专利名称：一种模拟量变换器测试台的制作方法
技术领域：
本实用新型属 于测试系统，具体涉及一种对电信号变换器进行测试的装置。
背景技术：
交直流信号变换器广泛应用于各种电子设备中，负责将对输入的电信号进行放大 或者其他处理，在对电信号变换器进行测试时多为人工测试，设计员用稳压电源和万用表 手动测试和校准模拟量变换器，每次测试一路。并且需要将待测模拟量的输入电压量程等 分成13份，依次为V1、V2、……、V13。先将稳压电源调至电压VI，作为变换器的输入，同时 用高精度万用表测量该变换器实际的输入电压Vinl ；测量变换器的输出电压Voutl ；记录 Vinl和Voutl ；调整稳压电源至V2，同样测量Vin2和Vout2……共测试和记录13组数据。使用这13组数据计算线性变换的精度 以及线性相关参数 其中，Vin数据为X数组，Vout数据为Y数组。计算出Α、B、γ后，即完成了一路模拟量参数计算。此种测试方式效率低下，并且在人工进行多组数据的同时测试时，容易出现错误。 发明内容本实用新型的目的是，提供一种具有自检功能的模拟量变换器测试台，能够自动、 快速、高效的对模拟量变换器进行检测。本实用新型是这样实现的一种模拟量变换器测试台，包括上位数据处理计算机、 决策控制计算机、功能扩展电路板、供配电系统，其中，上位数据处理计算机由通用计算机 构成，完成主控软件的运行，决策控制计算机采用基于FPGA+DSP的线性流水阵列架构，完 全由数字电路系统组成，实现高速高精度的采集和计算；上位数据处理计算机与决策控制 计算机通过USB2.0接口 ；决策控制计算机与功能扩展电路板通过IO接口相连，所述的功 能扩展电路板包括数字开关量输入、输出，模拟量输出，模拟量采集，外围指示模块；功能扩 展电路板接收决策控制计算机输出的IO控制信号；按照决策控制计算机输出的数字信号 来控制供配电系统中的程控电源输出；所述的供配电系统实现对整个系统的供电和电平转 换，包括对决策控制计算机的供电，对功能扩展电路板的供电，对被测设备的正常工作供电以及测试供电。如上所述的一种模拟量变换器测试台，其中，FPGA芯片采用XILINX公司的XC2V1000, DSP 芯片采用 TI 公司的 TMS320C6713BPYP。如上所述的一种模拟量变换器测试台，其中，所述的FPGA使用RS232控制程控电 源输出电压，使用IO 口控制功能扩展电路板中的光耦开关，使程控电源输出电压输出至模 拟量变换器的其中一路输入接口，同时，功能扩展电路板可接收各交直流变换器对参数变 换后输出的多路直流信号，并进行采集。如上所述的一种模拟量变换器测试台，其中，AD芯片采用了 ADS8364Y，厂商为 AnalogDevices0如上所述的一种模拟量变换器测试台，其中，程控电源型号为艾德克斯IT6322 ； 光耦选通电路采用两级驱动电路。如上所述的一种模拟量变换器测试台，其中，供配电系统为决策控制计算机提供 5V电源，为功能扩展电路板提供士 12V，为被测设备的正常工作提供1路直流连续可调电 源。本实用新型的优点是配电系统能给产品提供1路直流连续可调电源及供电检测。使用本测试台，FPGA自动将量程等分成13等分并依次输出，同时记录变换器输出 电压，一路信号测试结束后，利用存储的13组数据自动计算线性变换的相关参数，将计算 结果显示在电脑上。然后开始下一路变换器输出的测试。依次测量、计算、显示36路模拟 量的线性参数，并可打印成测试报告。并可实现保存、打印等功能。可自动输出测试报告并 打印。能快速、自动的进行测试，提高工作效率，并且避免了人工操作中可能出现的错误 操作。本实用新型的有益效果是1、系统具有自检功能，可以确认测试台工作是否正常。2、能给产品提供1路直流连续可调电源及供电检测，用于对被测设备做拉偏试 验，电源驱动能力大于等于1. 5A。3、接收各交直流变换器对参数变换后输出的0 5V直流信号并采集。4、DA实现电压所要求范围内的连续可调，单通道最大电压工作时的最大功率为 0. 215、各电源插头、信号连接均有加固措施。6、系统稳定性高、可靠性高。

图1是模拟量变换器测试系统的示意图；图2是决策控制计算机组成示意图；图3是模拟量变换器测试台的组成图；图4是模拟量变换器测试台功能扩展板框图；图5是光耦选通电路；其中，Q3、Q4为三极管，起驱动作用；R84、R85、R86、R87为保护电阻，A2为光伏继电器(PhotoMOS Relay)，起隔离、开关作用，RCl RC6为保护电阻；图6是AD芯片电路示意图；图7是电压基准和跟随电路；图8是模拟量变换器测试系统软件流程；图9是模拟量变换器测试台的前面板布置图；图10是模拟量变换器测试台的后面板布置图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明图1是位控指令变换器测试系统的示意图。如图1所示，该位控指令变换器测试系统包括上位数据处理计算机、决策控制计算机、功能扩展电路板、供配电系统、电缆网。上位数据处理计算机完成主控软件的运行，决策控制计算机是下位测试系统的核 心，上位数据处理计算机由通用计算机构成，与决策控制计算机通过USB2. 0接口相连，决 策控制计算机接收上位数据处理计算机传递来的控制指令、参数和数据，根据上位数据处 理计算机的信息实现对应的IO量控制、指定的编码输出，连续模拟量输出；完成与被测设 备的通讯，实现外部模拟量的采集、分析处理，通过外存储介质实现数据的保存备份，同时 将得到的被测设备数据通过USB2. 0接口上传，由上位机进行分析处理。由于采用通用计算机系统，所述的上位数据处理计算机能够完成主控软件的运 行，实现良好的人机交互环境，以进行相应的参数设置、系统自检、手动操作、按流程自动操 作，数据显示，动态曲线显示，对采集数据的自动分析与判读，存储，打印；上位数据处理计算机的主控软件采用了 Labwindows CVI8. 5，通过USB2. 0接口与 下位的决策控制计算机进行通讯，实现对决策控制计算机控制指令和参数的加载，同时接 受下位决策控制计算机采集上传的数据。如图2所示，决策控制计算机采用基于FPGA+DSP的线性流水阵列架构，完全由数 字电路系统组成，实现高速高精度的采集和计算；决策控制计算机的输入为上位处理计算机的输出指令，该指令可通过USB2. 0接 口传输。其中FPGA主要具有各种数据接口，包括2个RS422接口，1个USB2. 0接口，1个 RS232接口，1个JTAG接口，1个LVDS接口 ； 128MBit的外部高速缓存；4MBit的外部参数与 数据存储(掉电非易失性)；同时完成与DSP的数据传递以及对系统中各个器件工作状态 的配置。FPGA内部具有以下几个模块时钟分频模块，RS422模块，RS232模块，IO信号控制 模块，DSP通讯模块，编码/解码模块，数据缓存模块，数据查表模块，综合管理模块，USB2. 0 模块，AD采集模块，DA控制模块，IIC存储模块，时钟与复位模块等。FPGA芯片采用XILINX 公司的XC2V1000，100万系统门密度的现场可编程逻辑门阵列，FG456封装，具有324个IO 口供系统使用，对LVDS接口具有良好的编程支持。DSP主要完成相关的数据计算以及相关算法的实现，完成数据的备份存储，具有大 数据量数据计算分析的能力。外部具有1个JTAG接口，1个RS422接口，1个RS232接口，1 个USB2. 0接口，同时还具有64MBit的数据存储器，4MBit的程序存储器。DSP芯片采用TI 公司的TMS320C6713BPYP，32位浮点数字信号处理器，具有200MHz主频，IG的浮点运算能 力。[0048]DSP的USB2. 0接口用于使用外部存储器，FPGA的USB2. 0接口用于与上位数据处 理计算机通讯。决策控制计算机与功能扩展电路板通过IO接口相连。如图3所示，所述的功能扩展电路板包括多种通讯接口 ；具有数字开关量输入、输 出，模拟量输出，模拟量采集，外围指示等功能。功能扩展电路板接收决策控制计算机输出 的IO控制信号；按照决策控制计算机输出的数字信号来控制程控电源来输出。其具体结构 如下所述 FPGA使用RS232控制程控电源输出电压，同时使用IO 口控制光耦开关，使电压输 出至模拟量变换器的36路输入接口中的其中一路，程控电源型号为艾德克斯IT6322 ；如 图5所示，光耦选通电路采用两级驱动电路，其中，Q3、Q4为三极管，起驱动作用；R84、R85、 R86、R87为保护电阻。A2为光伏继电器(PhotoMOS Relay)，起隔离、开关作用。RCl RC6 为保护电阻。优点在于10信号经过两级驱动电路，既保证了电流驱动能力，又使得IO信号与 输出信号完全隔离。光伏继电器体积小、寿命长。输入电流小，相应速度快，避免了电磁继 电器的反向线圈激励，保护前级电路。输出阻抗小，完全满足本设备使用。同时，功能扩展电路板可接收各交直流变换器对参数变换后输出的36路O 5V 直流信号，并进行采集，采集范围O 5V，频率大于等于lOKHz。AD芯片采用了 ADS8364Y， 厂商为AnalogDevices，简称AD公司；采集电路示意图如图6所示。数字电路电源模块为决策控制计算机供电，5V由外部的供配电系统提供，第二级 转换采用了 4片TPS5461X系列开关电源芯片来满足整个决策控制计算机的供电需求。供 电电路示意图如图7所示。所述的供配电系统实现对整个系统的供电和电平转换，包括对决策控制计算机的 供电，对功能扩展电路板的供电，对被测设备的正常工作供电以及测试供电。供配电系统为决策控制计算机提供5V电源，为功能扩展电路板提供士 12V，为被 测设备的正常工作提供1路直流连续可调电源。该测试台的供配电系统能给产品提供1路直流连续可调电源及供电检测，用于对 被测设备做拉偏试验，电源驱动能力大于等于2. 0A，使用开关实现控制上电，同时给决策控 制计算机提供5V，3A的直流电源。电源输出带滤波，自恢复型保险丝，具有过流、过压、过热保护措施，具有测量并显 示供电电压值，供电电流功能，电压整数位2位，小数位2位，电流整数位1位，小数位2位。对模拟量变换器进行测试的过程是模拟量变换器测试台是为弹上交直流信号变换器配套的地面专用测试设备，该设 备的整个测试过程是通过软件实现的。1、开始2、系统自检检查USB电缆连接正常；当USB电缆连接正常时，能够上位和决策计算机之间的线缆连接。检查FPGA是否工作正常；USB电缆如果连接正常之后，询问FPGA芯片，如果反应正常，则认为决策控制计算机可以正常工作。3、测试台手动测试 3. 1、通道选择首先选定测试通道(从1 36中选择1路)；3. 2、程控电源设置将程控电源切换到使用FPGA控制的远程控制状态，并读取程控电源信息确保其 工作正常；设置程控电源输出的极性和电压值；3. 3、输出电压至模拟量变换器测试台将步骤3. 2中设置好的电压输出至选定的模拟量变换器36路输入中的1路；3. 4、采集电压值采集模拟量变换器对应的输出。利用手动测试可以实现输出任意电压值至模拟量变换台中的任意一路。4、测试台自动测试自动测试时，对于1 36路，每一路依次输出13个电压值，并采集相应的模拟量 变换器的输出，使用这13组数据计算线性变换的精度Y = A+BX 以及线性相关参数 其中，X数组为测试台的输出数据，Y数组为模拟量变换器的输出数据。对于模拟量变换器的每一路输入，13个电压值与此路电压量程相关，13个电压值 将此路电压量程进行等分。自动测试时，能够一次性得到模拟量变换台的所有通道的参数。5、生成和打印试验报告在完成上述过程后，测试系统可以根据上述测量结果生成相应的报告。由于使用了便于配置的通用计算机以及DSP芯片和FPGA芯片，通过输出量的配 置，即可以适用于不同的模拟量变换器，上述的测试台在实际使用中测试3种模拟量变换 器，每种最多36路交、直流信号。3种模拟量变换器输入电压范围各有不同，测试台中预置了这3种模拟量变换器 的参数，只需在在测试时进行选择，即可通过本测试台自动测试该3种模拟量变换器。
权利要求一种模拟量变换器测试台，包括上位数据处理计算机、决策控制计算机、功能扩展电路板、供配电系统，其特征在于上位数据处理计算机由通用计算机构成，完成主控软件的运行，决策控制计算机采用基于FPGA+DSP的线性流水阵列架构，完全由数字电路系统组成，实现高速高精度的采集和计算；上位数据处理计算机与决策控制计算机通过USB2.0接口；决策控制计算机与功能扩展电路板通过IO接口相连，所述的功能扩展电路板包括数字开关量输入、输出，模拟量输出，模拟量采集模块；功能扩展电路板接收决策控制计算机输出的IO控制信号；按照决策控制计算机输出的数字信号来控制供配电系统中的程控电源输出；所述的供配电系统实现对整个系统的供电和电平转换，包括对决策控制计算机的供电，对功能扩展电路板的供电，对被测设备的正常工作供电以及测试供电。
2.如权利要求1所述的一种模拟量变换器测试台，其特征在于FPGA芯片采用XILINX 公司的XC2V1000，DSP芯片采用TI公司的TMS320C6713BPYP。
3.如权利要求1所述的一种模拟量变换器测试台，其特征在于所述的FPGA使用 RS232控制程控电源输出电压，使用IO 口控制功能扩展电路板中的光耦开关，使程控电源 输出电压输出至模拟量变换器的其中一路输入接口，同时，功能扩展电路板可接收各交直 流变换器对参数变换后输出的多路直流信号，并进行采集。
4.如权利要求3所述的一种模拟量变换器测试台，其特征在于AD芯片采用了 ADS8364Y,厂商为 AnalogDevices。
5.如权利要求1所述的一种模拟量变换器测试台，其特征在于程控电源型号为艾德 克斯IT6322 ；光耦选通电路采用两级驱动电路。
6.如权利要求1所述的一种模拟量变换器测试台，其特征在于供配电系统为决策控 制计算机提供5V电源，为功能扩展电路板提供士 12V，为被测设备的正常工作提供1路直流 连续可调电源。
专利摘要一种模拟量变换器测试台，由上位处理计算机、决策控制计算机、功能扩展电路板、供配电系统、电缆网组成，上位数据处理计算机与决策控制计算机(下位机)通过USB2.0接口相连，下位机接收上位机传递来的控制指令、参数和数据，完成与被测设备的通讯；功能扩展电路板具有模拟量输出、模拟量采集、外围指示的功能；供配电系统实现对整个系统的供电和电平转换；电缆网主要实现测试台系统内各组成之间的连接。本实用新型主要用于对电信号变换器进行单元测试，用于生产、调试、检验交直流电信号变换器的性能，进行采集、显示、存储、自动判读、打印。
文档编号G01R31/00GK201637790SQ20092029247
公开日2010年11月17日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者丁辉, 任浩, 康涛, 张晓玲, 梅玥, 王铮 申请人:北京航天拓扑高科技有限责任公司