一種通用電路板測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通用電路板測試系統(tǒng)，包括測試機臺和測試軟件，測試機臺包括自動測試資源和矩陣開關(guān)；自動測試資源通過總線集成到一起，并通過接口與矩陣開關(guān)及PC機連接，PC機配置有測試軟件，測試軟件通過總線控制自動測試資源輸出滿足要求的電源或信號，讀入被測電路板的輸出信號，同時通過總線控制矩陣開關(guān)使插座中相應的引腳類型與被測電路板的引腳相匹配，工作時，在測試軟件的數(shù)據(jù)庫中添加電路板的接口定義，系統(tǒng)自動切換插座各引腳功能，輸出符合要求的信號或電源，并將電路板的輸出口自動連接到自動測試資源的相應設備上，在軟件界面顯示電路板各輸出口的參數(shù)、波形。本發(fā)明具有擴充性強、通用性強、自動化程度高、操作方便等優(yōu)點。
【專利說明】一種通用電路板測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路板測試系統(tǒng)的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種通用電路板測試系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]電路板是電子系統(tǒng)研制和生產(chǎn)中不可缺少的部分，其質(zhì)量直接影響整機設備的質(zhì)量，它的生產(chǎn)和檢驗周期影響整機的研制進度及交付時間，因而，對電路板的測試是關(guān)系到電子系統(tǒng)的質(zhì)量和生產(chǎn)周期的重要環(huán)節(jié)。然而，傳統(tǒng)的電路板測試儀器往往是針對單一或固定的幾塊電路板的測試設備，存在多種明顯的不足。首先其自動化程度較低:傳統(tǒng)的測試儀器面板上有許多開關(guān)，測試過程中需要操作諸多的開關(guān)，操作過程復雜，工作質(zhì)量和效率難以提高，且測試工作易受人為因素影響，使得測試過程難于精確控制；其次其通用性較差:傳統(tǒng)的測試儀器往往是針對單一或固定的幾種電路板的測試設備，當要檢測一種新的電路板時，又需要研制一種新的電路板測試儀器，不同電路板的測試設備之間不可通用，測試和設計都需要專門的技術(shù)人員。因此，傳統(tǒng)的人工測試手段和簡單的自制測試設備將難以滿足對電路板測試越來越高的測試要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種擴充性強、通用性強、自動化程度高、操作方便的通用電路板測試系統(tǒng)，可自動進行測試，適用于多種類型電路板。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種通用電路板測試系統(tǒng)，包括有測試機臺和測試軟件兩部分，其中，所述測試機臺用于完成測試任務的全部硬件，包括自動測試資源，用于產(chǎn)生激勵信號和測試分析響應信號，以及矩陣開關(guān)，通過相應開關(guān)的切換，實現(xiàn)激勵信號的加載以及響應信號的測試；所述自動測試資源通過總線集成到一起，并通過接口與矩陣開關(guān)及PC機連接，所述PC機配置有測試軟件，所述測試軟件通過總線控制自動測試資源輸出滿足要求的電源或信號，讀入被測電路板的輸出信號，同時通過總線控制矩陣開關(guān)使插座中相應的引腳類型與被測電路板的引腳相匹配，工作時，在測試軟件的數(shù)據(jù)庫中添加電路板的接口定義，系統(tǒng)自動切換插座各引腳功能，輸出符合要求的信號或電源，并將電路板的輸出口自動連接到自動測試資源的相應設備上，在軟件界面顯示電路板各輸出口的參數(shù)、波形。
[0005]所述自動測試資源包括有:
[0006]可擴展的電源模塊，包含程控電源，可輸出幅值可調(diào)的正、負電壓，用于加載到被測電路板的電源端；
[0007]可擴展的信號發(fā)生模塊，包含帶功率放大器的任意信號發(fā)生器和GP1板，所述任意信號發(fā)生器用于產(chǎn)生被測電路板所需要的模擬信號、數(shù)字信號，可分別輸出正弦波、方波、斜波、脈沖、三角波、高斯噪聲、偽隨機二進制序列、直流信號，還可輸出由用戶自定義小于IMSa的任意波形，自定義波形由用戶在PC機的軟件上繪制、生成后將波形參數(shù)傳輸至任意信號發(fā)生器使之輸出自定義波形，所述功率放大器可將任意信號發(fā)生器的輸出信號幅值放大，用于驅(qū)動被測電路板的相應器件，所述GP1板用于實現(xiàn)電路板數(shù)字電平的輸入讀取和輸出控制，輸出電路板的電平控制信號，以激勵和控制電路板工作，當任意信號發(fā)生器的通道數(shù)不能滿足被測電路板需求時或被測電路板需要輸入數(shù)字信號時，通過GP1板進行輸出信號的通道擴展；
[0008]可擴展的信號采集模塊，包含示波器、邏輯分析儀、數(shù)據(jù)采集卡，所述示波器用于監(jiān)測被測電路板上輸出的模擬、數(shù)字信號，所述邏輯分析儀用于連續(xù)不斷地采集被測電路的邏輯電平，并通過存儲和波形顯示直觀地呈現(xiàn)信號時序關(guān)系，分析電路中存在的通信問題，當被測電路板有多路模擬信號輸出、示波器模擬通道不足時，可通過所述數(shù)據(jù)采集卡擴展系統(tǒng)的模擬通道輸入口；
[0009]負載及接口電路，包含程控電子負載、通信接口電路，所述程控電子負載用于檢測被測電路板的電源性能，可通過編程模擬負載變化，動態(tài)測量被測設備的相關(guān)參數(shù)，所述通信接口電路用于輸出滿足被測電路板需求的電平信號，由各個通信模塊組成，每個模塊具有單一的功能；
[0010]條形碼掃描器，用于讀入被測電路板的類型，這樣系統(tǒng)將自動調(diào)用電路板所對應的接口定義數(shù)據(jù)庫，并通過開關(guān)矩陣切換插座引腳的連接，實現(xiàn)自動測試；
[0011]插座配置器，其一端連接到所述矩陣開關(guān)的列線，另一端連接至被測電路板的輸入/輸出接口，根據(jù)被測電路板接口特點，分配所需要的接口數(shù)量，配置接口的類型；
[0012]所述矩陣開關(guān)為可擴展的矩陣開關(guān)，主要是實現(xiàn)自動測試資源各設備與被測電路板之間的通道切換，包括以下四種功能:1)將所述程控電源輸出的電源自動加至被測電路板要求的針腳上；2)將所述任意信號發(fā)生器和GP1板上輸出的信號轉(zhuǎn)接至被測電路板要求的針腳上；3)將被測電路板輸出的信號轉(zhuǎn)接至所述信號采集模塊的相應測量通道上；4)為被測電路板提供所需的外接元件。
[0013]所述測試軟件包括更新或構(gòu)建新電路板數(shù)據(jù)庫時的添加新電路板功能，以及正常測試時的選擇電路板功能，其中，所述添加新電路板主要是指將電路板所需要的電源類型、輸入信號類型及特征、輸出信號類型及特征、電路板接口的定義、需要顯示的參數(shù)類型及方式寫入到數(shù)據(jù)庫中，生成對應的軟件模塊；而正常測試時，選擇相應的軟件模塊，系統(tǒng)自動配置矩陣開關(guān)、信號特征，自動選擇監(jiān)視設備，并在PC機軟件窗口中顯示相應參數(shù)數(shù)值和波形，主要過程如下:
[0014]I)按順序設置被測電路板的引腳，設置為輸入口或輸出口 ；
[0015]2)輸入口有四種類型，分別為電源、模擬信號、數(shù)字信號和通信信號，選擇后設置相應的參數(shù)；
[0016]3)輸出口可連接三種監(jiān)視設備，分別為示波器、邏輯分析儀和通信信號，選擇對象后，矩陣開關(guān)自動切換，使之連接到相應設備的輸入通道上；
[0017]4)設置好引腳的輸入/輸出參數(shù)后，設置顯示方式。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果:
[0019]1、擴充性強，在需要測試新電路板時，只需在軟件數(shù)據(jù)庫中添加接口參數(shù)；
[0020]2、通用性強，系統(tǒng)能測試150W以下多種類型的電路板；
[0021]3、自動化程度高，在軟件數(shù)據(jù)庫中選擇電路板型號后，測試過程由計算機進行控制，不需操作人員介入；
[0022]4、操作方便，測試時用戶只需在測控軟件界面上進行選擇、設置，不涉及到硬件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的軟件功能框圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的矩陣開關(guān)示意圖。

【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0027]如圖1至圖3所示，本實施例所述的通用電路板測試系統(tǒng),包括有測試機臺和測試軟件兩部分，其中，所述測試機臺用于完成測試任務的全部硬件，最大具有32 X 32矩陣，行線和列線分別可連接32路輸入、輸出信號。測試機臺中的所有硬件部分，可根據(jù)實際需求擴展或精簡。所述測試機臺包括自動測試資源和矩陣開關(guān)，所述自動測試資源包含可擴展的電源模塊、可擴展的信號發(fā)生模塊、可擴展的信號采集模塊、條形碼(二維碼)掃描器、插座配置器、負載及接口電路，用于產(chǎn)生激勵信號和測試分析響應信號。所述矩陣開關(guān)通過相應開關(guān)的切換，實現(xiàn)激勵信號的加載以及響應信號的測試。所述自動測試資源通過總線集成到一起，并通過接口與矩陣開關(guān)及PC機連接，所述PC機配置有測試軟件，所述測試軟件通過總線控制自動測試資源輸出滿足要求的電源或信號，讀入被測電路板的輸出信號，同時通過總線控制矩陣開關(guān)使插座中相應的引腳類型與被測電路板的引腳相匹配，工作時，在測試軟件的數(shù)據(jù)庫中添加電路板的接口定義，系統(tǒng)自動切換插座各引腳功能，輸出符合要求的信號或電源，并將電路板的輸出口自動連接到自動測試資源的相應設備上，在軟件界面顯示電路板各輸出口的參數(shù)、波形。
[0028]電源是測試系統(tǒng)的基本部件，復雜的自動測試系統(tǒng)通常需要多組電源。測試系統(tǒng)需要具有量程可調(diào)、啟停可控及狀態(tài)可檢測功能的直流電源。該電源主要負責給被測電路板供電，并且?guī)в卸搪?、過流過壓保護。程控電源可通過外部控制來設定輸出電壓、輸出電流的穩(wěn)壓、穩(wěn)流或穩(wěn)壓/穩(wěn)流的電源。測試機臺中的電源模塊包含三個獨立的、可分別輸出正、負電壓的程控電源，用于加載到被測電路板的電源端，可根據(jù)實際需要相應輸出功率、輸出電壓。
[0029]可擴展的信號發(fā)生模塊，包含帶功率放大器的任意信號發(fā)生器和GP1板。所述任意信號發(fā)生器用于產(chǎn)生被測電路板所需要的模擬信號、數(shù)字信號，可分別輸出正弦波、方波、斜波、脈沖、三角波、高斯噪聲、偽隨機二進制序列、直流等基本信號，還可輸出由用戶自定義小于IMSa的任意波形，自定義波形由用戶在PC機的軟件上繪制、生成后將波形參數(shù)傳輸至任意信號發(fā)生器使之輸出自定義波形。所述功率放大器可將任意信號發(fā)生器的輸出信號幅值放大至25Vp-p，用于驅(qū)動被測電路板的相應器件。所述GP1板用于實現(xiàn)電路板數(shù)字電平的輸入讀取和輸出控制，輸出電路板的電平控制信號，以激勵和控制電路板工作；通過電路板輸出I/O 口即測試系統(tǒng)輸入I/O 口讀取電路的輸出信號和工作狀態(tài)。測試機臺中的GP1板可輸出32路數(shù)字信號和2路模擬信號，當任意信號發(fā)生器的通道數(shù)不能滿足被測電路板需求時或被測電路板需要輸入數(shù)字信號時，通過GP1板進行輸出信號的通道擴展。
[0030]可擴展的信號采集模塊，包含示波器、邏輯分析儀、數(shù)據(jù)采集卡。所述示波器具有4通道10MHz的模擬輸入口和16通道的數(shù)字輸入口，可用來監(jiān)測被測電路板上輸出的模擬、數(shù)字信號。所述邏輯分析儀可連續(xù)不斷地采集被測電路的邏輯電平，并通過存儲和波形顯示直觀地呈現(xiàn)信號時序關(guān)系，分析電路中存在的通信問題，系統(tǒng)中的邏輯分析儀具有34通道邏輯輸入口，主要用于觀察、分析被測電路板輸出的通信信號的時序，也可用于觀察數(shù)字信號。所述數(shù)據(jù)采集卡具有40通道模擬輸入口，當被測電路板有多路模擬信號輸出、示波器模擬通道不足時，用于擴展系統(tǒng)的模擬通道輸入口?？筛鶕?jù)實際需要，擴充或精簡該部分的組成。
[0031]負載及接口電路，包含程控電子負載、通信接口電路。所述程控電子負載用于檢測被測電路板的電源性能，可以通過編程模擬負載變化，動態(tài)測量被測設備的相關(guān)參數(shù)；系統(tǒng)中的程控電子負載具有恒壓、恒流、恒阻的工作方式；程控電子負載靠內(nèi)部功率管的耗散功率消耗電能，能準確檢測出負載電壓，精確調(diào)整負載電流，同時可以模擬負載短路，模擬感性、阻性和容性負載及容性負載電流上升時間；可對程控電子負載本身進行過壓保護、過流保護、過功率保護、電壓反向和過溫保護，對被測設備進行過流保護、過功率保護、吃載電壓和低電壓保護；系統(tǒng)中的程控電子負載接到被測電路板的負載輸出端，吸收、消耗負載輸出端的電能。系統(tǒng)中的程控電子負載性能為150W，150V，20A ;程控電子負載內(nèi)置6位半的數(shù)字萬用表，用于測量程控電子負載端的輸出電壓、電流等；也可根據(jù)實際需要增、減、更換大功率電子負載。通信接口電路用于輸出滿足被測電路板需求的電平信號，由各個通信模塊組成，每個模塊具有單一的功能，如RS232-RS485的電平轉(zhuǎn)換，RS232-CAN的電平轉(zhuǎn)換等?？筛鶕?jù)被測電路板需要，增、減模塊的數(shù)量，選擇相應類型。所述通信接口電路用于輸出滿足被測電路板需求的電平信號，由各個通信模塊組成，每個模塊具有單一的功能，如RS232-RS485的電平轉(zhuǎn)換，RS232-CAN的電平轉(zhuǎn)換等；可根據(jù)被測電路板需要，增、減模塊的數(shù)量，選擇相應類型。
[0032]條形碼(二維碼)掃描器，用于讀入被測電路板的類型，這樣系統(tǒng)將自動調(diào)用電路板所對應的接口定義數(shù)據(jù)庫，并通過開關(guān)矩陣切換插座引腳的連接，實現(xiàn)自動測試。
[0033]所述插座配置器的一端連接到矩陣開關(guān)的列線，另一端連接至被測電路板的輸入/輸出接口，根據(jù)被測電路板接口特點，分配所需要的接口數(shù)量，配置接口的類型。
[0034]所述矩陣開關(guān)為可擴展的矩陣開關(guān)，包含有32X32矩陣，根據(jù)需要可擴展至48 X 32、48 X 48或64 X 32。所述矩陣開關(guān)主要是實現(xiàn)測試系統(tǒng)各設備與被測電路板之間的通道切換，主要有以下幾種功能:1)將程控電源輸出的電源自動加至被測電路板要求的針腳上；2)將任意信號發(fā)生器和GP1板上輸出的信號轉(zhuǎn)接至被測電路板要求的針腳上；3)將被測電路板輸出的信號轉(zhuǎn)接至數(shù)據(jù)采集卡、示波器和邏輯分析儀等自動測試設備的適當測量通道上；4)為被測電路板提供必要的外接元件，如電子負載等。
[0035]通用電路板測試系統(tǒng)的全部功能都通過測試軟件控制測試機臺實現(xiàn)。所述測試軟件包括更新或構(gòu)建新電路板數(shù)據(jù)庫時的添加新電路板功能，以及正常測試時的選擇電路板功能。所述添加新電路板主要是指將電路板所需要的電源類型、輸入信號類型及特征、輸出信號類型及特征、電路板接口的定義(包含引腳順序、屬性等)、需要顯示的參數(shù)類型及方式等寫入到數(shù)據(jù)庫中，生成對應的軟件模塊。而正常測試時，選擇相應的軟件模塊，系統(tǒng)自動配置矩陣開關(guān)、信號特征，自動選擇監(jiān)視設備，并在PC機軟件窗口中顯示相應參數(shù)數(shù)值和波形。主要過程如下:
[0036]I)按順序設置被測電路板的引腳，設置為輸入口或輸出口 ；
[0037]2)輸入口有四種類型，分別為電源、模擬信號、數(shù)字信號和通信信號，選擇后設置相應的參數(shù)，如電源的電壓值、模擬信號的波形及特征、數(shù)字信號的頻率、通信信號的電平等;
[0038]3)輸出口可連接三種監(jiān)視設備，分別為示波器、邏輯分析儀和通信信號，選擇對象后，矩陣開關(guān)自動切換，使之連接到相應設備的輸入通道上；
[0039]4)設置好引腳的輸入/輸出參數(shù)后，設置顯示方式。
[0040]以上所述之實施例子只為本發(fā)明之較佳實施例，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種通用電路板測試系統(tǒng)，其特征在于:包括有測試機臺和測試軟件兩部分，其中，所述測試機臺用于完成測試任務的全部硬件，包括自動測試資源，用于產(chǎn)生激勵信號和測試分析響應信號，以及矩陣開關(guān)，通過相應開關(guān)的切換，實現(xiàn)激勵信號的加載以及響應信號的測試；所述自動測試資源通過總線集成到一起，并通過接口與矩陣開關(guān)及PC機連接，所述PC機配置有測試軟件，所述測試軟件通過總線控制自動測試資源輸出滿足要求的電源或信號，讀入被測電路板的輸出信號，同時通過總線控制矩陣開關(guān)使插座中相應的引腳類型與被測電路板的引腳相匹配，工作時，在測試軟件的數(shù)據(jù)庫中添加電路板的接口定義，系統(tǒng)自動切換插座各引腳功能，輸出符合要求的信號或電源，并將電路板的輸出口自動連接到自動測試資源的相應設備上，在軟件界面顯示電路板各輸出口的參數(shù)、波形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用電路板測試系統(tǒng)，其特征在于，所述自動測試資源包括有: 可擴展的電源模塊，包含程控電源，可輸出幅值可調(diào)的正、負電壓，用于加載到被測電路板的電源端； 可擴展的信號發(fā)生模塊，包含帶功率放大器的任意信號發(fā)生器和GP1板，所述任意信號發(fā)生器用于產(chǎn)生被測電路板所需要的模擬信號、數(shù)字信號，可分別輸出正弦波、方波、斜波、脈沖、三角波、高斯噪聲、偽隨機二進制序列、直流信號，還可輸出由用戶自定義小于IMSa的任意波形，自定義波形由用戶在PC機的軟件上繪制、生成后將波形參數(shù)傳輸至任意信號發(fā)生器使之輸出自定義波形，所述功率放大器可將任意信號發(fā)生器的輸出信號幅值放大，用于驅(qū)動被測電路板的相應器件，所述GP1板用于實現(xiàn)電路板數(shù)字電平的輸入讀取和輸出控制，輸出電路板的電平控制信號，以激勵和控制電路板工作，當任意信號發(fā)生器的通道數(shù)不能滿足被測電路板需求時或被測電路板需要輸入數(shù)字信號時，通過GP1板進行輸出信號的通道擴展； 可擴展的信號采集模塊，包含示波器、邏輯分析儀、數(shù)據(jù)采集卡，所述示波器用于監(jiān)測被測電路板上輸出的模擬、數(shù)字信號，所述邏輯分析儀用于連續(xù)不斷地采集被測電路的邏輯電平，并通過存儲和波形顯示直觀地呈現(xiàn)信號時序關(guān)系，分析電路中存在的通信問題，當被測電路板有多路模擬信號輸出、示波器模擬通道不足時，可通過所述數(shù)據(jù)采集卡擴展系統(tǒng)的模擬通道輸入口； 負載及接口電路，包含程控電子負載、通信接口電路，所述程控電子負載用于檢測被測電路板的電源性能，可通過編程模擬負載變化，動態(tài)測量被測設備的相關(guān)參數(shù)，所述通信接口電路用于輸出滿足被測電路板需求的電平信號，由各個通信模塊組成，每個模塊具有單一的功能； 條形碼掃描器，用于讀入被測電路板的類型，這樣系統(tǒng)將自動調(diào)用電路板所對應的接口定義數(shù)據(jù)庫，并通過開關(guān)矩陣切換插座引腳的連接，實現(xiàn)自動測試； 插座配置器，其一端連接到所述矩陣開關(guān)的列線，另一端連接至被測電路板的輸入/輸出接口，根據(jù)被測電路板接口特點，分配所需要的接口數(shù)量，配置接口的類型； 所述矩陣開關(guān)為可擴展的矩陣開關(guān)，主要是實現(xiàn)自動測試資源各設備與被測電路板之間的通道切換，包括以下四種功能:1)將所述程控電源輸出的電源自動加至被測電路板要求的針腳上；2)將所述任意信號發(fā)生器和GP1板上輸出的信號轉(zhuǎn)接至被測電路板要求的針腳上；3)將被測電路板輸出的信號轉(zhuǎn)接至所述信號采集模塊的相應測量通道上；4)為被測電路板提供所需的外接元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用電路板測試系統(tǒng)，其特征在于:所述測試軟件包括更新或構(gòu)建新電路板數(shù)據(jù)庫時的添加新電路板功能，以及正常測試時的選擇電路板功能，其中，所述添加新電路板主要是指將電路板所需要的電源類型、輸入信號類型及特征、輸出信號類型及特征、電路板接口的定義、需要顯示的參數(shù)類型及方式寫入到數(shù)據(jù)庫中，生成對應的軟件模塊；而正常測試時，選擇相應的軟件模塊，系統(tǒng)自動配置矩陣開關(guān)、信號特征，自動選擇監(jiān)視設備，并在PC機軟件窗口中顯示相應參數(shù)數(shù)值和波形，主要過程如下: 1)按順序設置被測電路板的引腳，設置為輸入口或輸出口； 2)輸入口有四種類型，分別為電源、模擬信號、數(shù)字信號和通信信號，選擇后設置相應的參數(shù)； 3)輸出口可連接三種監(jiān)視設備，分別為示波器、邏輯分析儀和通信信號，選擇對象后，矩陣開關(guān)自動切換，使之連接到相應設備的輸入通道上； 4)設置好引腳的輸入/輸出參數(shù)后，設置顯示方式。
【文檔編號】G01R31/28GK104345262SQ201410583840
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】孫道宗, 趙祚喜, 俞龍 , 姜晟 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學