电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置制造方法
【专利摘要】一种电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置，由主机和电脑两部分组成，主机部分包括外壳、交流电连线、电源开关、USB接口、SD卡、按键、待测集成电路板接口、集成电路板、指示灯；集成电路板的电路部分包括电源电路、多路信号采集与复现电路和主控电路；多通道信号采集与复现电路中各通道通过串口与主控电路通信，主控电路通过USB与电脑连接；用本装置采集标准集成电路板的信号，复现在故障集成电路板上，由电脑处理两种集成电路板的输出信号，能迅速、准确的判断出故障情况，大大降低从业人员的技术要求，加快维修进度。
【专利说明】电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置
[0001][【技术领域】]
[0002]本实用新型属于集成电路板信号采集及复现装置，具体是电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置。
[0003][【背景技术】]
[0004]随着电子技术的发展和社会的进步，半导体技术的不断发展，集成电路板已经涉及到了各行各业的各种机器设备，各种集成电路板控制的电器设备走进人们的生活，带来了很大的便利，但集成电路板一旦出现故障就会使得电器设备无法正常使用，所以集成电路板的维修工作变得越来越重要。传统的维修方法是借着万用表、示波器等各种传统的仪器和设备，靠技术人员凭经验手工检测查找进行维修，故障定位困难、修复率不高、速度缓慢，而且现在的集成电路板元器件越来越密集，实际上很难做到分析清楚电路的工作原理再去检修，特别是进口设备，厂家为了技术保密是不会提供原理图的，如果只靠以往的万用表、示波器等传统维修工具已经不能满足现代设备的维修要求。本装置不需要了解电路板的工作原理、也不需要提供电路图就能检修集成电路板的功能满足现代设备的维修要求。本实用新型是将标准集成电路板的工作信号，即正常工作时的输入和输出信号，同步采集并记录下来，再将所采集到的输入信号复现到故障集成电路板相应的输入通道上，再采集故障集成电路板的输入输出情况，从输入输出信号异常里，就能判断出故障的位置所在，大大加快维修的进度。本装置所要采集的标准集成电路板的信号通常是IOOKHz以下的周期性信号。
[0005][实用新型内容]
[0006]本实用新型要解决的技术问题是提供一种电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置；
[0007]解决上述技术问题采用如下技术方案:本电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置，由主机和电脑两部分组成，主机和电脑之间有USB连接线，主机包括外壳、交流电连线、电源开关、USB接口、SD卡接口、按键、待测集成电路板接口、机内集成电路板、指示灯，其中USB接口、SD卡接口、待测集成电路板接口在外壳的左右侧，机内集成电路板在外壳的内部；电路部分包括电源电路、多通道信号采集与复现电路和主控电路，所述的电源电路包括变压器、整流桥和稳压芯片，主控电路包括单片机电路、按键电路、指示灯电路、USB接口电路和SD卡接口电路即存储器接口电路，多通道信号采集与复现电路中的每个通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同，每个通道拥有独立地址码，每一通道的信号采集与复现电路均包含一个单片机电路、一个D/A转换电路、一个DC/DC电源电路、一个电流信号放大电路、一个电压信号放大电路、一个复现信号放大电路；上述电源电路、多通道信号采集与复现电路和主控电路之间的连接关系是:电源电路的直流供电输出端分别连接到主控电路的直流供电输入端和多通道信号采集与复现电路中各路DC/DC的输入端，多通道信号采集与复现电路中各通道单片机的串口通信引脚与主控电路中单片机的串口通信引脚连接。
[0008]所述的电源电路内部的连接关系是:变压器T1的初级线圈经过熔丝F1接到电源开关SW1的一端，电源开关SW1的另一端接交流电连线，变压器T1的各个次级线圈分别接整流桥D1和D2的输入端，D1和D2的输出端都接有滤波电容，整流桥D1的输出端接稳压芯片U1的IN引脚，稳压芯片U1的OUT引脚接有滤波电容和电源指示灯DS115
[0009]所述的多通道信号采集与复现电路内部的连接关系是:多通道信号采集与复现电路内部各通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同；每一通道的信号采集与复现电路均包含一个单片机电路、一个D/A转换电路、一个DC/DC电源电路、一个电流信号放大电路、一个电压信号放大电路、一个复现信号放大电路；电压信号放大电路中的运放U11的输入端通过一个由电阻组成的信号衰减电路与待测集成电路板接口插针VS和GS连接，U11的输出端与负输入端之间跨接了一个由数字可变电阻等组成的反馈电路，U11的输出端分别经过一个同向跟随器电路和一个反向跟随器电路与单片机Ultl的模拟量输入口的其中一个引脚连接；电流信号放大电路中的运算放大器U6的输入端经过电阻R13外接一电流取样电阻R15, R15的两端分别与待测集成电路板接口插针VS和IS连接，运放U6的输出端与负输入端之间跨接了一个由数字可变电阻等组成的反馈电路，U6的输出端分别经过一个由运放叫、％和光耦0P2、OP3组成的不共地隔离电路后与单片机Ultl的模拟量输入口的其中一个引脚连接；复现信号放大电路中的高压大电流运放U3的输出端Vout经过继电器K1的常开触点与待测集成电路板接口的插针VS连接，U3的Vout输出端与待测集成电路板接口的插针VS之间还串联了继电器K1的常闭触点、K2的常开触点以及电阻R8, U3的输出端与负输入端之间跨接了一个由数字可变电阻等组成的反馈电路，U3的输入端与数模转换芯片U2的输出端连接，U2的输入端连接单片机Ultl的输入输出口，U4的IN输入引脚分别与单片机Ultl的输入输出口连接，U10的输入输出口上还连接地址拨码开关SnUici的其中一个ADC引脚的其中一脚上接基准电压+5Vkef。
[0010]所述的主控电路内部的连接关系是:主控电路包括单片机电路、按键电路、指示灯电路、USB接口电路和SD卡接口电路即存储器接口电路；单片机U17的输入输出口外接了按钮SP1-SP3和指示灯DS2-DS4，单片机U17的输入输出口上还接有USB接口电路和SD卡接口电路。
[0011]所述的多通道信号采集与复现电路的多路为2-255路。
[0012]所述的主控电路通过USB接口外接电脑。
[0013]本实用新型的有益效果是:通过采集标准集成电路板从启动到正常工作时各输入输出引脚的信号做为标准信号，再将这标准信号复现在同种类型的故障集成电路板相对应的输入引脚上，在复现信号的同时采集故障集成电路板各输出引脚的信号，并与之前采集到的标准信号相比较，从信号差别中判断出故障集成电路板的故障现象和故障位置，大大加快故障集成电路板维修的进度，降低了维修人员的技术要求；本装置的主控电路连接有存储器如SD卡等，在没电脑连接的状态下同样可以使用，使得该装置便于携带，使用十分方便灵活，使用的要求低、范围广，如在有些工控场合或者是集成电路板难以拆卸的设备中，也可以使用本装置方便地采集标准集成电路板的信号，采集下来的数据保存在SD卡里，如有需要，可以拔下SD卡再插到电脑等设备上将数据读取保存，同一种标准集成电路板只需被采集一次，其数据以后可反复使用；多通道信号采集与复现电路里，各通道都有单片机电路、D/A转换电路、电压信号放大电路、电流信号放大电路、复现信号放大电路、DC/DC电源电路的做法使得各通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同；这样便于在需要的时候扩展通道，也便于各通道独立处理数据，并且提高了同步的精度和采样与复现的速率，并且在增加通道数量的情况下仍然能保持精度和速率不变；本装置带有USB接口，使用的时候连接电脑。
[0014][【专利附图】
【附图说明】]
[0015]图1是本装置的外形结构示意图；
[0016]图2是本装置的电路结构框图；
[0017]图3是电源电路的电路图；
[0018]图4是多通道信号采集与复现电路其中一路的电路图；
[0019]图5是主控电路的电路图。
[【具体实施方式】]
[0020]本实用新型结合实施例并参照附图作进一步详述:本电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置，由主机和电脑两部分组成，主机部分包括外壳1、交流电连线2、电源开关3、USB接口 4、SD卡接口 5、按键6、待测集成电路板接口 7、机内集成电路板8、指示灯9，其中USB接口 4、SD卡接口 5和待测集成电路板接口 7在外壳的左右侧，机内集成电路板8在外壳的内部；电路部分包括主控电路10、电源电路11和多通道信号采集与复现电路12，所述的电源电路11包括变压器、整流桥和稳压芯片，所述的多通道信号采集与复现电路12中的每个通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同，每一通道的信号采集与复现电路均包含一个单片机电路A、一个D/A转换电路B、一个DC/DC电源电路C、一个电流信号放大电路D、一个电压信号放大电路E、一个复现信号放大电路F，所述的主控电路10包括单片机电路G、按键电路H、指示灯电路1、USB接口电路J和SD卡接口电路K即存储器接口电路。
[0021]上述主控电路10、电源电路11和多通道信号采集与复现电路12的连接关系是:电源电路11的各路电源输出端分别与主控电路10的电源输入端和多通道信号采集与复现电路12中各路DC/DC的电源输入端连接，多通道信号采集与复现电路12中各通道单片机的TXD引脚接到主控电路10中单片机的RXD引脚，多通道信号采集与复现电路12中各通道单片机的RXD引脚接到主控电路中单片机的TXD引脚。
[0022]电源电路11内部的连接关系是:变压器T1的初级线圈经过熔丝F1接到电源开关Sff1的一端，电源开关SW1的另一端接交流电连线，变压器T1的各个次级线圈分别接整流桥D1和D2的输入端，D1和D2的输出端都接有滤波电容，整流桥D1的输出端接稳压芯片U1的IN引脚，稳压芯片U1的OUT引脚接有滤波电容和电源指示灯DS115
[0023]根据串口通信负载能力，多通道信号采集与复现电路12的多路为2-255路，其内部的连接关系是:多通道信号采集与复现电路12内部各通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同；每一通道的信号采集与复现电路均包含一个单片机电路A、一个D/A转换电路B、一个DC/DC电源电路C、一个电流信号放大电路D、一个电压信号放大电路E、一个复现信号放大电路F ；电压信号放大电路E中的运放U11的IN+引脚经过电阻R25、R26连接到被测集成电路板接口 7的插针VS，U11的IN-引脚通过电阻R33与被测集成电路板接口 7的插针GS连接，并且被测集成电路板接口 7的插针GS与电源地连接，U11的IN+与IN-之间串联了电阻R28、R32，并联了瞬变抑制二极管D7, U11的输出端与数字可调电阻U13的Wl引脚连接，U13的BI引脚与U11的负输入端连接，U13的BI引脚通过电容C35与Wl引脚连接，U13的\CS、SD1、CLK引脚分别与单片机的输入输出口连接，U11的输出端经过电阻R27连接到运放U12a的正输入端，U12a的正输入端通过电阻R29接地，U12a的负输入端与输出端连接，U12a的输出端通过电阻R3tl与单片机的模拟量输入ADC引脚连接，U11的输出端经过电阻R34连接到运放U12b的负输入端，U12b的负输入端通过电阻R35接地,U12b的正输入端接地，U12b的负输入端与输出端连接，U12b的输出端通过电阻R36与单片机的模拟量输入ADC引脚连接；电流信号放大电路⑶中的运算放大器仏的正输入端通过电阻R13与被测集成电路板接口(7)的插针VS连接，U6的负输入端通过电阻R18与被测集成电路板接口(7)的插针IS连接，并且插针IS接信号地，电流取样电阻R15的一端与插针VS连接，R15的另一端与插针IS连接，运算放大器U6的输出端与数字可调电阻U9的Wl引脚连接，U9的BI引脚与U6的负输入端连接，U9的BI引脚通过电容C26与Wl引脚连接，U9的\CS、SD1、CLK引脚分别与单片机的输入输出引脚连接，运算放大器U6的输出端与可调电阻R17的动触点端连接，可调电阻R17的其中一个固定端通过电阻R11与运算放大器U7a的负输入端连接，U7a的正输入端连接信号地，二极管D5的正极接U7a的输出端，D5的负极接U7a 的负输入端，D5上并联电容C19，U7a的输出端经过电阻R14与光耦OP2输入端的负极连接，OP2输入端的正极连接信号地，OP2的其中一输出端的发射极连接信号地，集电极连接到U7a的负输入端，光耦OP2的另一输出端的发射极接电源地，其集电极连接到运算放大器U8a的负输入端，U8a的负输入端通过电阻R12与U8a的输出端连接，R12上并联电容C18，U8a的输出端经过电阻R16与单片机的模拟量输入ADC引脚连接，可调电阻R17的另一个固定端通过电阻R2tl与运算放大器U7b的负输入端连接，U7b的正输入端连接信号地，二极管D6的负极接U7b的输出端，D6的正极接U7b的负输入端，D6上并联电容C25，U7b的输出端经过R22与光耦OP3输入端的正极连接，OP3输入端的负极连接信号地，OP3的其中一输出端的集电极接信号地，发射极连接到U7b的负输入端，光耦OP3的另一输出端的发射极接电源地，其集电极连接到运算放大器U8b的负输入端，U8b的负输入端通过电阻R23与U8b的输出端连接，R23上并联电容C23，U8b的输出端经过电阻R21与单片机的模拟量输入ADC引脚连接；复现信号放大电路(F)中高压大电流运放U3的输出端Vout经过继电器K1的常开触点与被测集成电路板接口(7)的插针VS连接，U3的Vout输出端与被测集成电路板接口⑵的插针VS之间还串联了继电器K1的常闭触点、K2的常开触点以及电阻R8, U3的IN-输入端经过电阻R7接地，U3的IN-输入端与数字可调电阻U5的Wl引脚连接，U5的BI引脚与U3的输出端Vout连接，U5的\CS、SD1、CLK引脚分别与单片机UlO的输入输出口连接，U3的限流控制引脚Ilim通过R6接地，U3的限流控制引脚Ilim与V-引脚之间串联了电阻R5和光耦OP1的输出端，OP1的输入端的负极接地，正极R3、R4、C7、ClO组成的滤波电路与单片机UlO的输入输出口连接，U3的输入端IN+与数模转换芯片U2的输出端VOUT连接，U2的CS引脚、CLEAR引脚、LATCH引脚、SCLK引脚、SDIN引脚分别与单片机U10的输入输出口连接；继电器驱动芯片U4的OUT输出引脚分别连接继电器KpK2工作线圈的一端，U4的IN输入引脚分别与单片机Ultl的输入输出口连接，地址拨码开关S1的一端与在单片机U10的输入输出口连接，S1的另一端接地，U10的其中一个ADC引脚上接基准电压+5Vkef。
[0024]所述的主控电路10内部的连接关系是:主控电路10包括单片机电路G、按键电路
H、指示灯电路1、USB接口电路J和SD卡接口电路K即存储器接口电路；按键电路H中的按键SP1、SP2、SP3的一端分别与单片机U17的输入输出口连接，并且分别通过电容C62-C64接GNDJi，按键的另一端分别通过电阻R4(1、R41、R42与+5V电源连接；指示灯电路I中的DS2-DS4的负极分别与单片机U17的输入输出口连接，DS2-DS4的正极分别通过电阻R37、R38、R39与+5V电源连接；USB接口电路J中的USB接口芯片U18的UD+引脚与USB接口 J2的UD+弓丨脚连接，U18的UD-引脚与J2的UD-引脚连接，U18的D0-D7引脚、INT#引脚、WR#引脚、RD#引脚、A0#引脚、CS#引脚分别与单片机U17的输入输出口连接；SD卡接口电路K中的电平转换芯片U16的B1-B6引脚分别与SD卡座J1的CMD/DI引脚、CLK引脚、DAT0/DO引脚、DAT1引脚、DAT2引脚、⑶/DAT3/CS引脚连接，U16的DIR引脚、A1-A6引脚分别与单片机U17的输入输出口连接。
[0025]参见图1，本装置的主机有一个外壳1，外壳面上有220V、50Hz的交流电插头2和交流电的电源开关3 ;外壳侧面有USB接口 4和SD卡接口 5，本装置主要接在电脑上使用，单独使用时其功能有局限性，单独使用时所采集到的数据保存在SD卡上，此时可以将SD卡取下放到读卡器上读取数据以备下次使用，也就是说同种类型的标准集成电路板只需要被采集一次，其数据以后就可反复使用；外壳I面上有三个按键6，三个按键从左到右是在线采样按钮SP1、离线采样按钮SP2和故障判断按钮SP3 ;待测集成电路板接口 7在外壳I另一侦牝用于连接标准集成电路板或故障集成电路板，待测集成电路板接口 7的插针分为信号采集与复现插针VS、电流采样信号地插针IS、电源地插针GS，分上中下三排并从左到右按序排列，信号采集与复现插针在上排，编号从左到右为VS1到VSn，电流信号地的插针在中间一排，编号为IS1到ISn，电源地的插针在下排，编号从左到右为GS1到GSn，在采集标准集成电路板的在线工作信号时，信号采集与复现插针VS按自定义约定的顺序连接标准集成电路板的输入输出引脚，电流采样信号地插针IS按同样的顺序连接标准集成电路板所工作的原设备即待测设备所对应的引脚上，接地插针GS与标准集成电路板的对应地连接，在采集标准集成电路板的离线工作信号时，按在线采集时的连接方法，保持插针VS和插针GS与标准集成电路板的连接不变，插针IS不接，在故障判断时的连接方式与离线采集时的连接方式一致；本装置的电路部分制成机内集成电路板8，安装在外壳I的内部，是本装置的核心部件；外壳I的面上还有指示灯9,提示本装置的工作状态。
[0026]参见图2，本装置的电路部分由三个电路组成:一是主控电路10，负责管理多通道信号采集与复现电路、数据的计算与判断、将数据存于SD卡或者与电脑13交换数据等；二是电源电路11，将输入220V的交流电压转换成+5V、+48V的直流电压给本装置提供直流电压；三是多通道信号采集与复现电路12，每个通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同，每个通道的地址是由地址拨码开关决定的，当地址拨码开关处于全OFF状态时地址由软件设定，每一通道的信号采集与复现电路均包含一个单片机电路A、一个D/A转换电路B、一个DC/DC电源电路C、一个电流信号放大电路D、一个电压信号放大电路E、一个复现信号放大电路F ;本装置目前采用20个通道，以后可以按需要扩展通道，最多可达255个通道；待测集成电路板接口 7所指的集成电路板是本装置测量的对象，待测集成线路板分标准集成电路板和故障集成电路板，这里的标准集成电路板是指在市场上购得的整批随机抽样检测各项有关电性能参数理想的一块集成电路板；故障集成电路板是指与标准集成电路板型号规格完全一样但是不能完全正常工作的待修的集成电路板；机内集成电路板8是指本装置外壳内部承担工作的集成电路板；先用本装置采集标准集成电路板的输入输出信号，再用本装置把采集到的信号复现到故障集成电路板的输入通道，通过采集比对两者的输入输出信号的变化来判断故障情况。
[0027]图3是电源电路的电路图，SW1是电源开关，F1是1.5A保险丝，R2是保护变压器的压敏电阻，变压器T1将输入的交流220V电压转换成低压，D1-D2是把交流电压转成近似直流电压的桥式整流桥，C1 - C5是滤波电容，U1是稳压芯片办的OUT端输出+5V给主控电路10供电，整流桥D2的输出端输出接近48V的直流电压给多通道信号采集与复现电路12中的DC/DC供电；指示灯DS1是电源指示灯。
[0028]图4是多通道信号采集与复现电路12中一个通道的电路图，本装置的单片机队采用高速、低功耗、强抗干扰的新一代STC12C5A60S2，其内部集成了 8路高速10位A/D转换、2路PWM和一个MAX810专用复位电路，D/A转换电路B中的U2采用低成本精密的12位、双极性的数模转换芯片AD5412，AD5412自带+5V基准电压输出，电流放大电路D中的U6采用精密运放0P07、U7和U8采用LM358、隔离光耦采用高速线性光耦HCNR201 ；电压信号放大电路E中的运算放大器Ull采用精密运放0P07，U12采用双运放LM358，复现信号放大电路F中的运算放大器U3采用高压大电流运放0PA548，继电器驱动芯片U8采用ULN2003A ;本装置在采集电压信号时，来自待测集成电路板的电压信号经过电阻组成的20倍衰减电路，衰减后的电压信号输送到运放U11的输入端，此时U13组成的数字可调电阻控制运放U11工作在I倍放大状态，放大后的电压信号按极性把正电压信号通过一个同向跟随器电路送到单片机Ultl的模拟量输入口的其中一个引脚，把负电压信号通过一个反向跟随器电路送到单片机Ultl的模拟量输入口的其中一个引脚，单片机Ultl通过程序来判断U11输入端的电压是否在± IV摆幅以内，如果在土 IV摆幅以内就控制数字可调电阻U13的阻值，让运放U11处于10倍放大状态以提高采样精度；本装置在采集电流信号时，来自待测集成电路板的电流信号经过电流取样电阻R15后得到微弱的电压信号输送到运放U6的输入端，经U6放大输出的正电压信号经过由运放U7a、光耦OP2和U8a组成的正压隔离电路后输送到单片机UlO的模拟量输入ADC引脚的其中一脚，U6输出的负电压信号经过由运放U7b、光f禹OP3和U8b组成的负压隔离电路后输送到单片机UlO的模拟量输入ADC引脚的其中一脚，单片机Ultl再根据采集到的电流信号强度来控制数字电位器U9的电阻值，让U6处于最佳放大状态；本装置在复现信号时，由主控电路10的单片机U17发送复现信息到采集与复现电路F的单片机Ultl，单片机U10根据信息内容按时序把数据送到D/A转换电路B，由U2进行数模转换后输出模拟电压，U2的VOUT引脚输出的模拟电压送到复现信号放大电路F中U3的IN+引脚，U3的Vout弓丨脚输出放大后的模拟信号，经过继电器K1的常开触点送到待测集成电路板接口 7的插针VS,复现信号时K1吸合，运放0PA548的放大倍数由数字可调电阻U5设定的阻值决定，U5设置在直通状态时，运放U3处于I倍放大，这时运放U3的输出摆幅是±5V、精度0.002V,当通过设置U5的电阻值让运放U3处于10倍放大状态时，这时运放U3的输出摆幅是±26V、精度
0.02V，U4的ILim引脚用于输出限流控制，控制范围在0A-3A之间，控制精度0.01A,由光耦OP1^电阻R5、R6组成限流控制电路，单片机U10的PWM输出口输出脉宽信号经过R3、R4、C7、ClO后转换成模拟量去控制光耦的导通量，最终达到限流的目的；复现信号时继电器Kl吸合K2不吸合，放大后的模拟信号经过继电器Kl的常开触点到达待测集成电路板接口 7的插针VS ；ASA测量是本装置的附加功能，当本装置用于ASA测量时继电器K2吸合Kl不吸合，由单片机产生的标准信号源经过K1的常闭触点、经过K2的常开触点和高精度电阻R5送到待测集成电路板接口 7的插针VS，此时电阻R5两端产生了 VI信号即电压、电流和时间组成的信号，主机把VI信号发送到电脑13，由电脑程序产生VI曲线图显示在电脑屏幕上，通过比较标准集成电路板与故障集成电路板之间的VI曲线图能进一步确认故障集成电路板上的故障元器件。
[0029]图5是主控电路电路图，主控电路10由单片机电路G、按键电路H、指示灯电路1、USB接口电路J和SD卡接口电路K组成，本装置的单片机U17采用高速、低功耗、强抗干扰的新一代STC12C5A60S2，USB接口芯片U18采用CH372，SD卡接口芯片U16采用双向电平转换芯片SN74LVC424?B，3.3V稳压芯片U15采用REGl 117-3.3 ;单片机U17的工作电压是5V，而SD卡的工作电压是3.3V，二者之间需要进行电平转换，U16是3.3V和5V逻辑电平双向转换的转换芯片，由单片机U17通过其输入输出引脚向U16的DIR引脚发送收发控制指令，控制U16信号的传输的方向，决定了方向是由A到B还是由B到A，U16的A端对应5V电平连接单片机U17的输入输出口，B端对应3.3V电平连接SD卡的输入输出口，SD卡有两种工作方式，SDIO方式和SPI方式，本装置采用简单的SPI方式就能满足使用，但保留SDIO的连接方式，如有需要只需修改程序就能使用SDIO方式。
[0030]用本装置检测待测集成电路板的过程分如下三步:
[0031]第一步标准集成电路板的在线采集，首先将标准集成电路板脱离其所工作的原设备即待测设备，信号采集与复现插针VS按自定义约定的顺序连接标准集成电路板的输入输出引脚，电流采样信号地插针IS按同样的顺序连接待测设备对应的引脚上，接地插针GS与标准集成电路板的对应地连接，连接好后先启动本装置，运行电脑控制端程序，按在线采集按钮SPl或在电脑屏幕上点击“在线采集”按键框，此时电脑程序提示需要输入文件名，输入与待测设备名称对应的文件名后，用鼠标点击电脑屏幕上的“确认”框或者按本装置的SP3按键，然后DS2指示灯点亮，开始采集数据，再打开待测设备的电源让标准集成电路板正常工作，本装置主控电路10的单片机通过串口与多通道信号采集与复现电路12的单片机通信，向多通道信号采集与复现电路12的单片机发送命令，多通道信号采集与复现电路12接到采集命令后去采集标准集成电路板从启动到正常工作时的输入输出的在线信号，再将采集到的数据通过串口发送到主控电路10的单片机，然后由主控电路10的单片机程序按采集到的信号时序和各通道信号之间互相关联的内在关系，以及各通道采集到的电流方向来确定出标准集成电路板的输入引脚，比如把最先出现的、电压稳定在固定值的、电压为正的、电流方向为负的引脚定义为待测集成电路板的正供电输入引脚，电压为负、电流方向为正的引脚定义为待测集成电路板的负供电输入引脚，把信号有互相关联的引脚定义为功能引脚，并根据电流方向判断出输入引脚，把有一定频率、电流交替变化的引脚定义为通信引脚等，采集时间会根据采集到的信号的复杂程度有所不同，在线采集结束后自动将数据存放于SD卡和电脑的对应在线信息文件夹内，电脑屏幕提示在线采集结束，此时指示灯DS2处于闪烁状态，采集结束后关闭待测设备和本装置的电源。
[0032]第二步是标准集成电路板的离线采集，保持插针VS和插针GS与标准集成电路板的连接，脱离插针IS与待测设备之间的连接，启动本装置后按SP2或点击电脑屏幕上的“离线采集”按键框，此时电脑屏幕提示选择与待测设备对应的文件名称，默认加载最后一次输入的文件名，直接点击“确认”框或者按SP3按键后开始离线采样，多通道信号采集与复现电路在主控电路控制下，首先向标准集成电路板的供电输入引脚复现电源信号，同时采集标准集成电路板的输出引脚的信号变化，再按采集时的时序复现功能信号输送到标准集成电路板的功能引脚的输入引脚，同时采集功能引脚的输入输出变化，如果还有通信信息就按时序将通信息复现到通信引脚，同时采集通信引脚的数据，最终将结果与SPl按下时所采集到的在线信号进行比较分析后确定出标准电路板与故障电路板比对用的标准信息，离线采集结束后将数据自动存放于SD卡的对应离线信息文件夹内，同时把数据发送到电脑13，在电脑屏幕上提示离线采集成功，此时指示灯DS3处于闪烁状态。
[0033]第三步故障判断，当故障集成电路板按标准集成电路板同样顺序连接在本装置后，启动本装置后按下SP3或点击电脑屏幕上的“故障判断”按键框，此时电脑屏幕提示选择与待测设备对应的文件名称，默认加载最后一次输入的文件名，点击“确认”框或者按SP3按键后开始故障判断，多通道信号采集与复现电路12在主控电路10控制下，向故障集成电路板的输入引脚复现信号，同时采集故障集成电路板的输入输出引脚的信号，将结果与SP2按下时所采集到的标准集成电路板工作时的输出信号进行比较，并将比对和分析后的结果显示在电脑屏幕上，得到了故障信息。
【权利要求】
1.一种电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置，由主机和电脑(13)两部分组成，主机和电脑(13)之间有USB连接线，其特征是主机部分包括外壳(I)、交流电连线(2)、电源开关(3)、USB接口(4)、SD卡接口(5)、按键(6)、待测集成电路板接口(7)、机内集成电路板⑶、指示灯(9)，其中USB接口(4)、SD卡接口(5)和待测集成电路板接口(7)在外壳的左右侧，机内集成电路板(8)在外壳的内部；机内集成电路板(8)上的电路包括主控电路(10)、电源电路(11)和多通道信号采集与复现电路(12)，所述的电源电路(11)包括变压器、整流桥和稳压电路，主控电路(10)包括单片机电路(G)、按键电路(H)、指示灯电路(I)、USB接口电路(J)和SD卡接口电路(K)即存储器接口电路，多通道信号采集与复现电路(12)内部各通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同，每一通道的信号采集与复现电路均包含一个单片机电路(A)、一个D/A转换电路(B)、一个DC/DC电源电路(C)、一个电流信号放大电路(D)、一个电压信号放大电路(E)、一个复现信号放大电路(F);上述电源电路(11)、多通道信号采集与复现电路(12)和主控电路(10)的连接关系是:电源电路(11)的直流供电输出端分别连接到主控电路(10)的直流供电输入端和多通道信号采集与复现电路(12)中各路DC/DC的输入端，多通道信号采集与复现电路(12)中各通道单片机的串口通信引脚与主控电路(10)中单片机的串口通信引脚连接。
2.如权利要求1所述的电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置，其特征是所述的电源电路(11)内部的连接关系是:变压器T1的初级线圈经过熔丝F1接到电源开关SW1的一端，电源开关SW1的另一端接交流电连线，变压器T1的各个次级线圈分别接整流桥DJPD2的输入端，D1和D2的输出端都接有滤波电容，整流桥D1的输出端接稳压芯片U1的IN引脚，稳压芯片U1的OUT引脚接有滤波电容和电源指示灯DS115
3.如权利要求1所述的电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置，其特征是所述的多通道信号采集与复现电路(12)内部的连接关系是:多通道信号采集与复现电路(12)内部各通道各自独 立，并且各通道的电路结构完全相同；每一通道的信号采集与复现电路均包含一个单片机电路(A)、一个D/A转换电路(B)、一个DC/DC电源电路(C)、一个电流信号放大电路(D)、一个电压信号放大电路(E)、一个复现信号放大电路(F);电压信号放大电路(E)中的运放U11的输入端通过一个由电阻组成的信号衰减电路与待测集成电路板接口插针VS和GS连接，U11的输出端与负输入端之间跨接了一个由数字可变电阻U13和电容C35组成的反馈电路，U11的输出端分别经过一个由运放U12组成的同向跟随器电路和一个反向跟随器电路与单片机Ultl的模拟量输入口连接；电流信号放大电路(D)中的运算放大器U6的输入端经过电阻R13连接到电流取样电阻R15上，R15的两端分别与待测集成电路板接口插针VS和IS连接，运放U6的输出端与负输入端之间跨接了一个由数字可变电阻U9和电容C26组成的反馈电路，U6的输出端分别经过一个由运放U7、U8和光耦0Ρ2、0Ρ3组成的隔离电路后与单片机Ultl的模拟量输入口连接；复现信号放大电路(F)中的高压大电流运放U3的输出端Vout经过继电器K1的常开触点与待测集成电路板接口(7)的插针VS连接，U3的Vout输出端与待测集成电路板接口(7)的插针VS之间还串联了继电器K1的常闭触点、K2的常开触点以及电阻R8,U3的输出端与负输入端之间跨接了一个由数字可变电阻U5组成的反馈电路，U3的输入端与数模转换芯片U2的输出端连接，U2的输入端连接单片机Ultl的输入输出口，继电器驱动芯片U4的输入引脚IN分别与单片机U10的输入输出口连接，U10的输入输出口上还连接地址拨码开关S1, U10的其中一个ADC引脚上接基准电压+5Vkef。
4.如权利要求1所述的电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置，其特征是所述的主控电路(10)内部的连接关系是:主控电路(10)包括单片机电路(G)、按键电路⑶、指示灯电路⑴、USB接口电路(J)和SD卡接口电路⑷即存储器接口电路；单片机U17的输入输出口上分别接有按钮电路、指示灯电路、USB接口电路和SD卡接口电路。
5.如权利要求1或3所述的电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置，其特征是所述的多通道信号采集与复现电路(12)的多通道为2-255通道。
6.如权利要求1或4所述的电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置，其特征是所述的主机中的主控电路(10)上的USB接口电路(J)出线端的USB接口(4)与电脑(13)之间用USB连接线插接。
7.如权利要求 1或4所述的电脑控制式信号复现集成电路板故障检测装置，其特征是所述的主控电路(10)至少带有一个SD卡接口(5)即存储器接口，该接口的形状及尺寸与具体存储器外形匹配。
【文档编号】G01R1/30GK203786259SQ201320595335
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】杨立民, 章华幸 申请人:临安科泰通信科技有限公司