單片機(jī)在線測(cè)試系統(tǒng)

1　引 言

　　在線測(cè)試是一種新穎的電子測(cè)量技術(shù)。在調(diào)試維修印刷電路板時(shí)，往往需要測(cè)量印刷電路板上的電阻或電容值。傳統(tǒng)的做法是焊開元件再測(cè)量，以避免受板上其他元件的影響。這不僅麻煩，測(cè)試速度低，甚至可能損傷印刷板和元件。為此，我們采用“電隔離”技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種用單片機(jī)控制的電阻電容在線測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)無需焊開元件便可直接在印刷板上測(cè)量各元件的參數(shù)，即保持了印刷板和元件的完善無損，又大大提高了測(cè)試速度。

2　系統(tǒng)組成

單片機(jī)電阻電容在線測(cè)試系統(tǒng)原理如圖1所示。　　　　　

　　為了實(shí)現(xiàn)電阻電容在線測(cè)試過程的自動(dòng)化，由8031單片機(jī)、2732EPROM、鎖存器和8155擴(kuò)展器構(gòu)成控制部分；為了拓寬測(cè)試范圍，系統(tǒng)設(shè)置了自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程；為了進(jìn)一步提高測(cè)試精度，采用了軟件抗干擾措施。

3　電阻在線測(cè)試原理

電阻—電壓轉(zhuǎn)換電路原理如圖2所示。

　　圖中Rx是印刷板上的待測(cè)電阻，R1和R2是Rx兩端旁路的等效電阻，Uref為基準(zhǔn)電壓，Rx為基準(zhǔn)電阻。測(cè)試時(shí)用三根測(cè)試筆，其中一根將R1和R2的接點(diǎn)接地；第二根將Rx與R1的接點(diǎn)接至運(yùn)算放大器的反相輸入端；第三根將Rx與R2的接點(diǎn)接至運(yùn)算放大器的輸出端。由圖2不難看到：根據(jù)理想運(yùn)算放大器的“虛短”原理，R1上的電壓為零，因而沒有電流通過；又根據(jù)深度電壓負(fù)反饋時(shí)其輸出電阻為零的特征，作為負(fù)載電阻R2的數(shù)值大小，不會(huì)影響其輸出電壓Ur。
　　由圖2得Ur＝－Uref Rx／Rx　　
　　可見在基準(zhǔn)電壓Uref和基準(zhǔn)電阻Rx確定后，Ur只取決于Rx，而與R1與R2旁路電阻均無關(guān)，即對(duì)R2實(shí)現(xiàn)了“電隔離”。這就將印刷電路板上的被測(cè)電阻Rx直接轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出電壓Ur。為了擴(kuò)大測(cè)量范圍，引進(jìn)了基準(zhǔn)電阻Rr1～Rr4和相應(yīng)的開關(guān)S1～S4來轉(zhuǎn)換量程，如圖3所示。單片機(jī)根據(jù)Rx選擇合適的Rr，通過控制S1～S4自動(dòng)轉(zhuǎn)化量程。若選用高精度的運(yùn)算放大器（如OP07等），可以進(jìn)一步提高測(cè)量精度。為了減少R2的影響，輸出級(jí)采用T1和T2復(fù)合管組成的射級(jí)輸出器，可進(jìn)一步減小輸出電阻，并為R2提供所需的電流。為了減小接觸電阻的影響，三根測(cè)試筆均用雙線結(jié)構(gòu)，將通電流的導(dǎo)線（圖3中用粗T1線表示）和測(cè)電壓的導(dǎo)線（圖3中細(xì)線）分開。理論和實(shí)踐都指出：在測(cè)量小電阻時(shí)，這種測(cè)試能有效地提高測(cè)試精度。