電子設(shè)備測試的復(fù)雜性千差萬別，從最簡單的類型（手動測試）到最復(fù)雜的大型自動測試設(shè)備（ATE）。在簡單的手動測試和大規(guī)模ATE之間，有低成本和中等規(guī)模的測試，這是本應(yīng)用筆記的重點。這些類型的測試系統(tǒng)通常專用于在PC的控制下測試特定的組件或電路。PC的并行或串行端口為PC與小型，成本敏感型應(yīng)用程序之間提供了方便的連接。IEEE-488總線可以方便地將PC連接到多個測試儀器，而這是并行或串行端口無法實現(xiàn)的。盡管它增加了測試系統(tǒng)的價格，但是它提供的一次將多臺儀器連接到PC的能力證明了額外的成本。在設(shè)計測試儀器的硬件時，從一開始就使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計技術(shù)可以消除或最小化隨著設(shè)計的進(jìn)行而可能出現(xiàn)的難以解決的問題。使用光隔離器將數(shù)字和模擬地分開，識別高阻抗節(jié)點，在組件放置上花費時間，考慮電源和地線中的電壓降，以及其他技術(shù)，所有這些都增加了成功設(shè)計的機(jī)會。

本教程重點介紹電子設(shè)備的低預(yù)算和中規(guī)模測試。這種類型的測試系統(tǒng)通常專用于在PC的控制下測試特定的組件或電路，在PC的并行或串行端口為PC和小型，對成本敏感的應(yīng)用程序之間提供方便的連接。

電子設(shè)備測試的復(fù)雜性千差萬別，從最簡單的類型（手動測試）到最復(fù)雜的大型自動測試設(shè)備（ATE）。手動測試通常需要在特定配置中設(shè)置DVM，示波器和其他設(shè)備。當(dāng)要測試的設(shè)備類型更改時，通常需要更改測試硬件。另一方面，ATE測試儀提供了極大的靈活性，可以在不更改測試硬件的情況下測試許多不同類型的設(shè)備。軟件更改會重新配置此類型的測試儀，以適應(yīng)不同類型的設(shè)備。除了該設(shè)備提供的多功能性之外，它還使電子測試變得非常復(fù)雜，盡管要付出一定的代價：這些測試儀的成本可能高達(dá)一百萬美元。

在簡單的手動測試和大規(guī)模的ATE之間，低預(yù)算和中等規(guī)模的測試成為本文的重點。這些類型的測試系統(tǒng)通常專用于在個人計算機(jī)的控制下測試特定的組件或電路。與大規(guī)模ATE相比，它們?nèi)狈`活性和測試復(fù)雜性。但是，為此設(shè)備支付的價格通?？梢宰C明其使用合理；它比大型測試儀便宜得多。參見圖1。

測試系統(tǒng)的復(fù)雜程度從（a）勞動密集型手動測試到（d）全自動測試設(shè)備。本文重點介紹低預(yù)算和中等規(guī)模的測試系統(tǒng)（b和c）。

將PC連接到測試設(shè)備

PC并行端口

將測試設(shè)備和被測設(shè)備（DUT）連接到個人計算機(jī)的最簡單方法之一是使用PC的并行端口。該端口是幾乎每臺IBM兼容PC上的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)并行端口提供12個邏輯輸出和5個輸入，可以直接連接到TTL / CMOS電路。您還可以使用許多現(xiàn)代計算機(jī)上發(fā)現(xiàn)的并行端口的增強(qiáng)版本。軟件設(shè)計簡單：PC并行端口易于使用C或Basic進(jìn)行編程。有關(guān)編程的詳細(xì)信息，請參閱Jan Axelson的“并行端口完成”。

由于PC包含操作PC并行端口所需的硬件，因此無需打開PC即可安裝卡。因此，使用并行端口可以消除由于計算機(jī)打開時操作不當(dāng)而造成的ESD損壞的風(fēng)險。

工程師將并行端口連接到各種類型的接口。并行端口通常驅(qū)動2線I2C接口。由于I2C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定I2C發(fā)射器通過集電極開路輸出提供邏輯信號，因此接口電路可以像單個74HC05集電極開路逆變器IC一樣簡單。圖2說明了一個并行端口到I2C的接口，該接口向DUT發(fā)送數(shù)據(jù)和從DUT接收數(shù)據(jù)。

該并行端口至I2C接口可提供集電極開路連接到I2C規(guī)范要求的I2C串行端口。MAX367電路保護(hù)器IC可防止超過電源軌的電壓損壞接口電路以及并行端口本身。

除了通過PC并行端口進(jìn)行通信的優(yōu)點外，它的使用還伴隨著一些小缺陷。例如，當(dāng)使用為Microsoft Windows編寫的程序時，可以專用于該應(yīng)用程序的未使用并行端口輸入引腳的數(shù)量減少到四個。發(fā)生此問題的原因為Microsoft Windows編寫的程序不能可靠地確定并行端口的地址。將并行端口的輸出引腳之一連接到其輸入引腳之一，可使軟件自動確定并行端口地址。但是，這樣做會將可用的輸入引腳數(shù)減少到四個。如果超過電源軌的電壓與連接到并行端口的任何電路接觸，則會出現(xiàn)更困難的問題。

防止過高電壓的一種方法是包括電路保護(hù)器芯片。圖2所示的MAX367電路保護(hù)器IC可以防止這種情況的發(fā)生。（該圖所示的電路可從Maxim的接口板上獲得。）當(dāng)施加到該IC內(nèi)任何保護(hù)器任一側(cè)的電壓超過電源軌時，特定保護(hù)器的電阻將變得非常高，從而阻止了可觀的電流流過它。同樣，芯片將電壓限制在電源軌之內(nèi)，以確保避免無意中將SCL，SDA或DUT +5 V引腳上放置的任何高電壓損壞接口電路和并行端口。

使用PC并行端口時，還會出現(xiàn)其他一些小問題。由于只能從未使用的并行端口輸出引腳中汲取少量功率（不超過10 mA，輸出電壓可能下降至3 V，因此可能需要外部電源）。然而，精心設(shè)計的微功率系統(tǒng)可以消除對這種外部電源的需求。另一個可能的問題是，從一臺PC到另一臺PC，并行端口邏輯電平可能會有所不同。由于計算機(jī)制造商在其計算機(jī)內(nèi)使用S，TTL，LSTTL或CMOS輸出驅(qū)動器，因此某些驅(qū)動器提供的輸出電平接近5 V，而另一些驅(qū)動器的輸出電平則接近3V。

低預(yù)算的測試系統(tǒng)通常共享一臺運(yùn)行其他應(yīng)用程序的計算機(jī)，這可能會導(dǎo)致問題。例如，當(dāng)計算機(jī)包括打印驅(qū)動程序時，即使沒有任何打印，它也可以保持對并行端口的控制。由于大多數(shù)PC僅包含一個并行端口，因此在這種情況下無法通過該端口與測試設(shè)備進(jìn)行通信。可能的總線爭用的另一個來源是插入并行端口的軟件保護(hù)密鑰。

當(dāng)今的計算機(jī)通常包括允許通過并行端口進(jìn)行雙向通信的增強(qiáng)功能。相對較新的ECP和EPP標(biāo)準(zhǔn)允許并行端口自動向PC和從PC傳輸數(shù)據(jù)塊（即雙向傳輸）。有時系統(tǒng)BIOS禁用這些增強(qiáng)功能，有時包含這些增強(qiáng)功能的計算機(jī)與其他計算機(jī)不兼容。

當(dāng)必須以精確的時序與測試系統(tǒng)進(jìn)行通信時，并行端口可能不是正確的選擇。主處理器刷新PC的動態(tài)內(nèi)存時的周期性間隔通常會導(dǎo)致并行端口合成的波形“抖動”。更糟糕的是，使用Windows時，驅(qū)動并行端口的程序可能會定期中斷。盡管所有已編程的事件均以正確的順序發(fā)生，但不能保證這些事件的確切時間。

PC串口（RS-232）

PC串行端口（有時稱為RS-232端口）為將PC連接到被測設(shè)備提供了另一種簡便的方法。像并行端口一樣，大多數(shù)PC上都可以使用串行端口。不需要安裝接口卡。但是，與使用邏輯電平電壓的并行端口不同，串行端口的信號電壓會正負(fù)擺動。RS-232規(guī)范要求的發(fā)送器電壓電平至少為±5V。但是，實際上，電壓電平可以在±3 V至±30 V之間變化。使用并行端口時發(fā)生的邏輯電平變化不會不適用于串行端口，因為在接收到RS-232信號后，RS-232接收器提供的邏輯電平輸出接近為接收器供電的電源電壓（如果輸出負(fù)載較輕）。

串行端口在每條信號線上僅允許一個驅(qū)動器，因此它一次只能將PC連接到一個設(shè)備。有些設(shè)備通過使用硬件握手線進(jìn)行信號傳輸來克服此限制；但是，這是一種非傳統(tǒng)的技術(shù)，其描述超出了本文的范圍。由于PC通常僅包含一個或兩個串行端口，并且每臺儀器都需要專用端口，因此基于串行端口的測試系統(tǒng)的擴(kuò)展能力有限。

串行端口提供的功率甚至比并行端口少，并且電壓電平不受調(diào)節(jié)。如上所述，這些電壓可以在3 V至30 V的范圍內(nèi)，并且信號極性可以為正或負(fù)。借助一些附加電路，串行端口可以為微功率電路供電，但是大多數(shù)應(yīng)用都需要外部電源。

使用串行端口時，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)通常需要一個微控制器。一些微控制器，例如68HC11、8051和PIC16C63，都包含一個UART。這些微控制器與MAX3320 RS-232收發(fā)器和低成本陶瓷諧振器配合使用，可以從PC上運(yùn)行的用戶界面程序接收命令。該用戶界面的兩個選項是可能的：使用純文本終端程序（例如，Hyperterminal或Procomm）或自定義圖形界面。

從用戶界面接收到這些命令后，圖3中所示的微處理器無需PC即可執(zhí)行相對復(fù)雜的控制功能。

這些微處理器通過串行總線從PC接收命令后，無需PC即可執(zhí)行相對復(fù)雜的控制功能。

IEEE-488總線

IEEE-488總線是一個更復(fù)雜但用途更廣泛的系統(tǒng)。也稱為GPIB或HPIB總線。與串行和并行端口不同，此總線一次可以直接連接到多個儀器。

IEEE-488規(guī)范可以允許多個儀器共享同一條總線，因為與所討論的串行和并行端口相比，IEEE-488總線使用不同的輸出驅(qū)動器結(jié)構(gòu)。每個IEEE-488驅(qū)動器均包括一個強(qiáng)下拉電阻和一個弱上拉電阻，從而允許連接到總線的一個或多個設(shè)備將每條信號線拉低（或在沒有設(shè)備斷言為低的情況下使線路保持高電平）。

使用此總線還具有其他優(yōu)勢。IEEE-488接口的這種優(yōu)點之一是它包括有助于防止數(shù)據(jù)丟失的硬件握手。另一個重要的優(yōu)勢是它在主要的臺式測試設(shè)備供應(yīng)商（例如，HP / Agilent，Tektronix，F(xiàn)luke和Keithley）中非常受歡迎。由于IEEE-488總線提供電源，繼電器開關(guān)組，環(huán)境箱，示波器，數(shù)字電壓表，函數(shù)發(fā)生器和其他設(shè)備，因此您幾乎可以使任何臺式測試設(shè)置自動化。

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