电子工艺实习元件参数测试平台设计

周俊生，廖继海，汤华权，黄雁彬，刘友举

（1.华南理工大学 理学院，广东 广州 510641；2.饶平县生产力促进中心 广东 饶平 515700）

电子工艺实习时需要判断各种元器件的好坏及测量他们的参数[1]，主要包括 555 振荡 IC、LM317、7805、可控硅、发光管、稳压二极管、电阻、电容、电感、三极管、光敏二极管等。通常电子元器件参数一般是使用万用表进行测量的，但上面提到的一些元器件无法用万用表直接测量，或者用万用表测量起来非常麻烦[2-3]。我们制作了一个元件参数综合测试平台供电子工艺实习使用，给学生提供一个方便测量各种元器件的参数的工具，从而节省测量元器件的时间，同时也可测量一些万用表无法测量的元器件。

1 创新点

1）集 555 振荡 IC、LM317、7805、可控硅、发光管、稳压二极管、电阻、电容、电感、三极管、光敏二极管等元器件的测量于一个测试平台上。

2）使用时只要把元器件的管脚插在相应的插孔里面即可检测元器件好坏以及得出需要的参数，使用非常方便，测量快速准确，可以减少人为原因造成的误差。

3）使用模块化的方式来实现平台的制作，当一个模块损坏时只需更换相应的模块，而不需要对整个平台做太大的修理，维护方便。

4）有强大的扩展功能，只要在共享模块的基础上插入相应的功能模块就可以测试功能模块对应要测量的元器件。

2 方案分析

2.1 基本方案说明

电子工艺实习元件参数测试平台我们模块化的方法来实现。主要包括两大模块：共享模块和功能模块。其中共享模块主要提供测试时需要的交、直流电源，参数显示和可调的正弦波、脉冲波信号源。功能模块主要是把各种元器件的测试电路板单独做出来，可插在共享模块上以实现检测各种元器件的好坏和测量参数的功能。

2.2 测试平台的示意图

参数测试平台包括共享模块和功能模块。其示意图如图1所示。

共享模块包括：

① 直流电压源（包括5 V、12 V）

②交流电流源

图1 测试平台的示意图Fig.1 Schematic diagram of testing platform

③信号源（可调正弦波和脉冲波）

④显示模块（数字电压表表头）

功能模块包括：

⑤555振荡器IC测量模块

⑥LM317、7805集成稳压器测量模块

⑦可控硅测量模块[4]

⑧发光二极管、稳压二极管测量模块[5]

⑨ 电阻、电容、电感测量模块[6]

⑩ 扩展模块（例如MIC、光敏二极管、三极管[7]等元件的测量）

2.3 测试平台的工作流程

测试平台工作流程如图2所示。

图2 电子工艺实习元件参数综合测试平台工作流程Fig.2 Workflow of testing platform for electronic process practice component parameter

测试平台电源连接220 V交流市电。交流电一路到信号源模块给信号源单独供电，信号源本身有低压稳压电路，单独供电可提供稳定的正弦或脉冲信号输出。其中正弦波输出频率为 20 Hz～1 MHz（可调），幅度为 0～5 V（可调）；脉冲波幅度5 V，占空比2%-98%（可调）。交流电另一路经低压整流模块，输出+5 V、+12 V二路直流电压供各功能模块和电压表头使用。

信号源、低压整流模块和电压表表头均已连接到共享模块的共享排针，一旦在排针上插上功能模块，整个测试系统马上可以进入工作。

3 模块介绍与制作过程

3.1 共享模块

测试平台底板的示意图如图3所示。

共享模块包括直流电压源、信号源、显示模块。直流电压输出+5 V和+12 V。信号源包括两种，一种是频率和幅度均可调的正弦波，另一种是重复频率和占空比均可调的方波。显示模块为3位半数字电压表表头。通过印制电路板把他们集成在一块底座的电路板上面，再通过排针来给功能模块进行供电和提供信号。

图3 共享模块示意图Fig.3 Schematic diagram of sharing module

信号源与电压源采用分立元件，排针均采用20管脚双排。整个底板的大小为30 cm×20 cm，体积为一般仪器的大小。排针分为信号排针和固定排针，信号排针管脚的分布如图4所示。

图4 信号源排针管脚分布Fig.4 Layout plan of signal pin headers

排针采用双列20管脚，即增加机械强度，又增加信号的稳定。每行的两个管脚都连接在一起，并且采用一行信号源，一行地的结构，减少信号间的干扰。

3.2 功能模块

功能模块采取排针插座与底板进行联接的方式，排针插座信号分布与底板的排针一致，用于把功能模块插入底板，就可以直接使用功能模块进行元件参数测试。功能模块的示意图如图5所示。

图5 功能模块示意图Fig.5 Schematic diagram of functional module

所有的功能模块的大小都为9cm×6cm，排针的位置也相同，从而可以随意插放在底座上的任一个位置。排针插座也分两种，一种对应信号源排针，另一种对应固定排针，这个一方面增加了机械强度，也让仪器更耐用。

3.3 扩展功能

本测量平台集 555振荡 IC、LM317、7805、可控硅、发光管、稳压二极管、电阻、电容、电感、三极管、光敏二极管等元器件的测量于一身，功能强大。而且底板上具有可调正弦波和脉冲波，从而可以轻易对其进行扩展，为以后增加的其他元器件的测量打下基础。只要把相应的测试功能模块做出来，插在底板上就可以直接使用。

4 结 论

参数平台使用时，只要把元器件的管脚插在功能模块相应的插孔，即可检测元器件好坏。同时容易得到相关的参数，测量快速准确，使用相当方便。而且平台维修简单，功能扩展方便。

这些都能为以后高集成化的电子工艺实验台的制作及对电路板整体检测打下基础。高集成化的电子工艺实验平台是把电子工艺所需的仪器及工具集成于一个实验平台上面，不再是传统的分立工具与仪器。作为整体的实验平台，便于管理及维修。电路板整体检测也可设计为功能模块，只要把电路板接在相应的模块就可以进行调试和排除故障，从而大大减少排除故障的复杂程序和时间。

[1]孙惠康.电子工艺实训教程[M].北京:机械工业出版社，2001.

[2]刘媛媛，赵阳.常用电子元器件的测量方法[J].测试测量技术，2010（8）:13-15.LIU Yuan-yuan，ZHAO Yang.The diagraph method of the in common use electronics amachine piece[J].Testand Measurement Technology，2010（8）:13-15.

[3]李钟灵，刘南平.电子元器件的检测与选用[M].北京:科学出版社，2009.

[4]刘杰，王普.一种高可靠性可控硅的验证方法[J].桂林理工大学学报，2010，30（2）:305-307.LIU Jie，WANG Pu.SCR test method with high reliability[J].Journal of Guilin University of Technology，2010，30 （2）:305-307.

[5]冯晓伟，李正生，王雷阳.基于89C52的二极管特性测试器的设计[J].电子设计工程，2011，19（6）:50-52.FENG Xiao-wei，LI Zheng-sheng，WANG Leu-yang.Design of the diode trait tester based on 89C52[J].Electronic Design Engineering，2011，19（6）:50-52.

[6]王选民，陈柘，黄利君.新型RLC测试仪设计[J].西安科技大学学报，2011，31（3）:371-375.WANG Xuan-min，CHEN Zhe，HUANG Li-jun.New RLC measurement instrument design[J]. Journal of Xi’an University of Science and Technology，2011，31（3）:371-375.

[7]张明英.晶体管参数测试仪的设计 [J].电子设计工程，2012，20（18）:73-77.ZHANG Ming-ying.Design of the transistor parameter tester[J].Electronic Design Engineering，2012，20（18）:73-77.