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通用電路板自動測試系統的設計與實現
2011年10月25日 17:21 來源:本站整理 作者:秩名 我要評論(0)
電路板已經成為當今電子產品的重要組成部分,隨著電子技術及印制板制造技術的發展,現代電子產品日趨復雜,印制電路板的密度日趨增加,隨之而來的是印制板的測試及修理也愈加困難。為了提高印制電路板的檢測及維修的自動化程度,設計電路板的自動測試系統是非常必要的。
目前,印制電路板自動測試技術發展迅速,印制板在線測試系統(ATE)廣泛應用于印制板光板及各種產品的印制電路板的生產、檢測和維修等環節。由于用戶的測試要求、測試對象各不相同,其具體性能(或功能)、測試原理及測試方法也各不相同,它需要量體裁衣、單臺定制才能滿足用戶的要求,并且系統的通用性較差,資源可重復利用率低。鑒于上述狀況,本文設計了一款較為通用的自動測試系統,用來測試電路板是否工作正常,實現了對多款電路板的在線測試。
1 系統的總體結構
1.1 系統總體考慮
本系統的主要目的是測試電路板是否工作正常,是通過對電路板上關鍵信號進行測試來達到的。因此,本系統的任務就是對電路板上的關鍵信號進行采集,通過PC 端的軟件進行分析得出測試結果。系統分為針床、信號采集和傳輸模塊、測試軟件3個部分。作為一個通用的測試系統,在3 個部分中均考慮了較強的通用性。
1.2 系統結構
本自動測試系統的結構框圖見圖1。系統的工作原理是:通過針床將待測信號導出,FPGA 通過控制多路模擬開關將待測信號采集進來,將數據通過相應協議傳送到PC 機,用自動測試軟件測試各個信號是否正常。
由于待測信號的頻率相差較大,有直流信號,也有頻率高于103 MHz 的脈沖信號,以及在其間的多種頻率的信號,因此本系統采用低頻和高頻2 組信號采樣電路,來適應不同信號采集的需要。
1.3 主要芯片介紹
本系統中用到的主要芯片有:主芯片EP2S63,AD 采樣芯片AD7864 和AT84AD331。以下對這3 種芯片進行簡要介紹:
EP2S63 是ALTERA 公司的Strati 系列的FPGA,該系列的FPGA 采用先進的93 nm 生產工藝;將FPGA 性能推向了新高度,該系列是業界最快、密度最高的FPGA。EP2S63 擁有多達84個專用LVDS 差分邏輯接收通道,每個LVDS 通道數據傳輸速率最高達1 Gb/s。其內部具有專門的高速數字鎖相環電路,能夠產生可供ADC 電路使用的時鐘信號。
AD7864 是一種較低速、低功耗、可以4 通道同時采樣的12b A/D轉換器。它擁有12 位A/D轉換器,可同時采樣4 個輸入通道,并具有4 個采樣、保持放大器;單電源供電(+5 V),多個轉換電壓范圍, 對于每一個模擬輸入通道均有過壓保護電路;4 通道同時工作時,最大采樣率為133 kHz。
AT84AD331 是Atmel 公司生產的高速采集芯片。該器件集成了兩路(I 和Q)獨立的ADC,具有8 b 轉換精度,每個通道具有l Gs/s 的采樣率,在交錯模式下采樣率達2 Gs/s。本芯片基于高速應用場合的要求,模擬輸入、數字時鐘輸入、數字時鐘輸出、數據輸出,同步時鐘輸出都采用差分方式。數據輸出采用LVDS標準,其傳輸率可達1 Gb/s,使用其內部的多路分離器,可以降低輸出數據率,也可以方便地與多種類型的高速FPGA 直接相連。
采用1∶2 模式時,輸出數據速率降為533 Mb/s,可以滿足多數FPGA 接收數據的要求。