数据。

电压驱动D/A电路完成VI阶梯电压在测试过程中的输出。平行使用8位D/A转换器MC1408.芯片电源电压为 5V,-12V两种。恒流稳压源参考电压。TL提供431。输出选择双极性输出,两级放大电路LM348完成。

电流变换采集A/D采集试点电流数据。负载电阻和差分放大电路用于电路LM343对测试点进行电压跟随,将测试点的电流值转换为A/D变换电路可处理的电压量。选用AD75748逐级比较高速A/D变换电路。转换时间为15μS,单 5V电源供电。参考电压选择VREF=-8V。输入电压范围为0~ |VREF|。程序控制芯片RD产生负脉冲的端可以启动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控制,激励控制和数据采集由单片机测试平台完成,所有数据分析处理和命令控制由便携式主控计算机完成。整套测试软件包括主控软件、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多个主要模块由特征测试软件、节点电压测试软件、电子手册、测试开发软件、系统自检软件等组成。

三、电路在线测试技术

1.在线测试原理

在线测试的基本原理是测试仪为印刷电路板上的测量芯片提供输入激励,并自动收集和记录测量芯片的输出响应和状态值,将所有状态值与标准状态真实值表进行比较,以判断测量对象的故障。

2.后驱动测试技术

后驱动测试技术主要用于数字电路的在线测试。其本质是在被测设备的输入级(前驱动芯片的输出级)中灌输或拉出瞬态大电流,迫使其电位按要求变高或变低,从而达到在线对被测设备进行测试和激励的目的。

为了保证电路板上设备的功能测试,必须强制驱动器的逻辑电平,每个脚驱动器必须能够吸收或输出足够的电流。根据国际防护标准文件(00-53/1)所推荐的后驱动安全标准,测试仪的最大驱动电流被设计为240mA,测试时间在200ms以内。通过实验,基本上可以隔离被测器件,保证被测器件的安全。

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