基于PXI總線的低頻電路板測試系統(tǒng)設(shè)計

李陽+李璐瓊+薛若玉

摘 要：為了滿足某型低頻電路板批生產(chǎn)測試需求，設(shè)計了基于PXI總線的低頻電路板測試系統(tǒng)；分別對該測試系統(tǒng)的組成和工作原理進(jìn)行了闡述，進(jìn)一步分析了其軟件設(shè)計方法和硬件組成設(shè)計；該測試系統(tǒng)使用PXI總線，綜合數(shù)字萬用表卡、示波器卡等多種PXI模塊，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計方法，軟件采用NI公司的LabWindows/CVI開發(fā)，該測試系統(tǒng)能夠全面、準(zhǔn)確、自動地對低頻電路板進(jìn)行測試，測試結(jié)果正確可靠；經(jīng)過實踐證明，該測試系統(tǒng)可實現(xiàn)低頻電路板的自動化測試，工作穩(wěn)定、可靠，能夠很好地滿足某型低頻電路板的測試需求。

關(guān)鍵詞：低頻電路板；PXI總線；自動測試

中圖分類號：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.16.097

0 引言

現(xiàn)如今，科學(xué)技術(shù)日益進(jìn)步，生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，利用高精度技術(shù)的電路板發(fā)展迅速，不可避免的對電路板的測試要求就更高。以往傳統(tǒng)通過測試人員手動操作各種電路探針進(jìn)行電路板測試的方法，開發(fā)周期長、效率低、易出錯。不難看出，PXI總線虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢明顯，它的性能和效率高，擴(kuò)展性強(qiáng)，還有無縫集成的特點，事實上，如果將此技術(shù)應(yīng)用到測試系統(tǒng)中，產(chǎn)品的成本將會大大降低，其開發(fā)速度也將顯著提高，并且能提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性及可靠性。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

測試系統(tǒng)對被測電路板首先進(jìn)行靜態(tài)電阻測試，測試全部合格后，按照程序設(shè)定的時序通過控制矩陣開關(guān)切換被測電路板，對電路板按照設(shè)定的加電順序進(jìn)行加電，然后通過控制電路輸出對電路板施加激勵信號，同時通過工控機(jī)、信號調(diào)理單元、信號接口、數(shù)據(jù)采集板卡、調(diào)理、采集、分析、整理、存儲、顯示電路板的各種測試參數(shù)信號和曲線，測試結(jié)束后按照順序斷掉電源。測試系統(tǒng)組成框圖見圖1所示。

低頻電路板測試系統(tǒng)主要由測控單元、信號調(diào)理單元、電源單元、探針夾具組成。測控單元采用基于PXI總線的機(jī)箱、控制器及模塊化測試儀器，充分發(fā)揮了PXI總線的優(yōu)勢，為準(zhǔn)確、快速的單板性能測試提供硬件保障。信號調(diào)理單元由信號調(diào)理板、開關(guān)板組成。電源單元由2臺程控電源組成。探針夾具是電路板的測試接口，能夠?qū)﹄娐钒宓膯伟鍫顟B(tài)進(jìn)行裝夾。

對于測試軟件的開發(fā)，一般會選擇NI公司的LabWindows/CVI開發(fā)環(huán)境，以虛擬儀器為背景，利用軟件編程，對硬件進(jìn)行資源分配和利用，最大程度的發(fā)揮硬件設(shè)備的功效，是系統(tǒng)得到擴(kuò)展，其可重用性和通用性更強(qiáng)。簡單來說，測試系統(tǒng)軟件內(nèi)容設(shè)計豐富，而在操作時也直觀明了。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

測試系統(tǒng)采用以PXI嵌入式控制器為核心的PXI總線測試平臺，由數(shù)字萬用表卡、示波器卡、I/O卡、信號調(diào)理板、開關(guān)板、程控電源、探針夾具組成。

PXI嵌入式控制器選用NI公司的PXI-8840高性能控制器；數(shù)字萬用表卡選用NI公司PXI-4065數(shù)字萬用表模塊，用于電壓、電流和電阻等測試；示波器卡選用NI公司PXI-5114示波器卡，用于電路板信號測量；I/O卡選用NI公司PXI-6509，用于系統(tǒng)的開關(guān)切換控制、電路板測試的激勵信號；開關(guān)板主要用于信號切換和電源切換；程控電源選用Agilent公司雙通道可編程直流電源E3646A 2臺，提供電路板測試所需的+5V、+3.3V、-5V、-9V直流電壓；探針夾具通過探針精確接觸電路板上轉(zhuǎn)接板的鍵合點或電路板上焊盤，測試鍵合點和焊盤上信號。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

軟件是整個測試系統(tǒng)的核心，所有測試的功能和目的都是通過軟件來完成的。系統(tǒng)測試軟件采用NI公司LabWindows/CVI進(jìn)行開發(fā)。根據(jù)低頻電路板的測試需求，系統(tǒng)測試軟件包括自檢模塊、自動測試模塊和調(diào)試測試模塊。自檢模塊在程序啟動時對電源狀態(tài)、板卡初始化狀態(tài)進(jìn)行快速自檢，然后進(jìn)入功能自檢，完成各板卡的功能完整性檢查。自動測試模塊根據(jù)測試人員在人機(jī)交互界面中選擇的電路板具體型號，載入相應(yīng)測試配置文件，自動完成電路板測試工作，可用于批量生產(chǎn)的出廠測試。調(diào)試測試模塊用于對電路板進(jìn)行單項測試，確定故障位置，可用于電路板故障定位。系統(tǒng)測試軟件的流程如圖3所示。

22910801009015測試軟件主界面如圖4所示。導(dǎo)通性測試用于測試電路板+5V、+3.3V、-5V、-9V等接線端子的導(dǎo)通性，電壓測試完成電路板正壓線性穩(wěn)壓器的輸出電壓和負(fù)壓線性穩(wěn)壓器的輸出電壓測試，譯碼器輸出測試用于電路板三選八譯碼器的輸出測試。

4 結(jié)束語

本文基于PXI總線的虛擬儀器技術(shù)設(shè)計并實現(xiàn)了低頻電路板測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)低頻電路板自動化測試，以及故障定位，大大提高了生產(chǎn)線人員工作效率，極大地保障了低頻電路板生產(chǎn)交付，具有很高的應(yīng)用價值。