基于印制电路板的在线测试原理解析

一、电路在线测试技术的奥秘

在线测试，是一种对电路板上的器件进行实时检测的技术。其基本原理在于，测试仪为被测芯片提供激励，同时在计算机的控制下，自动收集并记录芯片的输出响应和状态值。这些记录下来的数据，会被与标准状态真值表进行对比，从而准确判断器件的健康状况。

而在数字电路的在线测试中，后驱动测试技术大放异彩。这种技术通过在器件的输入级灌入或拉出瞬态大电流，强制改变其电位，实现对被测器件的在线测试激励。为了确保对电路板上的器件进行彻底的功能测试，我们必须强制驱动器件的逻辑电平。这就要求各脚驱动器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）的推荐，后驱动安全标准必不可少。测试仪的驱动电流被精确设计为240mA，测试时间控制在200ms以内。这样的设计，既能有效隔离被测器件，又能确保其安全性。

二、测试仪的构成

这个神奇的测试仪，主要由三大模块构成：便携式计算机、单片机测试平台以及测试分析处理软件。单片机测试平台是其中的核心部分，它会在计算机的控制下，完成被测对象数据的采集工作。

其中，便携式计算机作为“大脑”，负责发出指令并处理数据；单片机测试平台则是“手”，负责执行计算机的指令，完成数据采集；而测试分析处理软件，则负责分析数据，给出测试结果。三者协同工作，构成了一个高效、准确的测试系统。单片机电路作为数字控制的核心，担负着数据采集、控制及命令处理的使命，与计算机之间频繁进行数据交换。在当下这款测试仪的设计中，我们选用了MCS-51系列中的8031单片机作为核心控制器。为了确保数据处理能力足够强大，我们采用了2764作为扩展ROM，而6264则作为扩展RAM。解码任务则由电路明星——译码芯片电路74LS138承担。为了实现与计算机的串行通信，我们采用了MCl488和MC1489这对黄金搭档，它们能将RS-232C电平与TTL电平相互转换，确保数据传输的顺畅无阻。单片机的系统时钟频率被设定为6MHz晶振，通信波特率则被设定为2400。单片机采用工作方式3进行串行通信，定时器T1设定为模式2。SMOD被设定为1，时间常数则被设定为F3H。

总线驱动器在单片机总线扩展方面扮演着重要角色，它不仅提高了驱动能力，还使得整个系统运行更为稳定。我们选用了业界口碑极佳的74LS244和74LS245线驱动器。驱动控制电路则主要负责在测试过程中控制TTL和CMOS测试门限。为了实现精准控制，我们选用了四重SPST（单刀单掷）DG211模拟开关，其开关控制由译码电路及74LS373锁存器完成。为确保DG211在开机时处于常开状态，我们为其控制线增加了一个上拉电阻（10kΩ）。测试驱动电路则负责为被测芯片施加测试输入信号，微型继电器在这里扮演了关键角色，负责输入信号的控制。测试信号则由数据缓冲器74ACT244产生。为了确保输入电流达到设计要求，我们采用了四路并联的方式来实现这一目标。为了防止器件损坏，我们巧妙地加入了LC网络进行大电流缓冲，并设计了二极管保护电路。

数据采集电路则是读取被测芯片的输出响应。我们采用了双电压比较器LM393进行输出信号的控制，它的功耗低、比较精度高，并与TTL逻辑完美兼容。LM393的输出与74LS373数据锁存器相连，单片机负责控制读入比较数据。电压驱动D/A电路则是完成VI测试过程中的阶梯电压输出任务。我们选用了8位并行D/A转换器MC1408作为核心组件。芯片的电源电压为±5V和±12V两种不同种类，参考电压则由恒流稳压源TL431提供。为了确保输出效果达到最佳状态，我们选择了双极性输出并通过两级放大器LM348进行微调优化。至于电流变换采集A/D电路则是用来采集测试点的电流数据，确保测试的准确性和可靠性。电路深度解析：差分放大与高速A/D转换的科技奥秘

随着科技的飞速发展，电路测试技术也日益成熟。在电路测试中，我们采用了一种特别的方案：利用负载电阻与差分放大电路LM343进行电压跟随，将测试点的电流值巧妙地转换为A/D变换电路能够处理的电压量。这一切背后的技术支柱是什么呢？答案是AD7574八位逐次比较式的高速A/D变换电路。这款电路转换时间仅需短短的15微秒，单+5V电源供电，强大的性能可见一斑。参考电压的选用也极为关键，我们选择了VREF=-8V，确保输入电压范围在0~+|VREF|之间。

而在这背后，软件的运用同样功不可没。这款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、数据采集等核心任务。整个测试软件的构成相当复杂，包括主控软件、数据通信软件、离线与在线功能测试软件等多个模块。每一个模块都承载着特定的功能，共同构成了这部精密的仪器。

当我们深入探索这款测试仪的功能时，会发现它拥有电路在线测试技术，不仅可以进行离线测试分析，还可以针对各种中小规模集成电路芯片的常见故障进行检测。特别是对于模拟、数字器件的V/I特性，这款测试仪有着出色的表现。

数字芯片的功能测试则是通过检测并记录芯片的输入/输出状态，与标准状态真值表进行比较，从而判断被测芯片的功能是否正确。而数字芯片的状态测试则更为深入，它能够识别电路板上每个数字器件的三种状态特征：各管脚的逻辑状态、管脚之间的连接关系以及输入输出之间的逻辑关系。一旦器件发生故障，其状态特征将发生变化，这为故障检测提供了有力的线索。

VI特性测试分析功能更是强大，它建立在模拟特征分析技术基础上，不仅可以用于模拟和数字器件的测试，还可以用于专用器件、可编程器件以及大规模、超大规模器件的测试。这款测试仪能够轻松提取电路板上的各IC器件的状态特征，并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。这样的技术无疑为电路测试带来了前所未有的便利和准确性。在对设备进行故障诊断时，我们采用了先进的比较分析法。将实测的VI曲线与预存的行业标准曲线进行对比，以便快速发现潜在的问题。随着电路技术的飞速发展，节点电压测试已成为一项重要的测试技术。这不仅适用于数字电路器件，也同样适用于模拟电路器件。通过将工作电压施加到被测对象上，计算机能够实时读取测试节点的电压响应值，从而建立一个全面的标准测试信息库。这极大地提高了测试效率，并帮助操作人员准确分析和判断故障部位。

除了核心的诊断功能外，我们的测试仪还集成了多种辅助测试功能，以满足不同需求。其中包括电子手册、测试开发以及系统自检等功能。这些功能不仅增强了设备的实用性，也使得操作更为便捷。

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