基于FPGA的常用模拟器件在线测试仪的研究与实现

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoxie20092009
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模拟器件是印制电路板的重要组成部分,它们在生产制造、包装运输、存贮保管、装配调试、意外操作或达到使用年限而老化失效等过程中可能会产生故障,因此对模拟器件进行测试是十分必要的,这可以保障相关电子产品的可靠性。在线测试是通过构建适当的隔离电路,使被测器件与电路板形成“电气隔离”,来对电路板上的元器件进行测试。它的特点是可以排除电路板上其它器件对测试造成干扰,实现对被测器件的准确测量。  目前市场上有许多功能强大的大型在线测试仪,但价格昂贵,对一些小型电路和不成批量的电路的测试并不适用。本文根据在线测试的原理,设计一种成本低、体积小、便携且易用的模拟器件在线测试仪。该测试仪包括直流/交流激励源电路、采样电路、对多种器件的测试电路、以及以FPGA为核心的控制电路和串行通信接口电路。本文的主要工作如下:  (1)对电阻、电容、电感、二极管和晶体三极管、集成运放等模拟器件的电气隔离原理及隔离误差进行了详细阐述;同时对相应的多种测试电路的原理进行说明,并对这些测试电路进行了构建。  (2)由于在线测试是在被测电路断电状态下进行的,因而测试时需要向被测器件施加激励信号,其中对电阻、晶体三极管放大倍数、二极管/三极管结压降、集成运放失调电压和失调电流等进行测试时的激励信号为直流激励源;对电容、电感、集成运放开环放大倍数和共模抑制比等进行测试时的激励信号为交流激励源。本文设计的直流电压幅值在±2V~±19V可调;交流信号源幅值(有效值)在0~3.2V可调,频率0~20MHz可调。  (3)与传统的采用继电器开关阵列或模拟开关组所构成的功能选择电路相比,本文选用八通道采样电路,通过控制器控制采样通道的切换来实现对测试功能的切换,从而可以避免在采用继电器阵列时所带来的电磁干扰,以及避免在采用模拟开关组时其导通电阻所带来的测试误差。  (4)完成了整个系统的原理图、PCB设计、硬件制作以及调试工作。选取了多种类型的模拟器件进行了功能测试。实验结果表明,本文所设计的测试仪对模拟器件的在线测试值能够接近于使用万用表的离线测试值,可以满足一般的验证性测试要求。
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