PCB电路板测试仪功能原理及应用特征

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　一、PCB电路板测试仪主要功能
　　测试仪采用电路在线测试技术，可以用来在线或离线测试分析各种中小规模集成电路芯片的常见故障，测试模拟、数字器件的V/I特性。
　　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。
　　电压驱动D/A电路完成VI测试过程中阶梯电压的输出。采用8位并行D/A转换器MC1408。芯片电源电压为+5V，－12V两种。参考电压由恒流稳压源TL431提供。输出选择双极性输出，由两级放大电路LM348完成。
　　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。