基于PXI总线的低频电路板测试系统设计

李阳+李璐琼+薛若玉

摘 要：为了满足某型低频电路板批生产测试需求，设计了基于PXI总线的低频电路板测试系统；分别对该测试系统的组成和工作原理进行了阐述，进一步分析了其软件设计方法和硬件组成设计；该测试系统使用PXI总线，综合数字万用表卡、示波器卡等多种PXI模块，采用标准化、模块化设计方法，软件采用NI公司的LabWindows/CVI开发，该测试系统能够全面、准确、自动地对低频电路板进行测试，测试结果正确可靠；经过实践证明，该测试系统可实现低频电路板的自动化测试，工作稳定、可靠，能够很好地满足某型低频电路板的测试需求。

关键词：低频电路板；PXI总线；自动测试

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.16.097

0 引言

现如今，科学技术日益进步，生产技术水平不断提高，利用高精度技术的电路板发展迅速，不可避免的对电路板的测试要求就更高。以往传统通过测试人员手动操作各种电路探针进行电路板测试的方法，开发周期长、效率低、易出错。不难看出，PXI总线虚拟仪器技术的优势明显，它的性能和效率高，扩展性强，还有无缝集成的特点，事实上，如果将此技术应用到测试系统中，产品的成本将会大大降低，其开发速度也将显著提高，并且能提高系统可扩展性及可靠性。

1 系统总体设计

测试系统对被测电路板首先进行静态电阻测试，测试全部合格后，按照程序设定的时序通过控制矩阵开关切换被测电路板，对电路板按照设定的加电顺序进行加电，然后通过控制电路输出对电路板施加激励信号，同时通过工控机、信号调理单元、信号接口、数据采集板卡、调理、采集、分析、整理、存储、显示电路板的各种测试参数信号和曲线，测试结束后按照顺序断掉电源。测试系统组成框图见图1所示。

低频电路板测试系统主要由测控单元、信号调理单元、电源单元、探针夹具组成。测控单元采用基于PXI总线的机箱、控制器及模块化测试仪器，充分发挥了PXI总线的优势，为准确、快速的单板性能测试提供硬件保障。信号调理单元由信号调理板、开关板组成。电源单元由2台程控电源组成。探针夹具是电路板的测试接口，能够对电路板的单板状态进行装夹。

对于测试软件的开发，一般会选择NI公司的LabWindows/CVI开发环境，以虚拟仪器为背景，利用软件编程，对硬件进行资源分配和利用，最大程度的发挥硬件设备的功效，是系统得到扩展，其可重用性和通用性更强。简单来说，测试系统软件内容设计丰富，而在操作时也直观明了。

2 系统硬件设计

测试系统采用以PXI嵌入式控制器为核心的PXI总线测试平台，由数字万用表卡、示波器卡、I/O卡、信号调理板、开关板、程控电源、探针夹具组成。

PXI嵌入式控制器选用NI公司的PXI-8840高性能控制器；数字万用表卡选用NI公司PXI-4065数字万用表模块，用于电压、电流和电阻等测试；示波器卡选用NI公司PXI-5114示波器卡，用于电路板信号测量；I/O卡选用NI公司PXI-6509，用于系统的开关切换控制、电路板测试的激励信号；开关板主要用于信号切换和电源切换；程控电源选用Agilent公司双通道可编程直流电源E3646A 2台，提供电路板测试所需的+5V、+3.3V、-5V、-9V直流电压；探针夹具通过探针精确接触电路板上转接板的键合点或电路板上焊盘，测试键合点和焊盘上信号。系统的硬件结构图如图2所示。

3 系统软件设计

軟件是整个测试系统的核心，所有测试的功能和目的都是通过软件来完成的。系统测试软件采用NI公司LabWindows/CVI进行开发。根据低频电路板的测试需求，系统测试软件包括自检模块、自动测试模块和调试测试模块。自检模块在程序启动时对电源状态、板卡初始化状态进行快速自检，然后进入功能自检，完成各板卡的功能完整性检查。自动测试模块根据测试人员在人机交互界面中选择的电路板具体型号，载入相应测试配置文件，自动完成电路板测试工作，可用于批量生产的出厂测试。调试测试模块用于对电路板进行单项测试，确定故障位置，可用于电路板故障定位。系统测试软件的流程如图3所示。

22910801009015测试软件主界面如图4所示。导通性测试用于测试电路板+5V、+3.3V、-5V、-9V等接线端子的导通性，电压测试完成电路板正压线性稳压器的输出电压和负压线性稳压器的输出电压测试，译码器输出测试用于电路板三选八译码器的输出测试。

4 结束语

本文基于PXI总线的虚拟仪器技术设计并实现了低频电路板测试系统，该系统能够实现低频电路板自动化测试，以及故障定位，大大提高了生产线人员工作效率，极大地保障了低频电路板生产交付，具有很高的应用价值。