單板硬件信號測量規(guī)范7.3.1基準(zhǔn)電路 測試說明： 電壓基準(zhǔn)源分為并聯(lián)型和串聯(lián)穩(wěn)壓型。并聯(lián)型基準(zhǔn)主要是利用半導(dǎo)體結(jié)的正負(fù)溫度特性，通過設(shè)計(jì)一定的間隙電壓下，其溫度系數(shù)最小。一般的間隙電壓有2.5V,1.24V，1.225V等。2.5V我司主要推薦使用39110268AZ431&HA17431H2.5V-1%-SOT-23。1.24V主要使用39110272AZ431L&LMV4311.24V-0.5%-SOT-23。1.225V主要采用39110217LM4041&TS40411.225-0.5%-SOT-23。串聯(lián)穩(wěn)壓型，其結(jié)構(gòu)同電壓調(diào)整器類似，其內(nèi)部一般也需要一個(gè)基準(zhǔn)源，外部有高精度的反饋網(wǎng)絡(luò)。由于一般要采用特殊的工藝，制程較復(fù)雜，價(jià)格較貴。此基準(zhǔn)能做到高精度，低溫度系數(shù)。主要用于高精度和低溫漂的場合。串聯(lián)型基準(zhǔn)主要采用2.5V，2.048V基準(zhǔn)。SOT-23封裝是以后主要封裝，3~5年內(nèi)基本不會淘汰。我司推薦ADR380&MAX60212.5V(2.048V)-0.24%-SOT-23-25ppm/CMax基準(zhǔn)電路典型電路如下：電壓基準(zhǔn)在不同的單板中應(yīng)用的要求不同，有些單板（如SCU），迫于成本的壓力，有電壓基準(zhǔn)軟件校準(zhǔn)功能，可以使用精度較低的芯片。1）基準(zhǔn)電壓應(yīng)根據(jù)模擬量測量精度要求調(diào)節(jié)其允許誤差范圍，同時(shí)應(yīng)該參考基準(zhǔn)源的精度。沒有特別說明，直流電壓基準(zhǔn)輸出誤差小于1％處理。對于有軟件校準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)功能的電路，電壓基準(zhǔn)輸出誤差可適當(dāng)放寬，控制在5％以內(nèi)。2）基準(zhǔn)電壓應(yīng)穩(wěn)定。用示波器測量電壓基準(zhǔn)輸出波形，不應(yīng)該出現(xiàn)低頻振蕩現(xiàn)象。3）基準(zhǔn)電壓應(yīng)具有一定程度的抗擾性，否則會由于外部干擾引起基準(zhǔn)變化，在整個(gè)工作電壓范圍內(nèi)，輸出誤差小于1％。 測試方法：1.在額定輸入電壓使用萬用表測試基準(zhǔn)電壓輸出點(diǎn)的電壓，判斷其是否在誤差允許范圍內(nèi)。2.單板要求的工作電壓范圍內(nèi)變化，使用示波器測試基準(zhǔn)電壓輸出是否存在低頻振蕩現(xiàn)象。下圖為低頻振蕩的波形。3.在單板要求的工作電壓范圍內(nèi)變化，測試基準(zhǔn)輸出電壓。 判定標(biāo)準(zhǔn)：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例：案例1比較基準(zhǔn)電壓不準(zhǔn)問題在EV2000-220KW變頻器初樣功能板調(diào)測時(shí)發(fā)現(xiàn)3.15V過流比較基準(zhǔn)輸出嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值且正負(fù)不對稱。在應(yīng)用中，3.15V基準(zhǔn)是由TL431加運(yùn)放形成的，其電路原理圖如下：在初樣設(shè)計(jì)時(shí)，上圖中的運(yùn)放U2為LM358，該器件對電源紋波的抑制能力較差。上圖中，±15V電源由開關(guān)頻率約為40kHz的單端反激型電源提供，其中+15V為主反饋繞組，-15V為最簡單的二極管加電容形成整流濾波得到。這樣電源的-15V紋波較大，對電源紋波抑制能力差的運(yùn)放會使其輸出有較大的紋波。而過流比較基準(zhǔn)電壓要求精度高，此處用LM358輸出作基準(zhǔn)便不能滿足要求了。為了確定是否-15V電壓紋波引起運(yùn)放輸入偏離設(shè)計(jì)值，特此對-15V電源作了處理：斷開反激電源的-15V整流二極管，外用直流穩(wěn)壓電源對單板施加-15V電源，結(jié)果LM358的輸出很穩(wěn)定。說明LM358輸出的紋波和正負(fù)基準(zhǔn)的不稱性是由-15V的紋波電壓引起。不改變電路結(jié)構(gòu)，把LM358更換為電源紋波抑制能力強(qiáng)的運(yùn)放TL082后，電路滿足設(shè)計(jì)要求，如上圖所示。對電源紋波電壓較大和要求運(yùn)放輸出精度較高的場合，選用對電源紋波抑制能力強(qiáng)且頻率響應(yīng)快的運(yùn)放。案例1基準(zhǔn)震蕩問題【問題描述】基準(zhǔn)電源部分中輸出的電壓bref,vref和iref的紋波電壓過大,沒有滿足單板測試規(guī)范<1%的指標(biāo),其中BREF波形嚴(yán)重變形.具體波形如下：【原因分析】基準(zhǔn)源的容性負(fù)載問題，容易引起震蕩。在器件資料中描述了帶容性負(fù)責(zé) 的穩(wěn)定性邊界條件。如下所示：在A，B線以下的區(qū)域都是易震蕩的區(qū)域?！窘鉀Q措施】431基準(zhǔn)電路的輸出端加了0。1UF的電容C239,該電容引起了基準(zhǔn)。通過把0.1uf濾波電容去掉，降低了電容的取值，現(xiàn)在為0.01uf，使其遠(yuǎn)離震蕩的邊界上。HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.2看門狗電路 測試說明：電路原理詳見電路原理圖審查部分。本測試項(xiàng)主要是看門狗的關(guān)鍵信號測量。1)/RESET信號的寬度應(yīng)該滿足單板所有器件復(fù)位的要求，如果沒有特別說明，該復(fù)位脈沖寬度在160~280ms之間。在電源電壓小于1.25V或/MR電平由低到高時(shí)，其/RESET會輸出約200ms的復(fù)位脈沖，該復(fù)位脈沖寬度在160~280ms之間。2)喂狗信號WDI的輸入應(yīng)在1.00~2.25s之間，在最小間隔1.00s內(nèi)必須有電平輸入變換，否則會引起輸出復(fù)位脈沖。喂狗脈沖最小寬度為50納秒，輸入低電平小于0.8V，輸入高電平大于3.5V，輸入電流為50uA（最大150uA）；喂狗信號與軟件功能相關(guān)，如果測試時(shí)代碼未完成，可以不測。3）復(fù)位信號的波形，復(fù)位脈沖的寬度應(yīng)保證所有的有復(fù)位端的芯片都能可靠復(fù)位；低電平小于0.4，高電平大于Vcc-1.5；復(fù)位信號的低電平毛刺≤900mV，高電平毛刺≤1.5V。例如下圖為SCU單板測試時(shí)的波形， 測試方法：1.測試上電復(fù)位信號；2.對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)地址總線進(jìn)行人為干擾，如用鐵片干擾單板地址/數(shù)據(jù)線，使地址/數(shù)據(jù)線瞬間短路，造成程序跑飛，致使看門狗電路產(chǎn)生復(fù)位信號；用示波器捕捉產(chǎn)生的復(fù)位信號，分析復(fù)位信號的質(zhì)量；也可以手動修改軟件不給看門狗喂狗，導(dǎo)致看門狗自復(fù)位，此時(shí)查看復(fù)位信號的質(zhì)量。3.如單板具有手動復(fù)位開關(guān)，使用手動復(fù)位開關(guān)測試手動復(fù)位時(shí)電路產(chǎn)生的復(fù)位信號；4.對于有后臺復(fù)位功能的單板，通過后臺下復(fù)位命令，測試后臺復(fù)位功能；5.測試波形如下圖所示。序號端口波形備注1/RST高電平為4.68V，低電平0.15V，高電平毛刺小于1.5V，低電平毛刺小于0.9V。脈沖寬度為196ms。符合要求判定標(biāo)準(zhǔn)：符合測試說明，合格；否則，不合格。 參考案例：案例1看門狗定時(shí)不當(dāng)?shù)膯栴} SDA中試測試時(shí)發(fā)現(xiàn)有一塊板在執(zhí)行“取校驗(yàn)和”命令時(shí)會熱啟動，而其他板則能正常執(zhí)行。SDA采用ADM705看門狗芯片，它的看門狗定時(shí)時(shí)間典型值是1.6秒，但最小值為低至1.0秒，最大值高至2.25秒。 檢查此塊SDA上的ADM705的看門狗定時(shí)時(shí)間是1.1秒，正好接近下限值。而“取校驗(yàn)和”命令的執(zhí)行時(shí)間為1.18秒左右。執(zhí)行此命令的時(shí)間已經(jīng)超過了看門狗的定時(shí)時(shí)間，看門狗超時(shí)復(fù)位了。由于此命令是開發(fā)人員的調(diào)試命令，很少使用，而開發(fā)板的看門狗芯片定時(shí)時(shí)間又正好都在1.5～1.7秒內(nèi)，所以問題直到中試階段小批量試制時(shí)才暴露出來。在“取校驗(yàn)和”命令里增加一條喂狗命令。并重新測試了所有程序的喂狗頻率，保證喂狗間隔時(shí)間在0.8秒以內(nèi)。HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.3時(shí)鐘電路 測試說明：時(shí)鐘電路為CPU、通信電路、串行移位、日歷芯片等提供時(shí)鐘信號，保持或保證電路的正常工作。時(shí)鐘晶體頻率、起振時(shí)間、電容選取，符合芯片資料要求。由于使用內(nèi)部振蕩器時(shí)，與外接晶體和電容構(gòu)成的諧振電路，XTAL1是內(nèi)部反相器的輸入，XTAL2是內(nèi)部反相器的輸出，因此測試時(shí)應(yīng)該測試XTAL2端的波形。如圖所示：測試注意點(diǎn)：1．對于CPU時(shí)鐘電路，僅測試其頻率是否與設(shè)計(jì)一致，2.對于通訊用時(shí)鐘電路，測試通訊用時(shí)鐘的CLK和地引腳之間的波形。 1）信號頻率應(yīng)該滿足要求； 2）波形質(zhì)量要求如下，高過沖低過沖低電平毛刺高電平毛刺時(shí)鐘信號≤1.5V≤1.0V≤1.0V≤1.5V3.對于邊沿觸發(fā)的電路，應(yīng)該測試其上升沿和下降沿的時(shí)間，是否滿足電路要求。詳見案例1。4．如果時(shí)鐘電路由分離元件或其它IC構(gòu)成，還應(yīng)測試其時(shí)鐘偏移，即頻率誤差，防止競爭冒險(xiǎn)； 測試方法：測試時(shí)鐘信號的頻率，波形質(zhì)量是否滿足測試說明。 判定標(biāo)準(zhǔn)：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例：案例1：時(shí)鐘電路輸出端的濾波電路“B1M61C1電路原理圖”對所提交樣板進(jìn)行了修改——在時(shí)鐘電路（如下圖所示）的輸出端CP加上了R26和C18。之后的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)在控制母排過壓和欠壓時(shí)，5個(gè)繼電器總是同時(shí)動作，完全不符合該電路板所設(shè)計(jì)的功能要求。（注：5個(gè)繼電器正確的動作邏輯應(yīng)為——依次動作。）在查閱了器件資料，并對B1M61C1板的原理圖進(jìn)行分析后，原因定位如下： 在B1M61C1板上，時(shí)鐘電路的輸出端CP，連接在雙向移位寄存器74HC194的時(shí)鐘端CLK，作為74HC194工作的時(shí)鐘信號，并且74HC194是在時(shí)鐘信號的上升沿進(jìn)行移位操作的。資料顯示，雙向移位寄存器74HC194正常工作時(shí)，其時(shí)鐘信號的上升時(shí)間要求為400nS。但實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：在降壓硅鏈控制板時(shí)鐘電路輸出端CP加上R26和C18后，其輸出波形的上升沿明顯變緩，上升時(shí)間也由原來的略小于400nS，增大到接近2000nS。所以，當(dāng)74HC194在時(shí)鐘的上升沿進(jìn)行移位操作時(shí)，因時(shí)鐘信號CLK上升沿明顯變緩（原上升沿寬度的5倍以上），則在同一個(gè)上升沿內(nèi)所移的位數(shù)將大大增加，從而造成多個(gè)繼電器同時(shí)動作，導(dǎo)致B1M61C1整個(gè)電路工作失效。HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.4ID電路 測試說明：ID信號即為單板的板位信號，一般用來作通訊地址譯碼選擇、單板類型選擇、波特率選擇、硬件電路的控制等，典型ID信號在母板上懸空或接GND，所以在單板上需作處理，ID典型電路 測試方法：1示波器探頭的信號端接觸在IDout端，探頭地接觸在該信號的地線上，觀察其波形，當(dāng)PCB布線比較長時(shí)，同時(shí)測試下一級芯片的輸入端。該信號不能有毛刺，電平要滿足要求，否則不合格；2.在撥碼開關(guān)處于ON/OFF時(shí)分別測試IDout的波形，觀測是否有毛刺等現(xiàn)象；3.連續(xù)開關(guān)單板的電源，并測試IDout的輸出電平是否有被鉗位的現(xiàn)象。 判定標(biāo)準(zhǔn)：1．撥碼開關(guān)閉合時(shí)，VIDout<0.8V，保證輸入低電平有效，否則不合格，為嚴(yán)重問題；2．關(guān)于信號波形，低電平電平紋波或毛刺應(yīng)滿足：－120～50mV，否則不合格，為嚴(yán)重問題；3.開關(guān)單板的電源輸入5次，IDout的輸出電平不能有被鉗位的現(xiàn)象，否則不合格，為嚴(yán)重問題。 參考案例：無HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.5分壓電路 測試說明：分壓電路是采樣電路的一個(gè)基本電路，如模擬量直流電壓的采樣，由于遠(yuǎn)大于電源電壓或A/D芯片的工作電壓，因此需要分壓電路，將較高的被測電壓按線性分壓后，送入A/D芯片，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，從而完成被測量的采樣。 電路分壓比、輸出電壓精度需滿足設(shè)計(jì)要求。 測試方法：1.在輸入電壓穩(wěn)定時(shí)，分壓電路的輸出端電壓也應(yīng)該是穩(wěn)定的。在輸入端輸入一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓（對于交流電路應(yīng)輸入標(biāo)準(zhǔn)正弦波），使用萬用表或示波器測量分壓電路的輸出電壓，其幅值也應(yīng)穩(wěn)定。2.在第1步的基礎(chǔ)上，計(jì)算其分壓比是否滿足測量精度的要求。3.使輸入電壓線性變化（線性上升或下降），測量分壓電路的輸出端電壓是否與輸入電壓同步變化。使用雙通道示波器，通道1測試輸入電壓，通道2測試分壓電路輸出端，時(shí)間軸分度設(shè)置一致，電壓軸按照電路設(shè)計(jì)的分壓比進(jìn)行設(shè)置，示波器上看到的二者變化趨勢應(yīng)一致，調(diào)節(jié)兩個(gè)通道的波形，二者應(yīng)能夠重合，否則說明分壓電路有一定誤差，應(yīng)分析原因。4.對于交流電路，還應(yīng)該改變交流頻率進(jìn)行測試。保持輸入電壓幅值恒定，在頻率允許范圍內(nèi)變化頻率，輸入端的波形與分壓電路輸出端的波形應(yīng)一致，不能有相位差，否則說明分壓電路的濾波存在超前或滯后。 判定標(biāo)準(zhǔn)：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例：無HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.6IIC電路 測試說明：IIC通訊線一般由3根信號線組成，SCL,SDA和WP。WP為寫保護(hù)控制位。SCL，SDA電平時(shí)序（在At91RM9200中對應(yīng)TWD和TWCK信號）符合芯片資料要求。每次傳輸以START狀態(tài)開始，以STOP狀態(tài)停止。當(dāng)時(shí)鐘線SCL為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線SDA由高電平跳變?yōu)榈碗娖蕉x為“開始”信號；當(dāng)SCL線為高電平時(shí)，SDA線發(fā)生低電平到高電平的跳變?yōu)椤敖Y(jié)束”信號（見下圖）。StartStartStop2.上升沿、下降沿、高電平持續(xù)時(shí)間、低電平，要求如下：上升沿下降沿高過沖低過沖低電平毛刺高電平毛刺串行數(shù)據(jù)（100KHz）≤1000ns≤1000ns≤2.0V≤2.0V≤1.4V≤1.4V串行數(shù)據(jù)（400KHz）≤300ns≤300ns≤2.0V≤2.0V≤1.4V≤1.4V3.串行數(shù)據(jù)線應(yīng)串入上拉電阻，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。一般來說100KHz需要10K耦上拉電阻，400KHz需要2K耦上拉電阻。 測試方法：使用示波器查看SCL、SDA、WP信號，分析波形質(zhì)量以及操作時(shí)序。 判定標(biāo)準(zhǔn)： 符合測試說明，合格；否則不合格。 參考案例：HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.7有效值電路 測試說明：交流信號如交流電壓、交流電流等需要經(jīng)過有效值變換電路變換為有效值后，進(jìn)行交流電壓、交流電流的采樣。交流信號的有效值變換電路一般采用有效值轉(zhuǎn)換芯片AD637，該芯片將輸入的交流電壓有效值轉(zhuǎn)換為一個(gè)成正比關(guān)系的直流電壓信號，以便進(jìn)行A/D或V/F變換。線性度和轉(zhuǎn)換誤差應(yīng)該滿足采樣電路要求。如果無特別說明，線性度和轉(zhuǎn)換誤差不超過1％ 測試方法：1.在信號輸入端輸入標(biāo)準(zhǔn)正弦波，幅值變化在0~4V（有效值），每輸入一個(gè)幅值穩(wěn)定的正弦波，在有效值變換電路的輸出端測試其輸出電壓，最后計(jì)算其線性度和轉(zhuǎn)換誤差。2.使輸入端接0V，測試輸出端的電壓，判斷Pin_offst端的電阻是否有效和滿足要求。3.在信號輸入端施加有效值為1.5Vac的其它頻率（45~65Hz）的正弦波信號，測試直流電壓輸出端RMSOUT的電壓是否隨頻率變化。 判定標(biāo)準(zhǔn)：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例： 無HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.8平均值電路 測試說明：為了降成本，在一些低成本產(chǎn)品中，我們采用平均值電路，將交流信號變成直流信號，以便進(jìn)行A/D或V/F變換。典型電路如下：圖：有效值轉(zhuǎn)換電路典型應(yīng)用該電路主要分為兩個(gè)部分，前一部分用于將輸入的交流信號阻隔成單方向的放大的信號。Vin波形如下：當(dāng)輸入信號為正時(shí)，二極管1導(dǎo)通。計(jì)算如下：Vin/R199＝－Vout/（R200＋R197）Vout＝－Vin×（R200＋R197）/R199其中其中R199、R197和R200為15K。所以Vout＝－2Vin。當(dāng)輸入信號為負(fù)時(shí)，二極管2導(dǎo)通。Vout＝0Vout波形如下，后一部分主要有一個(gè)加法器和電容濾波，將輸入信號整成接近直流的信號。加法器計(jì)算如下：V1/R198＋V1/R196＝－Vout/R195其中其中R198、R196和R195為15K。所以Vout＝－（V1＋V2）所以經(jīng)過加法器得到的是一個(gè)正向的饅頭波。再經(jīng)過電容濾波從而得到一個(gè)接近直流的信號，波形如下圖。該電路關(guān)注點(diǎn)：1.在單板要求的工作頻率范圍內(nèi)，測試測量值是否滿足1％的精度。2.在單板要求的工作電壓范圍內(nèi)，測試測量值是否滿足1％的精度。 測試方法：1.輸入電壓不變，在單板要求的工作頻率范圍內(nèi)變化輸入頻率，測試測量值是否滿足1％的精度。2.輸入頻率不變，在單板要求的工作電壓范圍內(nèi)，測試測量值是否滿足1％的精度。 判定標(biāo)準(zhǔn)：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例： 無HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.9差分放大電路 測試說明：差動放大器的放大倍數(shù)應(yīng)合適不能造成放大器飽和或超出后續(xù)電路的輸入范圍。 測試方法：1.在輸入端施加0~100mV的直流電壓，測試雙通道選擇開關(guān)的選通信號是否與設(shè)計(jì)一致；測試雙通道選擇開關(guān)的輸出端電壓與選通之前的差動電壓比較，是否一致；2.輸入最大采集電壓，不能造成放大器飽和或超出后續(xù)電路的輸入范圍。3.輸入最小采集電壓，不能造成放大器飽和或超出后續(xù)電路的輸入范圍。 判定標(biāo)準(zhǔn)：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例：無HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.10交流頻率采樣電路 測試說明：1、電路說明頻率采樣首先將被測信號經(jīng)過互感器變換為低壓信號（約1.5Vac，圖中沒有表示），然后經(jīng)過一個(gè)反相型遲滯比較器變換為方波信號，控制光藕的通斷，經(jīng)光藕隔離和施密特觸發(fā)器整形，最后送到MPU或擴(kuò)展芯片的計(jì)數(shù)器，進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，從而得到交流信號的頻率。典型電路如圖所示：OP07構(gòu)成的反相型遲滯比較器的特性曲線如下圖所示：其回差及翻轉(zhuǎn)電壓分別為：2、測試注意點(diǎn)反相輸入端的濾波電容，該電容不能太大，否則造成積分常數(shù)過大而使波形發(fā)生畸變，引起測量偏差增大。但也不能太小，否則起不到應(yīng)有濾波效果；回差的大小應(yīng)合適，圖中的電阻2R37、2R36是起回差控制作用的，調(diào)整其阻值大小可以調(diào)整回差，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇其大??；光藕上拉電阻，應(yīng)使原邊電流在推薦值附近，否則影響其傳輸比，使副邊不能導(dǎo)通或截止而發(fā)生錯(cuò)誤；單板軟件對頻率采樣的處理，應(yīng)綜合平衡要求的最低采樣頻率和最大頻率來確定采樣時(shí)間，否則，易出現(xiàn)較大偏差，如采低頻信號（大于30Hz），采樣時(shí)間可以設(shè)定為約100ms。 測試方法：1.在輸入端MF輸入幅值為1.5Vac但頻率變化的標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號，測試反相器輸出端脈沖電壓、周期、上升沿、下降沿等指標(biāo)，判斷是否滿足設(shè)計(jì)要求；2.在輸入端MF輸入幅值0~3Vac變化的標(biāo)準(zhǔn)正弦波，測試反相器輸出端的脈沖信號指標(biāo)；3.從輸入端施加電平從低到高變化的直流電壓，測試其上翻轉(zhuǎn)電壓Vu，然后將輸入電壓從高到低減小，測試其下翻轉(zhuǎn)電壓VL，計(jì)算電路的回差； 判定標(biāo)準(zhǔn)：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例：無HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.11電池熔絲狀態(tài)檢測電路 測試說明：1基本概念及電路說明該電路主要用于檢測電池熔絲斷狀態(tài)。電池熔絲正常時(shí)，熔絲上的壓降小于380mV，即輸入IN+，IN-間的壓差小于380mV，ND1和ND2均不導(dǎo)通，U1B輸出由高電平。當(dāng)電池熔絲故障時(shí)，輸入IN+，IN-間的壓差大于+380mV（或小于-380mV），二極管ND1和ND2導(dǎo)通，導(dǎo)致U1B的V-電壓升高大于V+（或V+電壓降低小于V-），輸出低電平。2、測試注意點(diǎn)注意通過穩(wěn)壓二極管的電流，應(yīng)在能穩(wěn)壓的范圍內(nèi)。注意U1A的放大輸出，是否由于輸入電壓的波動出現(xiàn)異常翻轉(zhuǎn)。注意U1B構(gòu)成的遲滯比較器，回差是否滿足設(shè)計(jì)要求。 測試方法：1.在差動輸入端施加400mV的電壓，U1B的輸出端應(yīng)輸出高電平；差動輸入端施加0V電壓，U1B輸出端應(yīng)輸出低電平；2.從低到高調(diào)節(jié)差動輸入端的電壓，測試并記錄U1B輸出端電壓由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)的輸入電壓值；然后從高到低調(diào)節(jié)差動輸入端的電壓，測試并記錄U1B輸出端電壓由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)的輸入電壓值，最后計(jì)算告警回差；3.在輸入端施加高壓（如53.5V），測試并記錄該電路的輸出是否正確； 判定標(biāo)準(zhǔn)：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例：案例1：小信號放大需注意運(yùn)放失調(diào)電壓對電路精度的影響小信號放大時(shí)（例如輸出電流取樣信號放大電路），必須考慮放大過程帶來的精度誤差，否則會帶來電流放大電路不準(zhǔn)的怪問題。某監(jiān)控板通過系統(tǒng)背板上的分流器取樣系統(tǒng)輸出電流，并將該電流取樣信號放大。由于客戶規(guī)格指定了2種放大倍數(shù)可切換，因此需要通過程序控制放大倍數(shù)。該放大電路中，在反饋回路之一串連了一個(gè)貼裝的小MOS管，通過程序控制MOS管的開通/截止，實(shí)現(xiàn)2種放大倍數(shù)的切換。運(yùn)放采用LM358A。調(diào)試過程如下：在系統(tǒng)輸出電流滿載時(shí)，通過分流器測量系統(tǒng)輸出電流，然后調(diào)整放大電路的電位器，直到放大電路輸出信號等于按照預(yù)期放大倍數(shù)計(jì)算值。此時(shí)，認(rèn)為放大電路的放大倍數(shù)就是設(shè)計(jì)所預(yù)期的放大倍數(shù)。自測過程發(fā)現(xiàn)：當(dāng)程序控制MOS管導(dǎo)通后，調(diào)整好放大倍數(shù)。然后關(guān)斷MOS管，切換放大倍數(shù)。測試發(fā)現(xiàn)放大電路此時(shí)的輸出信號與預(yù)期值差別較大。調(diào)試次序反過來亦然。最初問題定位為運(yùn)放的線性度不好，但更換運(yùn)放后無任何改善。實(shí)際上，這個(gè)問題是設(shè)計(jì)之初沒有考慮到運(yùn)放的失調(diào)電壓造成的。小信號放大的場合，運(yùn)放的失調(diào)電壓不可忽略。常見運(yùn)放的失調(diào)電壓列表如下：LM358LM358ALM2904OP07MC33172Vio25℃7.0mVMax3.0mVMax7.0mVMax0.2mVMax5.0mVH/L9.0mVMax5.0mVMax10mVMaxtypical3.0mV2.0mV3.0mV0.03mV2.0mV在這塊監(jiān)控板上，電流信號本身只有23mV左右。由于LM358A常溫下的失調(diào)電壓可能達(dá)到±3mV，因此就導(dǎo)致了在這個(gè)放大電路中所表現(xiàn)出來的“按下葫蘆浮起瓢”的蹺蹺板現(xiàn)象。通?？梢酝ㄟ^一個(gè)額外的電位器，從VCC和VEE之間引入一個(gè)直流電平來補(bǔ)償運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓。但是最簡潔的解決措施，就是改用低失調(diào)電壓的運(yùn)放。從上表中可以看到，OP07的失調(diào)電壓典型值只有0.03mV，最大失調(diào)電壓0.2mV。在該電路中，OP07不需要任何外加的補(bǔ)償就可以滿足精度要求。HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.12壓頻轉(zhuǎn)換電路 測試說明：1.測試壓頻轉(zhuǎn)換的輸出端的輸出頻率與輸入電壓，應(yīng)滿足其線性變化。2.輸出脈沖信號的高電平毛刺≤1.5V，低電平毛刺≤900mV 測試方法：1.從輸入端施加標(biāo)準(zhǔn)的直流電壓信號如0~5.0V，測試壓頻轉(zhuǎn)換的輸出端的輸出頻率，應(yīng)滿足其線性變化。2.輸出脈沖信號的高電平毛刺≤1.5V，低電平毛刺≤900mV 判定標(biāo)準(zhǔn)：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例：案例1：AD7740采集電路脈沖跳變【問題描述】EAC-2產(chǎn)品開發(fā)中，采用AD7740為主芯片設(shè)計(jì)了V/F電路實(shí)現(xiàn)對模擬量的采集測量，該種電路在監(jiān)控以及一次電源的以往產(chǎn)品中均有應(yīng)用。單板硬件自測階段，采集3V基準(zhǔn)源，利用示波器TDS220觀察AD7740輸出波形，發(fā)現(xiàn)其頻率不停跳變，時(shí)為74.85KHz，時(shí)為149.7KHz?！締栴}分析】AD7740相關(guān)的V/F變換電路如下圖所示：圖中AD7740的輸入時(shí)鐘信號VFCLK為149.7KHz，占空比為40%。而AD7740輸入信號電壓VIN為3V，紋波幅值為40mV，參考電壓REFIN為5V，紋波幅值為60mV，兩者紋波頻率基本相同。根據(jù)AD7740的轉(zhuǎn)換公式，輸出FOUT的頻率如下式fout=fin*(80%*VIN/REFIN+10%) （式1）由此可得，F(xiàn)OUT的頻率應(yīng)為86.826KHz。首先觀察AD7740的輸入時(shí)鐘信號VFCLK，其頻率穩(wěn)定度較高，占空比也同樣穩(wěn)定，波形如下圖所示，由此可以判斷，問題不是在出在AD7740的時(shí)鐘源上。隨后觀察VIN和REFIN，前者紋波幅值為40mV，后者紋波幅值為60mV，且紋波波形基本一致，按照上面的式子計(jì)算，對于fout不存在如此大的影響。至此，AD7740輸出脈沖頻率的幾個(gè)影響因素——fin、VIN以及REFIN均已被排除，問題看來是出在AD7740的內(nèi)部。經(jīng)過與物品部討論以及重新仔細(xì)閱讀AD7740的器件資料，發(fā)現(xiàn)AD7740的V/F變換方式為利用開關(guān)電容對輸入模擬信號進(jìn)行取樣，隨后與參考電壓進(jìn)行運(yùn)算比較后輸出FOUT，這些處理的時(shí)鐘信號均為VFCLK。根據(jù)這種原理，AD7740的輸出信號FOUT是從VFCLK的脈沖序列中取出相應(yīng)的脈沖，而只有當(dāng)輸入信號滿足下式VIN＝REFIN*(1/N-0.1)/0.8 （其中N為整數(shù)，1/N>0.1） （式2）而當(dāng)VIN的取值不滿足式2時(shí)，F(xiàn)OUT的輸出頻率不再保持恒定，而是在其平均值上下的兩個(gè)取值上跳變，每個(gè)頻率出現(xiàn)的時(shí)間長短則與VIN有關(guān)，F(xiàn)OUT的平均值滿足式1。因此，AD7740的輸出脈沖其實(shí)并沒有丟失，就采集3V信號而言，F(xiàn)OUT的頻率fout=fin*(80%*VIN/REFIN+10%)=0.58fin，也就是說，當(dāng)VFCLK輸入了100個(gè)脈沖時(shí)，相應(yīng)的FOUT輸出58個(gè)脈沖，當(dāng)用示波器觀察時(shí)，就會表現(xiàn)為fout時(shí)而為0.5fin，時(shí)而為fin，這種現(xiàn)象實(shí)際是由于AD7740的工作方式所決定的，并不是異?，F(xiàn)象。 從這個(gè)結(jié)論上可以看出，采集時(shí)間長短將會對精度有很大影響，而對于監(jiān)控產(chǎn)品而言，通常精度要求為0.5%，則其對應(yīng)最少采集時(shí)間為tmin=(1/0.5%)/0.1fin，由此可見，就我們的應(yīng)用情況而言，tmin至少應(yīng)為13.4mS，考慮到輸入時(shí)鐘信號VFCLK的變化以及通道采集電路參數(shù)的差異后，tmin最好不小于80mS，我們目前設(shè)置的采集時(shí)間為100mS。HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.13光耦固態(tài)繼電器 測試說明： 光耦固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器的典型電路如下：對信號測試項(xiàng)而言，需關(guān)注：1）固態(tài)繼電器的關(guān)斷電壓為0.5V。以上圖為例，要求關(guān)斷時(shí)，VA_EN的輸入電平最小值大于4.5V。2）用于采樣通道切換應(yīng)用時(shí)，需要關(guān)注開通和關(guān)斷時(shí)間的影響，在軟件中進(jìn)行延時(shí)必須大于1ms。 測試方法：參見測試說明。 判定標(biāo)準(zhǔn)： 符合測試說明，合格；否則不合格。參考案例：無HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.14光藕電路 測試說明：光藕隔離后的信號，應(yīng)該滿足下一級電路的輸入要求。防止由于誤觸發(fā)引起誤告警指示等，建議加施密特觸發(fā)器整形；如果沒有特別說明，高過沖≤2.0V，低過沖≤2.0V；高電平毛刺≤1.4V，低電平毛刺≤1.4V。對下一級電路的輸入為邊沿觸發(fā)的，如果沒有特別說明，上升沿時(shí)間≤100ns，下升沿時(shí)間≤100ns。 測試方法：測量光藕輸出波形的高低電平，過沖和上升下降沿。 判定標(biāo)準(zhǔn)：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例：無HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.15RS485/422電路 測試說明：數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式，它使用一對雙絞線，將其定義為A、B。在RS485中還有一個(gè)“使能”端，“使能”端是用于控制發(fā)送驅(qū)動器和傳輸線的切斷和傳輸，當(dāng)“使能”端起作用時(shí)，發(fā)送驅(qū)動器處于高阻狀態(tài)。接收器也作與發(fā)送端相對的規(guī)定，收、發(fā)端通過平衡雙絞線將AA與BB對應(yīng)相連，當(dāng)在收端AB之間有大于+200mV的電平時(shí)，輸出正邏輯電平，小于-200mV時(shí)，輸出負(fù)邏輯電平。接收器接收平衡線上的電平范圍通常在200mV至6V之間。485電路正常通信時(shí)的波形，要求：上升沿時(shí)間,下升沿時(shí)間詳見RS232電路測試；高過沖≤2.0V，低過沖≤2.0V；高電平毛刺≤1.4V，低電平毛刺≤1.4V。 測試方法：用示波器測量通訊波形是否滿足測試說明。 判定標(biāo)準(zhǔn)：符合測試說明合格，否則不合格。 參考案例：無HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.16RS232電路 測試說明：RS232是在電源監(jiān)控中常用的一種通訊方式，且使用方便，能夠直接與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接。RS232的輸出為負(fù)邏輯，輸出高電平為-5V~-15V、低電平為+5V~+15V；接收的高電平為-3V~-15V、低電平為+3V~+15V。EIA-RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定：在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V

邏輯0(SPACE)=+3～＋15V，在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V；信號無效（斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3V～-15V。測試注意點(diǎn)：1）電平要求：RS232的輸出為負(fù)邏輯，輸出高電平為-5V~-15V、低電平為+5V~+15V；接收的高電平為-3V~-15V、低電平為+3V~+15V。2）RS232波形要求：高過沖≤2.0V，低過沖≤2.0V；高電平毛刺≤1.4V，低電平毛刺≤1.4V。由于RS232協(xié)議處理芯片在每位進(jìn)行3點(diǎn)采樣，因此規(guī)定上升沿tr和下降沿tf應(yīng)該小于最高波特率下周期的1/8。以最高波特率為19200bps為例，位周期T＝52us，因此上升沿tr和下降沿tf應(yīng)該小于6.5us 測試方法：從CPU的數(shù)據(jù)發(fā)送管腳發(fā)出數(shù)據(jù)流，測試外部總線上的發(fā)送波形，判斷信號質(zhì)量是否滿足要求。 判定標(biāo)準(zhǔn)： 滿足測試說明，合格。否則，不合格。 參考案例： 無HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.17CAN電路 測試說明：測試關(guān)注點(diǎn)如下：1）總線差分信號上升、下降沿,上升沿時(shí)間Tplh<4us，下降沿時(shí)間Tphl<2us.CAN數(shù)據(jù)幀的每一數(shù)據(jù)位的位周期由若干系統(tǒng)時(shí)鐘周期（tscl）構(gòu)成。一個(gè)位周期可以分成時(shí)間段1（TSEG1）和時(shí)間段2（TSEG2）以及同步段SYNCSEG。應(yīng)用中出于EMI的考慮，采用了信號斜率控制技術(shù)，允許信號上升、下降沿有一定的斜率，上升、下降沿寬度以不影響CAN總線同步為原則。這就要求上升沿在采樣點(diǎn)前一周期達(dá)到額定電平，在采樣點(diǎn)后一周期開始下降。以SCU與Gloabal50A模塊通訊為例，波特率為125K，TSEG1為4×Tscl，，TSEG2為3×Tscl，每周期采樣1次。幀結(jié)構(gòu)如下圖， 所以，Tscl＝1us，上升沿時(shí)間Tplh<4us，下降沿時(shí)間Tphl<2us例如SCU與模塊的CAN通訊實(shí)際測試波形（光藕副邊波形）如下：1CANTX上升沿Tr＝2.3us脈寬為8us，滿足要求。2CANTX下降沿Tf＝276ns，脈寬為8us，滿足要求。2）波特率應(yīng)該與設(shè)計(jì)一致。 3）總線信號過沖、毛刺 5V供電系統(tǒng)，過沖不超過1.5V；3.3V供電系統(tǒng)，過沖不超過1V； 電平紋波或毛刺應(yīng)滿足顯性電平不低于：采樣點(diǎn)可識別下限＋10％標(biāo)準(zhǔn)高電平； 隱性電平電平紋波或毛刺應(yīng)滿足：－0.5～50mV；4）總線電平標(biāo)準(zhǔn)CAN總線有兩種狀態(tài)“隱性”和“顯性”?！半[性”由邏輯“1”表示，“顯性”由邏輯“0”表示。靜態(tài)時(shí)要求總線保持隱性狀態(tài)；顯性狀態(tài)要求任何情況（紋波、毛刺）最低可識別電平（900mV，與選用的收發(fā)芯片有關(guān)，PCA82C250與SN65HVD230系列可直接采用此值）＋10％標(biāo)準(zhǔn)高電平（注意5V供電系統(tǒng)與3.3V供電系統(tǒng)）；隱形狀態(tài)要求總線差分信號－0.5～50mV；1CAN總線波形高電平最低為1.59V>0.9V，滿足要求。測試方法：見測試說明。 判定標(biāo)準(zhǔn)：滿足測試說明，合格；否則，不合格。參考案例：無HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.18CPU電路信號測量7.3.18.1MCS51單片機(jī)基本電路 測試說明：1ALE信號，對于標(biāo)準(zhǔn)的8031，其ALE信號的頻率為系統(tǒng)時(shí)鐘的1/6。ALE的高低電平應(yīng)符合5VCMOS電平范圍；ALE信號低電平毛刺滿足≤900mV，高電平毛刺滿足≤1.5V；2中斷輸入信號的電平應(yīng)符合5VCMOS電平范圍，中斷的波形應(yīng)與軟件設(shè)計(jì)相符；3/RD和/WR的高低電平應(yīng)符合5VCMOS電平范圍；信號低電平毛刺滿足≤900mV，高電平毛刺滿足≤1.5V；4測量關(guān)機(jī)前VCC端口的電壓，與輔助電源輸出端電壓比較；不應(yīng)該滯后100ms，該項(xiàng)目主要是考察電壓掉電時(shí)間緩慢的影響，是否cpu工作不正常。 測試方法：1.測試ALE信號的波形，存儲并分析其頻率和信號質(zhì)量。2.測試其中斷輸入波形；3.測試其/RD和/WR信號波形， 判定標(biāo)準(zhǔn)： 符合測試說明，合格；否則，不合格。 參考案例： 無HYPERLINK\l"目錄"返回目錄7.3.18.2DSP基本電路 測試說明：基本DSPTMS320LF240X電路包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、IO電路、總線、通訊、Jtag電路等，具體要求如下（復(fù)位電路和時(shí)鐘電路測試詳見相應(yīng)測試項(xiàng)）：1電源要求：1）電源電壓范圍滿足芯片工作電壓要求；2407A/2406A/2403A/2402A/2407/2406/2402的芯片要求電壓如下，2）對于多電源供電單板，要求電源上電同步。詳見測試案例1。3）測量關(guān)機(jī)前VCC端口的電壓，與輔助電源輸出端電壓比較；不應(yīng)該滯后100ms，該項(xiàng)目主要是考察電壓掉電時(shí)間緩慢的影響，是否cpu工作不正常。2IO管腳：1）對應(yīng)所有與CPU連接的芯片電平應(yīng)該匹配，如果有是否滿足高低電平的噪聲容限要求，要求噪聲容限大于器件手冊中給出的數(shù)值，如果沒有以0.4V為準(zhǔn)；TMS320LF240X系列DSP的IO電平要求如下：信號說明最大值最小值單位VIH輸入高電平－2VVIL輸入低電平0.8－VVOH輸出高電平－2.4VVOL輸出低電平0.4－V3CAN總線詳見CAN總線測試。1)查看數(shù)據(jù)、地址、控制總線信號波形，應(yīng)滿足外設(shè)對信號波形的要求，如無，則按如下要求上升沿≤30ns，下降沿≤30ns；高過沖≤2.0V，低過沖≤2.0V；高電平毛刺≤1.8V，低電平毛刺≤1.8V；總線電平要求同IO電平要求。 2）數(shù)據(jù)、地址、控制總線若有外圍驅(qū)動電路，確認(rèn)驅(qū)動電路前后電平，延時(shí)對總線操作的影響。 3)數(shù)據(jù)、地址、控制總線應(yīng)考慮驅(qū)動能力，測量總線的波形，如果波形滿足要求即可；4)分析總線在上下電時(shí)不應(yīng)該有過載行為，在上下電時(shí)，抓取總線的波形，如果波形滿足要求即可。 測試方法：詳見測試說明。 判定標(biāo)準(zhǔn)： 符合測試說明，合格；否則不合格。 參考案例：案例1：電源上