[摘要] 電阻電容在線測試實現(xiàn)了電阻電容測量的自動化，拓寬了測試的量程范圍，提高了測量的精度。文中給出了電阻電容在線測試的硬件和軟件設(shè)計。 [關(guān)鍵詞] 單片機(jī) 電阻 電容 在線測試 我們在調(diào)試、檢測和維修電路板時，往往需要測量印刷電路板上的電阻或電容數(shù)值。傳統(tǒng)的做法是將被測試的元件從印刷電路板上焊開后再測量，以避免受板上其他元器件的影響。這種測量方法不僅麻煩，而且測試速度低，甚至可能損壞印刷電路板和元器件。這里介紹一種利用單片機(jī)控制的電阻電容在線測試技術(shù)，該技術(shù)無需從電路板上焊開元器件便可直接測量各元件的參數(shù)，既保持了印刷電路板的完好無損，又大大提高了測試的速度和精度。 1. 電阻電容在線測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計 由單片機(jī)控制的電阻電容在線測試系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。這里運用8051單片機(jī)、2732EPROM、74LS373鎖存器和8155擴(kuò)展器組成控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了電阻電容在線測試的自動化。通過自動轉(zhuǎn)換量程，拓寬了測試的量程范圍；通過軟件抗干擾措施，進(jìn)一步提高了測試的精度。整個測試系統(tǒng)是由電阻在線測試和電容在線測試兩部分組成。 1.1電阻的在線測試 電阻在線測試的過程是：將被測電阻Rx通過Rx/Vo轉(zhuǎn)換電路，將Rx轉(zhuǎn)換為直流輸出電壓Vo，經(jīng)過量程選擇按鍵K，送入A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，送到單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)，選擇最佳的量程，并控制量程轉(zhuǎn)換開關(guān)，選擇合適的基準(zhǔn)電阻，實現(xiàn)量程的自動轉(zhuǎn)換。在單片機(jī)控制下，進(jìn)行多次采樣測試，并對各次測得的Vo求平均值，然后計算電阻Rx，最后通過顯示器顯示被測電阻的值。電阻在線測試的原理圖如圖2所示。圖中Rx為電路板上的待測電阻，R1和R2為兩邊的等效電阻，VREF為基準(zhǔn)電壓，Rr為基準(zhǔn)電阻。可確定 Vo=-VREFRx/Rr （1） 由上式得出在基準(zhǔn)電壓VREF和基準(zhǔn)電阻Rr一定的前提下，Vo只取決于Rx，而與R1和R2無關(guān)，即對Rx實現(xiàn)了電隔離。這就實現(xiàn)了將印刷電路板上的電阻Rx直接轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出電壓Vo。為了擴(kuò)大測量范圍，將圖2電路進(jìn)行了改進(jìn)，引入了基準(zhǔn)電阻Rr1-Rr4和相應(yīng)的開關(guān)K1-K4來轉(zhuǎn)換量程。單片機(jī)根據(jù)Rx選擇合適的Rr，通過控制K1～K4自動轉(zhuǎn)換量程。電路圖如圖3所示。 1.2 電容的在線測試 電容在線測試的原理圖如圖4所示。圖中為Cx被測電容，Rx為電路板上與Cx并聯(lián)的電阻，Z1和Z2為兩邊的等效阻抗，VREF為基準(zhǔn)正弦波信號源電壓有效值，Rr為基準(zhǔn)電阻。設(shè)Cx與Rx并聯(lián)的等效阻抗為Zx，則有 電容在線測試過程是：通過Cx/Vo轉(zhuǎn)換電路，在正弦信號發(fā)生器的作用下，將Cx的數(shù)值轉(zhuǎn)換為交流輸出電壓Vo，經(jīng)測量選擇按鍵K，送入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，送至單片機(jī)。單片機(jī)控制量程轉(zhuǎn)換開關(guān)，選擇最佳量程，獲得與Cx相應(yīng)的Vo值。單片機(jī)通過頻率轉(zhuǎn)換開關(guān)，控制正弦波信號發(fā)生器的頻率，從最低檔開始，按10倍頻逐級提高頻率，同時讀入各檔相應(yīng)的Vo值，并對相鄰的兩檔頻率的數(shù)值VOL和VOH求商，判斷VOL/ VOH是否大于7.1，若不大于此值，繼續(xù)求商，直至VOL/ VOH大于7.1。單片機(jī)根據(jù)這次的fH和VOH求出Cx,并通過顯示器顯示被測的電容值。 2. 電阻電容在線測試的軟件設(shè)計 電阻電容在線測試的主程序流程圖如圖5所示： 3. 結(jié)束語 電阻電容在線測試采用在線測試的“電隔離”技術(shù)，可快速測量電路板上任意的電阻和電容的值，測量精度高。電阻在線測試的方法在測量大電阻時干擾往往比較嚴(yán)重，這時在單片機(jī)的控制下，可適當(dāng)增加采樣測試的次數(shù)，以提高測量的精度。電容在線測試的方法采用高頻近似的方法進(jìn)行測量，在滿足VOL/ VOH≥7.1的前提下，求Cx的誤差不大于0.5%，如果再把測量中的其它因素引起的誤差考慮在內(nèi)，誤差的總和不大于3%，滿足一般應(yīng)用的精度要求。