一种用于ADC采样数据的回路自检电路及方法与流程

本发明属于领域，具体涉及一种用于ADC采样数据的回路自检电路及方法。
背景技术：
：现今IC制造业采用越来越小的晶体管生产工艺已经成为主流，随着芯片封装尺寸的减小，芯片管脚间距也越来越小，在焊接过程中比较容易发生连焊、虚焊问题。产品在投运过程中因受外部环境影响(如氧化、腐蚀、污染等)也会出现芯片管脚连焊、虚焊问题。在电力系统二次保护装置中ADC采样是装置数据的一个重要来源，它影响到整装置的动作行为，一旦ADC采样数据异常且无法及时发现将可能导致严重的电力事故。但现有市场上常用的多通道同步ADC芯片采样数据输出不包含校验功能，因此无法发现因焊接问题导致的采样回路故障带来的异常采样数据。传统的焊接质量检测方法有用肉眼观察后再借助万用表对可疑地方进行检测、借助X-Ray设备检测、用飞针测试仪等专用测试设备检测等手段。然而这些手段只能应用于生产测试中，在产品实际投运过程中就无能为力了。在电力系统二次保护装置中通常采用多通道同步ADC采样，这是因为电力系统二次保护装置需要采集的电压、电流信号较多，且必须保证同步相位关系。然而目前市场上主流的多通道同步ADC芯片，如TI公司的ADS8555、ADS8556，ADI公司的AD7656、AD7606，无论采用并行数据传输还是串行数据传输都没有校验功能，因此当焊接问题而导致的采样数据异常是无法发现的，而这将可能导致保护装置误动作，造成严重的电力事故。肉眼观察加万用表进行焊接质量检测，由于观察点较多，而且小而密集，不易观察。如果是BGA或QFN封装的芯片，肉眼是观察不到焊接点的，做不到检测的目的。X-Ray观察适合连焊检查，但虚焊或缺焊不容易检查出来，而且X-Ray设备还对人体还有一定伤害。飞针测试仪检测需要编写测试程序及测试文件，复杂度高，设备成本高。这些检测方案只适用于生产测试中。然而在产品整个生命周期中因受外部环境影响(如氧化、腐蚀、污染等)也会出现芯片管脚焊接问题，导致信号回路出现短路或断路。尤其是对电力系统二次保护装置的ADC采样回路的影响更大，它直接影响到了保护装置的动作行为，可能导致保护误动作或拒动作。技术实现要素：针对上述问题，本发明提出一种用于ADC采样数据的回路自检电路及方法，它通过外部自检回馈的方式巧妙的配合ADC芯片采样时序来检查ADC芯片是否存在焊接问题，从而判断ADC采样数据回路是否连接正常。该方法用于生产过程中可快速定位ADC采样数据回路的连焊、虚焊问题，立即进行返修以提高产品的成品率，在产品投运过程中因氧化、腐蚀等造成的管脚焊接问题一经发现后可采取相应的报警措施，降低因设备异常而导致的恶劣影响和经济损失。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种用于ADC采样数据的回路自检电路，包括至少一个三态缓冲器、多路复用器和ADC芯片；所述各三态缓冲器选通输入端分别与多路复用器的控制信号输入端相连后连接到微处理器，其输入端分别与ADC芯片的SCK引脚相连，其输出端分别与ADC芯片的各数据输出引脚DOUT相连；所述多路复用器的两个输入端分别与ADC芯片的BUSY引脚和CS引脚相连，其输出端作为回路自检电路的数据输出端；所述ADC芯片的RESET引脚、CS引脚、CONVST引脚和SCK引脚均与微处理器连接。所述用于ADC采样数据的回路自检电路中，微处理器芯片通过输出控制信号给ADC芯片、三态缓冲器选通输入端和多路复用器的控制信号输入端以构成不同回路，微处理器芯片输出自检信号或者时钟信号通过ADC芯片的SCK引脚接入到不同回路中，在各回路的输出端，配合ADC芯片的采样时序，比较输入的自检信号和输出的自检信号或者比较ADC芯片的BUSY引脚的输出信号与CS引脚上的信号是否一致，检查ADC芯片是否有损坏。所述ADC芯片的CS引脚、CONVST引脚、SCK引脚及数据输出引脚DOUT的引脚焊盘为主-副焊盘的结构，主-副焊盘通过芯片引脚桥接到一起，只有当芯片引脚与主-副焊盘可靠焊接后回路才能导通。一种用于ADC采样数据的回路自检电路的自检方法，包括以下步骤：步骤1、对ADC芯片进行上电复位；步骤2、微处理器芯片通过输出控制信号给ADC芯片、三态缓冲器选通输入端与多路复用器的控制信号输入端以构成不同回路，微处理器芯片输出自检信号或者时钟信号通过SCK引脚接入到不同回路中；步骤3、在各回路的输出端，配合ADC芯片的采样时序，比较输入的自检信号和输出的自检信号或者比较ADC芯片的BUSY引脚的输出信号与CS引脚上的信号是否一致，检查ADC芯片是否有损坏。一种用于ADC采样数据的回路自检电路的自检方法，当ADC芯片处于数据采样转换状态时，所述步骤2和步骤3具体为：微处理器芯片分别输出高电平信号给ADC芯片的CONVST引脚、CS引脚和多路复用器的控制信号输入端和三态缓冲器选通输入端构成第一回路，BUSY引脚被选通，BUSY引脚输出的BUSY_ADC信号为高电平；同时，三态缓冲器被使能，微处理器芯片输出一组自检信号通过ADC芯片的SCK引脚接入到第一回路中，此时ADC芯片的数据输出引脚DOUT中的DOUT_ADC为高阻态，ADC芯片的数据输出引脚DOUT中DOUT_OUTPUT信号呈现SCK引脚上的脉冲自检信号；当微处理器芯片能够在BUSY引脚上成功捕获BUSY_ADC脉冲信号，并且ADC芯片的数据输出引脚DOUT上的DOUT_OUTPUT信号与SCK引脚上输入自检信号一致，表明ADC芯片的CONVST引脚、SCK引脚、BUSY引脚、数据输出引脚DOUT没有断焊或短路的情况发生。一种用于ADC采样数据的回路自检电路的自检方法，当ADC芯片处于数据采样转换状态向读取ADC采样数据状态过渡时，所述步骤2和步骤3具体为：微处理器芯片分别输出低电平信号给CONVST引脚、多路复用器的控制信号输入端和三态缓冲器选通输入端以构成第二回路，CS引脚被选通，BUSY引脚中的BUSY_OUTPUT信号呈现CS信号，此时输出为高电平，三态缓冲器被禁止，输出高阻态，CS仍维持在高电平，ADC芯片的数据输出引脚DOUT中的DOUT_ADC信号为高阻态，DOUT_OUTPUT也呈现高阻态，当微处理器芯片能够在BUSY引脚上成功获得CS高低变化的信号，表明ADC的CS管脚没有断路或短路的情况发生。一种用于ADC采样数据的回路自检电路的自检方法，当ADC芯片处于读取ADC采样数据状态时，所述步骤2和步骤3具体为：微处理器芯片分别输出低电平信号给CONVST引脚、CS引脚、多路复用器的控制信号输入端和和三态缓冲器选通输入端以构成第三回路，CS引脚被选通，ADC芯片的BUSY引脚的BUSY_OUTPUT信号为低电平的CS信号，微处理器芯片输出时钟信号通过ADC芯片的SCK引脚接入到第二回路中，ADC芯片依据输入的时钟信号的节拍输出采样数据，三态缓冲器被禁止，输出高阻态，ADC芯片的数据输出引脚DOUT上的DOUT_OUTPUT信号为ADC芯片的数据输出引脚DOUT上的DOUT_ADC信号；当微处理器芯片能够在BUSY引脚上成功获得CS高低变化的信号，表明ADC芯片的CS管脚没有断路或短路的情况发生。本发明的有益效果：本发明的一种用于ADC采样数据的回路自检电路及方法，它通过外部自检回馈的方式巧妙的配合ADC芯片采样时序来检查ADC芯片是否存在焊接问题，从而判断ADC采样数据回路是否连接正常。该方法用于生产过程中可快速定位ADC采样数据回路的连焊、虚焊问题，立即进行返修以提高产品的成品率并缩短生产调试周期，较传统的测试手段，本发明方案具有成本低，查错率高，操作简单等优点。在产品投运过程中因氧化、腐蚀等造成的管脚焊接问题一经发现后可采取相应的报警和防误措施，实时性高，可有效降低因设备异常而导致的恶劣影响和经济损失。附图说明图1为本发明的一种用于ADC采样数据的回路自检电路的原理示意图。图2为本发明的ADC芯片的管脚焊盘结构示意图。图3为本发明的ADC芯片采样数据回路自检时序图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。一种用于ADC采样数据的回路自检电路，包括至少一个三态缓冲器、多路复用器和ADC芯片；所述各三态缓冲器选通输入端分别与多路复用器的控制信号输入端相连后连接到微处理器，其输入端分别与ADC芯片的SCK引脚相连，其输出端分别与ADC芯片的各数据输出引脚DOUT相连；所述多路复用器的两个输入端分别与ADC芯片的BUSY引脚和CS引脚相连，其输出端作为回路自检电路的数据输出端；所述ADC芯片的RESET引脚、CS引脚、CONVST引脚和SCK引脚均与微处理器连接。如图1所示，在本发明的一种实施例中，ADC芯片为AD7606串行数据传输芯片，包括2个三态缓冲器，在本发明的其他实施例中，还可以包括3个或者更多的三态缓冲器，三态缓冲器的个数小于或者等于ADC芯片上的数据输出引脚DOUT。所述用于ADC采样数据的回路自检电路中，微处理器芯片通过输出控制信号给ADC芯片、三态缓冲器选通输入端和多路复用器的控制信号输入端以构成不同回路，微处理器芯片输出自检信号或者时钟信号通过ADC芯片的SCK引脚接入到不同回路中，在各回路的输出端，配合ADC芯片的采样时序，比较输入的自检信号和输出的自检信号或者比较ADC芯片的BUSY引脚的输出信号与CS引脚上的信号是否一致，检查ADC芯片是否有损坏。在本发明的一种实施例中，三态缓冲器的真值表如表1所示，多路复用器的真值表如表2所示；表1表2SELO0I01I1如图2所示，所述ADC芯片的CS引脚、CONVST引脚、SCK引脚及数据输出引脚DOUT的引脚焊盘为主-副焊盘的结构，主-副焊盘通过芯片引脚桥接到一起，只有当芯片引脚与主-副焊盘可靠焊接后回路才能导通，由此可通过回路是否导通判断芯片焊接是否可靠，防止虚焊。一种用于ADC采样数据的回路自检电路的自检方法，包括以下步骤：步骤1、对ADC芯片进行上电复位；步骤2、微处理器芯片通过输出控制信号给ADC芯片、三态缓冲器选通输入端与多路复用器的控制信号输入端以构成不同回路，微处理器芯片输出自检信号或者时钟信号通过SCK引脚接入到不同回路中；步骤3、在各回路的输出端，配合ADC芯片的采样时序，比较输入的自检信号和输出的自检信号或者比较ADC芯片的BUSY引脚的输出信号与CS引脚上的信号是否一致，检查ADC芯片是否有损坏。在本发明的图3中，RESET#、CONVST、BUSY_ADC、CS#、SCK和DOUTA(B)_ADC表示ADC芯片管脚上的信号，BUSY_OUTPUT、DOUTA(B)_OUTPUT为连接到微处理器芯片上的信号。图3中上半部表示原始ADC芯片采样时序图，图3中下半部表示带自检功能的ADC芯片采样时序图。RESET#：ADC复位信号，由微处理器芯片输出低电平复位ADC芯片，通常只在上电后复位一次即可。CONVST：ADC启动采样信号，由微处理器芯片输出高电平通知ADC芯片对其输入的模拟量信号进行采样转换。BUSY_ADC：ADC忙信号，其为ADC芯片的输出信号，表示当前ADC正在对模拟量信号进行采样转换中。CS#：ADC片选信号，低电平有效。由微处理器芯片输出低电平选通该ADC芯片，从而可进行数据读取操作。SCK：ADC串行数据接口时钟信号，由微处理器芯片输出周期信号进行数据读取操作。DOUTA(B)_ADC：ADC串行数据接口数据信号，可配置为单线或多线模式，由ADC芯片在SCK时钟边沿触发下输出采样数据。当CS#片选为高电平时输出为高阻态，当CS#片选为低电平时输出数据。DOUTA(B)_OUTPUT：ADC串行数据接口管脚与三态缓冲器管脚共同连接到微处理器芯片的同一线网信号。它反应的是ADC串行数据接口DOUTA(B)_ADC输出和三态缓冲器输出的公共信号。BUSY_OUTPUT：多路复用器连接到微处理器芯片的线网信号，不同的时刻可以表征ADC芯片的BUSY信号和CS#信号。一种用于ADC采样数据的回路自检电路的自检方法，当ADC芯片处于数据采样转换状态时(即一个采样周期的A阶段)，所述步骤2和步骤3具体为：微处理器芯片分别输出高电平信号给ADC芯片的CONVST引脚、CS引脚和多路复用器的控制信号输入端和三态缓冲器选通输入端构成第一回路，多路复用器的SEL管脚为高电平，I1被选中，BUSY引脚被选通，BUSY引脚输出的BUSY_OUTPUT为BUSY_ADC信号，为高电平；同时，三态缓冲器被使能，微处理器芯片输出一组自检信号通过ADC芯片的SCK引脚接入到第一回路中，此时ADC芯片的数据输出引脚DOUT中的DOUTA(B)_ADC为高阻态，ADC芯片的数据输出引脚DOUT中DOUTA(B)_OUTPUT信号呈现SCK引脚上的脉冲自检信号；当微处理器芯片能够在BUSY引脚上成功捕获BUSY_ADC脉冲信号，并且ADC芯片的数据输出引脚DOUT上的DOUTA(B)_OUTPUT信号与SCK引脚上输入自检信号一致，表明ADC芯片的CONVST引脚、SCK引脚、BUSY引脚、数据输出引脚DOUT没有断焊或短路的情况发生。一种用于ADC采样数据的回路自检电路的自检方法，当ADC芯片处于数据采样转换状态向读取ADC采样数据状态过渡时，所述步骤2和步骤3具体为：微处理器芯片分别输出低电平信号给CONVST引脚、多路复用器的控制信号输入端和三态缓冲器选通输入端以构成第二回路，CS引脚被选通，BUSY引脚中的BUSY_OUTPUT信号呈现CS信号，此时输出为高电平，三态缓冲器被禁止，输出高阻态，CS仍维持在高电平，ADC芯片的数据输出引脚DOUT中的DOUTA(B)_ADC信号为高阻态，DOUTA(B)_OUTPUT也呈现高阻态，当微处理器芯片能够在BUSY引脚上成功获得CS高低变化的信号，表明ADC的CS管脚没有断路或短路的情况发生。一种用于ADC采样数据的回路自检电路的自检方法，当ADC芯片处于读取ADC采样数据状态时，所述步骤2和步骤3具体为：微处理器芯片分别输出低电平信号给CONVST引脚、CS引脚、多路复用器的控制信号输入端和和三态缓冲器选通输入端以构成第三回路，CS引脚被选通，ADC芯片的BUSY引脚的BUSY_OUTPUT信号为低电平的CS信号，微处理器芯片输出时钟信号通过ADC芯片的SCK引脚接入到第二回路中，ADC芯片依据输入的时钟信号的节拍输出采样数据，三态缓冲器被禁止，输出高阻态，ADC芯片的数据输出引脚DOUT上的DOUTA(B)_OUTPUT信号为ADC芯片的数据输出引脚DOUT上的DOUTA(B)_ADC信号；当微处理器芯片能够在BUSY引脚上成功获得CS高低变化的信号，表明ADC芯片的CS管脚没有断路或短路的情况发生。综上：本发明的一种用于ADC采样数据的回路自检电路及方法，它通过外部自检回馈的方式巧妙的配合ADC芯片采样时序来检查ADC芯片是否存在焊接问题，从而判断ADC采样数据回路是否连接正常。该方法用于生产过程中可快速定位ADC采样数据回路的连焊、虚焊问题，立即进行返修以提高产品的成品率并缩短生产调试周期，较传统的测试手段，本发明方案具有成本低，查错率高，操作简单等优点。在产品投运过程中因氧化、腐蚀等造成的管脚焊接问题一经发现后可采取相应的报警和防误措施，实时性高，可有效降低因设备异常而导致的恶劣影响和经济损失。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页1 2 3