單板硬件測試規(guī)范

百度文庫-讓每個人平等地提升自我百度文庫-讓每個人平等地提升自我PAGEPAGE70百度文庫-讓每個人平等地提升自我PAGE電源單板硬件測試規(guī)范修訂信息登記表目錄TOC\o"1-4"\h\z\u前言 5摘要： 5關鍵詞： 5縮略詞解釋 5一. 目的 5二. 適用范圍 5三. 引用/參考標準或資料 5四. 名詞解釋 5五. 測試基本原則及判定準則 5測試基本原則 5技術指標說明 6不合格測試項目分類準則 6質量判定準則 6測試準備 6六. 測試儀器、測試工具、測試環(huán)境 6測試儀器 6測試工具 7測試環(huán)境 7七. 測試項目、測試說明、測試方法、判定標準 7外觀及尺寸審查 7電路原理圖審查 87.2.1基準電路 87.2.2濾波電路 87.2.3保護電路 107.2.4看門狗電路 107.2.5ID電路 117.2.6緩沖驅動電路 127.2.7鎖存電路 137.2.8分壓電路 147.2.9鍵盤電路 147.2.10模擬量通道選擇電路 157.2.11有效值電路 177.2.12差分放大電路 187.2.13壓頻轉換電路 197.2.14RS485/422電路 217.2.15RS232電路 267.2.16CAN電路 277.2.17CPU基本電路審查 297.2.17.1MCS51基本電路 297.2.17.2TIDSP基本電路 307.2.17.3MPC852基本電路 327.2.17.4ARM基本電路 337.2.18繼電器電路 367.2.19交流電壓采樣電路 38信號測量 397.3.1基準電路 397.3.2看門狗電路 427.3.3時鐘電路 437.3.4ID電路 447.3.5分壓電路 457.3.6IIC電路 457.3.7有效值電路 467.3.8平均值電路 477.3.9差分放大電路 497.3.10交流頻率采樣電路 497.3.11電池熔絲狀態(tài)檢測電路 507.3.12壓頻轉換電路 527.3.18CPU電路信號測量 567.3.18.1MCS51單片機基本電路 567.3.18.2DSP基本電路 567.3.18.3MPC852基本電路 587.3.18.4ARM基本電路 59電路計算 607.4.1TVS電路 607.4.2光耦固態(tài)繼電器 637.4.3光藕計算 637.4.4差分放大電路計算 657.4.5單板電路功耗計算 66研究性測試 667.5.1近場騷擾測試 66八. 附錄 70測試方案模板 70測試項目手冊模板 70單板測試CheckList 70整流模塊DSP硬件測試規(guī)范 70邏輯電平 70

前言摘要：本規(guī)范介紹了電源單板硬件測試的項目、測試方法以及測試原理。關鍵詞：電源單板硬件測試原理圖波形測量電路計算縮略詞解釋LCD:LiquidCrystalDisplayLED:LightEmittingDiodeCPU:CentralProcessingUnit目的規(guī)范監(jiān)控單板的白盒、極限測試，包含測試項目、測試說明、測試方法以及判定標準等；規(guī)范通信監(jiān)控單板白盒極限測試的基本原則、不合格問題分類與質量判定標準；適用范圍適用于公司所生產(chǎn)的電源系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)控的監(jiān)控單板。引用/參考標準或資料《產(chǎn)品開發(fā)規(guī)格書》、《單板詳細設計書》名詞解釋1IEC：國際電工委員會2EUT：被測設備3劣化(性能)：任何裝置、設備或系統(tǒng)的工作性能與正常性能非期望的偏離。劣化可應用于暫時性或永久性的故障。4正常工作：監(jiān)控單板功能符合設計要求。測試基本原則及判定準則測試基本原則以標準（IEC標準和其它國際標準、國家標準、部頒標準）、開發(fā)規(guī)格書、企業(yè)標準、測試規(guī)范為依據(jù)，以測試數(shù)據(jù)為準繩，站在用戶的角度上對監(jiān)控單板進行評測，將功能缺陷與故障隱患暴露在測試階段。系統(tǒng)指標判據(jù)以開發(fā)規(guī)格書和企業(yè)標準為準，當測試項目在開發(fā)規(guī)格書和企業(yè)標準中未明確界定時，以測試規(guī)范中系統(tǒng)指標的默認參考指標或相關行業(yè)標準為準。測試工作不受項目開發(fā)組態(tài)度與思路及其他干擾測試過程因素的影響，獨立按照測試流程進行。樣機測試中，如果因測試問題較嚴重，已影響系統(tǒng)測試工作的順利進行，需停止測試，方允許在受測系統(tǒng)上進行修改，項目開發(fā)組對問題進行修改并完成自測后，重新提交測試申請，轉入下一循環(huán)的測試。其余情況下，測試問題只能在第二套樣機上進行修改及自測，并進行記錄。在下一測試階段，對改正后的測試問題進行系統(tǒng)驗證并進行其它項目的測試。中試測試著重測試設計產(chǎn)品的復制效果——復制品性能、指標的達標情況。技術指標說明開發(fā)規(guī)格書或企業(yè)標準規(guī)定的指標低于業(yè)界相關標準的規(guī)定時，需修改開發(fā)規(guī)格書或企業(yè)標準，否則依據(jù)業(yè)界標準判定開發(fā)規(guī)格書或企業(yè)標準不合格，并提請總體辦重新對開發(fā)規(guī)格書或企業(yè)標準進行評審。 指標界定 部標為最低標準，當開發(fā)規(guī)格書優(yōu)于部標、國標或國際標準時，以開發(fā)規(guī)格書和企業(yè)標準為準：未做特殊說明的指標為開發(fā)規(guī)格書、項目任務書及相關標準中界定的指標要求，是產(chǎn)品必須具備的基本指標。不合格測試項目分類準則請參考測試部制定的《測試問題分類標準》。質量判定準則 合格判定：無A、B類不合格項，C類不合格項小于3項，判定系統(tǒng)合格。 不合格判定：◆A、B類問題，一項不合格，既判定系統(tǒng)不合格；◆C類問題，三項（不含三項）以上不合格，既判定系統(tǒng)不合格； D類問題判定：由總體組和專家組，參照技術、市場、生產(chǎn)、成本等等限制條件確定其對系統(tǒng)合格與否的影響。對D類問題的判定結果，由總體組和專家組負責，不計入測試部的評定指標范圍。對本規(guī)范，如果沒有特別說明，不合格的為嚴重問題。測試準備單板測試前需要先進行上下電切換20次及快速上下電20次，人為以最快的速度進行上下電，（考察CPU及SDRAM和Flash是否因掉電時間緩慢引起異常），不能有損壞，監(jiān)控不能出現(xiàn)重啟及其它異常情況，才開始測試。測試儀器、測試工具、測試環(huán)境測試儀器序號儀器儀表精度及級別1名稱參考型號2數(shù)字萬用表FLUKE-453數(shù)字萬用表FLUKE-1874模擬示波器100MHZ或20MHZ5數(shù)字示波器TekTDS510A500MHZ，500MS/S6數(shù)示示波器TekTD340A100MHZ100MHZ，500MS/S7可調穩(wěn)壓電源WYK100-10輸出電壓：0~100V輸出電流：0~10A8雙路跟蹤穩(wěn)壓穩(wěn)流電源DH1718D-40-32V，0-3A9計算機PIII800以上帶網(wǎng)口，串口，WIN98/2K/XP10信號源CA10011函數(shù)發(fā)生器HP33120A測試工具POWERSTAR后臺測試軟件；監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)、外通信協(xié)議測試平臺。測試環(huán)境測試實驗室測試項目、測試說明、測試方法、判定標準外觀及尺寸審查 測試說明：1)初樣樣機單板飛線不能超過3處，不能存在飛器件；其他版本樣機不能存在飛線和飛器件現(xiàn)象；2)插座應該有防插錯功能；（詳見保護電路測試）3)建議有電源指示燈或電源指示燈接口4）樣機尺寸應符合規(guī)格書要求 測試方法：外觀：目測。尺寸：使用長度量具測量。 判定標準： 符合測試說明，合格；否則，則判定不合格。 參考案例： 案例1 【現(xiàn)象描述】SM模塊的電源輸入口與RS485通訊口的插座相同，無防插座處理，導致測試時，將RS485通訊線與電源輸入口差錯，從而將連接在RS485總線的所有SM模塊端口損壞。電路原理圖審查7.2.1基準電路 測試說明：模擬量在采樣時需要有基準電路，當基準發(fā)生變化時，將導致模擬量采樣發(fā)生漂移或嚴重偏離實際輸入。電壓基準源分為并聯(lián)型和串聯(lián)穩(wěn)壓型。并聯(lián)型基準主要是利用半導體結的正負溫度特性，通過設計一定的間隙電壓下，其溫度系數(shù)最小。一般的間隙電壓有,，等。我司主要推薦使用AZ431，HA17431H。主要使用AZ431L，LMV431。主要采用LM4041，TS4041。串聯(lián)穩(wěn)壓型，其結構同電壓調整器類似，其內(nèi)部一般也需要一個基準源，外部有高精度的反饋網(wǎng)絡。由于一般要采用特殊的工藝，制程較復雜，價格較貴。此基準能做到高精度，低溫度系數(shù)。主要用于高精度和低溫漂的場合。串聯(lián)型基準主要采用，基準。SOT-23封裝是以后主要封裝，3~5年內(nèi)基本不會淘汰。我司推薦ADR380，MAX6021?；鶞孰娐返幕鶞试吹倪x取應該使用公司推薦的芯片。同時基準只用于電壓參考，不允許直接用于作電源供電或輸出較大的電流。 測試方法：1.基準電路的基準源的選取應該滿足測試說明，否則提一建議問題。2.檢查電路原理圖，基準是否只用于電壓參考，不允許直接用于作電源供電或輸出較大的電流。 判定標準：符合測試說明為合格，否則不合格。參考案例：無7.2.2濾波電路 測試說明：在單板的電源輸入側，出于對電源質量，上電特性及熱插拔的需要，需要加電源濾波電路。電源濾波電路的形式有多種，可以是單電容型、單電感型、L型、π型濾波器，其中比較通用，效果較好的是π形電源濾波器，它的基本電路形式為圖1所示。圖1П形電源濾波器單板中π形電源濾波器的容抗及感抗參數(shù)應按實際需要進行選擇，濾波器中的C1與C2，C3與C4一般是由電解電容及高頻電容組成的并聯(lián)電容組，其中C2與C3一般為電解電容，其主要作用是濾除電源中的低頻噪聲，而C1與C4一般為獨石或瓷片電容，主要作用是為了濾除電源上的高頻噪聲。輸入側的電解電容的容值一般不宜過大，否則當單板帶電插入時相當于對電源并入一大電容，可能會將電源電壓瞬間拉低造成同框單板復位。輸入側高頻電容的值一般在之間，低頻電容一般選擇在10uf-47uf之間。電感的作用為抑制電流瞬間變化，電感越大，抑制效果越好。但同時電感太大時單板的上電特性不好，上電及掉電或帶電插拔時，電感兩端會產(chǎn)生反電勢，這樣會對后面的負載產(chǎn)生影響。故參數(shù)不宜過大，推薦的參數(shù)為10uH-40uH。標準值為10uH。輸出側的電容不僅要完成去耦及過濾紋波的作用，并且還須維持輸出電平不受電感反電勢的影響，兼顧考慮板內(nèi)負載大小及板內(nèi)其他去耦電容的數(shù)量，推薦參數(shù)為低頻電容10uf-50uf，高頻電容。電容電感的實際取值要由單板的電路及單板需要完成的功能具體決定。實用的電源濾波器圖2電源濾波器的實用電路如圖所示為一種比較實用的電源濾波器，它對濾除差模噪聲和共模噪聲都有一定的效果。共模電感L1在濾除差模噪聲的同時對共模噪聲有顯著效果，同時C7、C11也是濾除共模噪聲，一般選用1000pF~的瓷介電容，有較好的高頻特性，這兩個電容的接地阻抗也要求盡可能的小，其值選的較大時有助于增強濾波效果，但卻使接地阻抗減小，漏電流變大，因此應考慮漏電流的影響。共模電感的鐵心應選取較難磁飽和且注意截面積不能太小，否則易使鐵心磁飽和而使濾波效果下降。輸出濾波器可根據(jù)使用對象對電源的要求來選取，數(shù)字電路尤其是高速數(shù)字電路對電源要求比較高，可選用如下的濾波電路：圖3電源輸出濾波器 測試方法：1）審查電路中有無電源濾波器。如無電源濾波器則測試中應重點測試單板帶電插拔性能、電源波動時單板的工作性能，以及頻繁上電對單板的沖擊。2）審查電路中電源濾波器的電路拓撲，如果與測試說明中的濾波器不同，則需要進行一下項目測試:a在電源輸入的要求電壓范圍內(nèi)變化，用示波器測量輸出電壓紋波峰峰值。電源紋波應該小于額定輸出的3％；b對單板頻繁上下電5次，觀察是否存在單板不能啟動或正常工作的情況。 判定標準：1）檢查電路拓撲是否為公司推薦的拓撲結構與參數(shù)范圍，否則提一個建議問題。2）滿足測試說明，合格；否則，不合格。 參考案例：無7.2.3保護電路 測試說明：電源的極性保護電路有兩種形式，一種是電源的正負極性接反時，電路不工作，只做保護，這時只是在電源的一極串入一個正向導通的二極管，在電源方向接反時，由于二極管的方向截止特性保護了內(nèi)部電路；一種是對電源的方向沒有要求，正負都可以工作，這時電源輸入端應有整流電路，常用的是使用二極管或硅橋整流電路。電源的極性保護電路通常在電源濾波器的之前。電源保護電路建議在正極輸入端串聯(lián)保險絲進行過流保護，當電流太大時，保險絲熔斷或暫時熔斷對單板進行保護。 測試方法：審查有無電源的極性保護電路，對于沒有該電路的單板，應要求在電源的輸入端具有防反插功能，且有明顯的極性指示標志。 判定標準：對于有電源極性保護電路的單板，如果電源極性反接，單板不損壞，為合格，否則，該項不合格；對于沒有該電路的單板，應要求在電源的輸入端具有防反插功能，且有明顯的極性指示標志，否則判為不合格。 參考案例： 無7.2.4看門狗電路 測試說明：復位電路保證在電源來電的時候，硬件電路部分能夠可靠復位，保證關鍵電路或芯片的邏輯是一個正確的邏輯或不改變系統(tǒng)當前應處的狀態(tài)；在電源掉電或電源電壓（低于最低工作電壓）下降過程中，保證復位電平使單板處于復位有效狀態(tài)?？撮T狗電路保證在系統(tǒng)陷入死循環(huán)、沒有在要求時間內(nèi)喂狗、電源中斷或電源電壓低到已不能使電路正常工作時，對單板復位。我司主要使用的復位電路有看門狗電路和手動復位電路?？撮T狗芯片主要使用有：ADM706、TC1232，這兩種芯片是WDT、復位功能合一的芯片。但TC1232公司已經(jīng)不再使用，這里主要討論ADM706的使用。使用ADM706時，注意以下事項：1)/WDO應連接到/MR，保證WatchDog有效，否則WDT不會被觸發(fā)。2)PFI（POWERFAILINPUT）不使用時不能懸空；3)由于/RESET輸出低電平為有效復位信號，平時保持高電平輸出。對于要求高電平復位的芯片應注意增加反相器進行反向；4)需要復位的芯片比較多時，應注意ADM706的復位驅動電流能力，必要時應增加功率驅動（ADM706在輸出復位信號為高電平時，拉電流為800uA；在輸出低電平時，灌電流為）；5)ADM706的Vcc在小于1V時輸出有效復位電平，并在Vcc恢復正常后保持200ms，因此對于部分對工作電壓要求比較嚴格的芯片可采用ADM706做WDT同時還具備電壓監(jiān)視的功能；6)應有喂狗指示電路，即應有喂狗指示燈；7)ADM706作為WDT使用時的典型電路入圖4所示：圖4看門狗電路的上拉電阻主要是改善輸出驅動能力和復位波形。有手動復位時，可以在/MR端接復位鍵或在輸出端接復位鍵，通常在/MR端接手動復位鍵。8)reset引腳輸出濾波電路檢查，若在電路設計的時候，在RESET引腳的輸出增加濾波電路的情況下，濾波電路一般采用RC濾波，見下圖：但RC濾波電路電路的時間常數(shù)過長（雖然抗干擾性提高了），會導致復位電路的電壓下降過慢，可能會出現(xiàn)單板掉電的時候（如上下電過程中），電源電壓已經(jīng)掉到一個不穩(wěn)定狀態(tài)（cpu還工作，但不穩(wěn)定），但復位電路電壓還比較高，不能夠有效復位，這種情況下，可能會出現(xiàn)cpu運作錯亂，在操作flash時，會出現(xiàn)操作flash出錯甚至改寫flash數(shù)據(jù)的情況出現(xiàn)，而導致單板程序出問題。類似的例子已經(jīng)在plc產(chǎn)品上出現(xiàn)。故必須進行RC濾波的檢查。（plc出問題的產(chǎn)品的RC時間常數(shù)為T＝×1uF＝，要求檢查時間常數(shù)RC必須小于（小于出問題的倍）），如果設計的時間常數(shù)大于，需要通過反復測試上下電過程中，復位電路的輸出信號確定是否有問題。 測試方法：按測試說明審查電路 判定標準：符合測試說明，合格；否則，不合格。參考案例：7.2.5ID電路 測試說明：ID信號即為單板的板位信號，通常用來作通訊地址譯碼選擇、單板類型選擇、波特率選擇、硬件電路的控制等，典型ID信號在母板上懸空或接GND，所以在單板上需作處理，推薦使用電路如下：ID典型電路圖中：1)撥碼開關為OFF時，ID管腳懸空，ID信號由上拉電阻上拉為高電平1；撥碼開關為ON時，ID管腳接地為低電平代表邏輯0。2）需要加上拉電阻和限流電阻。上拉電阻建議取~10k，隔離限流電阻一般取220Ω。在有熱插拔要求時，220的隔離限流電阻主要起到抑制單板插拔時的瞬間電流過強，對芯片影響大而導致問題發(fā)生甚至芯片損壞。 測試方法：1檢查是否有上拉電阻，電阻值是否合適。公司推薦優(yōu)選上拉電阻方案，不選下拉電阻方案。2熱插拔要求時，檢查是否有限流電阻或經(jīng)過緩沖驅動器隔離。 判定標準：1．檢查是否有上拉電阻，否則不合格，為嚴重問題；2．熱插拔要求時，檢查是否有限流電阻或經(jīng)過緩沖驅動器隔離，限流電阻推薦阻值為220歐。阻值選擇原則為，撥碼開關閉合時，VIDout<，保證輸入低電平有效，否則不合格，為嚴重問題； 參考案例：案例1：CMOS栓鎖效應。在某單板的ID電路中，直接采用了撥碼開關接地的方式，沒有標準電路中的限流隔離電阻。在一次測試中，上電前該撥碼選擇為ON，為低電平，而上電復位瞬間P1口為高電平，導致在上電時P1口的高電平被瞬時短路到地，造成CPU端口的栓鎖效應。7.2.6緩沖驅動電路 測試說明：在電路設計中，由于電路驅動能力的原因，需要緩沖驅動，以增強驅動能力，避免由于驅動不足而造成電路執(zhí)行失效。常用的緩沖驅動芯片有74244、74245、7416244、7416245等。其中，74244、7416244為單向緩沖驅動器，74245、7416245為雙向緩沖驅動器。1.對于多余不用的輸入端通過電阻進行上拉（典型值為）或下拉（典型值為200）處理，輸入管腳不能懸空。2.必要時，在信號輸入端串聯(lián)33的限流電阻，尤其在熱插拔設計中更應注意。3.對于高速信號的緩沖驅動，應注意傳輸延遲時間是否會對信號造成影響。一般來說，高速雙極型的芯片傳輸延遲時間較短為幾個納秒，而對于低功耗的芯片則傳輸延遲較大。4.一個CMOS輸出最多可以驅動8個TTL門輸出，如果輸出的門數(shù)超過8個，需要加驅動。 測試方法：審查電路原理圖，是否滿足測試說明。 判定標準：符合測試說明為合格，否則不合格。參考案例：無7.2.7鎖存電路 測試說明：鎖存電路有沿觸發(fā)和電平觸發(fā)兩鐘。數(shù)據(jù)地址信號線在信號復用時必須加鎖存電路，對如控制信號的鎖存，建議使用帶有復位信號的鎖存器，如74HC273。273的主要作用是在上電后獲得一個確定電平狀態(tài)，可防止在CPU復位或單板上電期間，不確定電平造成輸出誤動作。為了提高硬件的抗干擾能力，最好在鎖存電路的控制端口（CLR，RESET）增加濾波電容（470pf，）。 測試方法：審查電路原理圖，是否滿足測試說明。 判定標準：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例：案例1：鎖存電路的芯片容限。在某產(chǎn)品測試時，使用74HCT373作為信號鎖存器，然后控制繼電器，在對繼電器實施ESD測試時，總是有其它繼電器誤動作，不能滿足測試要求，在更換為74HC273后，測試通過。原因是74HCT373無復位端信號,ESD測試時，導致CPU復位，有不確定電平產(chǎn)生，造成繼電器無動作?？刂屏侩娐凡捎?4HC273,273的主要作用是在上電后獲得一個確定電平狀態(tài)，其使能端與復位信號相連,可以防止由于復位時不確定的電平造成數(shù)據(jù)破壞。案例2：硬件提高抗干擾的一個方法。監(jiān)控單元硬件的控制輸出采用74HC273鎖存器，且采取了抗干擾措施，即重要的控制輸出，采用2至3個控制信號同時控制，一般情況下，干擾由數(shù)據(jù)口誤寫入鎖存器，導致控制狀態(tài)變化的可能性很小。再看誤動作出現(xiàn)的具體情況：只由均充轉浮充，而沒有浮充轉均充。即干擾是將鎖存器的輸出由1變?yōu)?(1時為均充，0時為浮充)，而且是同時將2個(或以上)輸出干擾為0。進一步分析，認為誤動作的原因可能是干擾了鎖存器的復位端CLR。硬件中CLR是接在由電阻和電容組成的復位電路上的，電容是接地的，應該不易被干擾。但實際上，復位電路位于U1板，而輸出鎖存器位于S2板，U1板和S2板提供母板M1連接，復位信號從U1板的對地電容到鎖存器的CLR端約有20－30公分的電路連接，而在靜電等強干擾(包括高頻)下，這20~30公分的電路可能是一個電感，那么就有可能在鎖存器的CLR端出現(xiàn)低電平將鎖存器復位，而U1板上的復位信號仍然是高電平。在74HC273的復位端CLR對地加一個104電容，再反復測試，沒有出現(xiàn)誤動作現(xiàn)象。為了進一步提高硬件的抗干擾能力，在74HC273的寫CLR端加一個471電容，實際效果更好，大大提高了M3464Z的抗干擾能力，增加了穩(wěn)定性。M3464Z也成為數(shù)采部第一個通過8KV靜電干擾的產(chǎn)品。案例3：避免CPU自復位給輸出控制帶來影響PS4850/10電源系統(tǒng)監(jiān)控模塊PSM-5在解決MODEM口與后臺通訊不良問題的市場更改中，曾設計了通過程序引導進入陷阱來定時對89C52作初始化的功能，測試中偶爾出現(xiàn)所有已經(jīng)限流關閉的整流模塊短時間內(nèi)被控制放開又關閉的現(xiàn)象。經(jīng)分析，整流模塊的輸出開關控制信號由89C52的P1口發(fā)出，經(jīng)反相器驅動后，通過光耦連接至整流模塊。相應的P1口端腳置高電平時，模塊放開；低電平時，模塊關閉。復位過程中，89C52的I/O口都為高電平，自然會導致上述現(xiàn)象的出現(xiàn)。I/O口作輸出控制信號使用時應該通過鎖存器鎖存，這樣就可以避免類似現(xiàn)象的發(fā)生。7.2.8分壓電路 測試說明：分壓電路是采樣電路的一個基本電路，如模擬量直流電壓的采樣，由于遠大于電源電壓或A/D芯片的工作電壓，因此需要分壓電路，將較高的被測電壓按線性分壓后，送入A/D芯片，進行A/D轉換，從而完成被測量的采樣。1.分壓后的采樣端（即送到A/D采樣）應有濾波處理，防止由于電壓波動或干擾造成異常采樣，建議為的電容；2.分壓后的采樣端應有限幅處理，通常選用TVS管進行保護；3.分壓后的采樣端一般先經(jīng)過射隨器，然后才送到A/D或V/F電路進行轉換。該射隨器可能是通過多路通道選擇開關與其它被測量共用的； 測試方法：審查電路原理圖是否與測試說明一致。 判定標準：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例：無7.2.9鍵盤電路 測試說明：我司在電源監(jiān)控中常用的編碼電路主要有鍵盤電路。鍵盤電路一般使用專用的鍵盤控制芯片如8279、MM74C923等，也有直接使用I/O口進行編碼的電路。1.應注意鍵盤芯片的復位與CPU復位時間的匹配，來說，該類芯片的復位較CPU復位的要求時間要長，如果外圍芯片的復位時間較長時，在CPU復位完成后，程序開始執(zhí)行時增加延時以等待外圍芯片完全復位。2.電路需有消抖電容，按鍵信號不得有抖動現(xiàn)象，否則為嚴重問題。3.按鍵時不得有打火現(xiàn)象，應該在按鍵和地之間串連一電阻消除打火現(xiàn)象，否則為嚴重問題。 測試方法：詳見測試說明。 判定標準：符合測試說明，合格；否則，不合格。 參考案例：案例1：初始化不充分造成的按鍵無效。在B142FD3測試過程中，由于其復位之后，CPU給定的初始化時間太短，約100ms，造成8279沒有完全復位，導致按鍵無效。在程序的初始化部分增加延時時間，問題得以解決。案例2：按鍵時電容引起的打火現(xiàn)象。GSM電源的按鍵電路是由上拉電阻、緩沖驅動器、按鍵和消抖電容構成的，測試過程中發(fā)現(xiàn)按鍵有打火現(xiàn)象，分析原因是由于電容充電后又在按鍵時瞬間接地造成的，因此，在按鍵和地之間串聯(lián)一個100的電阻，該問題解決。7.2.10模擬量通道選擇電路 測試說明通道選擇電路一般選用模擬多路選擇器4051/4052來實現(xiàn)，以達到宏觀上多路模擬信號的并行采集。主要關注以下幾點：1）4052輸出端是否直接接有電容；有時因為輸出濾波和抗干擾需要，會在模擬通道選擇輸出端接濾波電容，如圖1所示，但如果電路型式如圖a所示，在輸入通道間存在較大壓差時，會導致流過4051的沖擊電流過大，長時間運行會損壞4051，所以應該用RC濾波電路，如圖b所示。圖.(a)錯誤電路圖圖.(b)正確的電路圖2）輸入通道在切換時電平是否會相互影響；關注RC濾波時間，如果RC值比較大，或者輸入信號為微電平信號，在通道切換時間比較短時，通道之間電壓會相互影響。尤其在空懸著的輸入通道，當切換到這個輸入通道時，電容C上的電平施放不了或者施放緩慢，在進行AD采集時會將電容上的殘余電壓當作信號電壓。3）輸入電壓是否做了電壓保護；應保證4051幾個模擬量端口的信號電壓不能超過電源電壓。當輸入端電平超過4051正負電源電壓時，會損壞器件。4）4051電源端有VDD、VSS及

VEE，其中VDD和VSS為數(shù)字部分提供電源，VEE和VDD為模擬部分電源。例如，VDD=，VSS=GND，VEE=-5V，那么0~5V的控制信號可以選通-5V～+5V的模擬信號，0V為L電平，而不是-5V是L電平5)理論分析流過模擬多選一開關通道的最大電流，不應超過器件資料限制。6)充分考慮到模擬多選一開關內(nèi)阻的影響。一般情況下，內(nèi)阻在200歐姆左右，應不會對整體電路性能造成影響。 測試方法：審查電路原理圖是否符合測試說明要求。 判定標準：符合測試說明，合格；否則不合格。 參考案例：案例1采集口懸空時零漂過大PFU-12模擬電壓精度測試時，當對第N路通道進行采樣時，第N+1路通道采集口懸浮時，零漂過大。只在采樣通道的下一通道才發(fā)生零漂過大問題，其他采集通道不會出現(xiàn)。將N+1路通道采集口接地，零漂問題消失。對PFU-12的電路圖進行分析，采集通道間是通過一個多路開關4051由上至下進行切換后送到V/F去采樣，如圖示:當對VB1輸入4VDC時，通道切換到VB1時，此時對電容C118進行充電，當通道切換到IB1時，C118上的電壓還未放掉，所以造成懸浮的時候讀數(shù)過大。解決方案：每次采集一次模擬通道信號后切換到地端，將電容上的電放掉。案例2飛電容采樣采樣電壓偏低【問題描述】SMIO板中試試制過程中，發(fā)現(xiàn)單板在調試過程中出現(xiàn)工裝測試不通過的情況，主要表現(xiàn)為單板上某些隔離通道（AI）采樣電壓值的結果偏低，而且出現(xiàn)這種情況的通道在每塊板子上都不相同?！締栴}分析】SMIO隔離采樣通道（AI）采用的飛電容采樣原理如圖所示飛電容進行隔離采樣的操作時序：首先，關斷光繼電器SW2，隨后，打開光繼電器SW1，輸入信號對飛電容進行充放電。待飛電容充放電過程結束后，先關斷光繼電器SW1，之后再打開光繼電器SW2，將飛電容上的信號輸入后續(xù)的V/F轉換電路，進行采樣計算。 工裝測試對隔離通道進行電流信號測試，單板上某些測量通道測量值偏小的現(xiàn)象。用Tools99E進行采集也會出現(xiàn)相同的問題，該現(xiàn)象是固定的，能夠復現(xiàn)的。采樣值偏小可能原因是：在輸入信號完成對飛電容充放電后，在切換光繼電器進行采樣時，由于光繼電器SW1未完全關斷，飛電容上的電荷泄漏進AGND，造成采樣值偏低。查看器件資料，發(fā)現(xiàn)松下光繼電器的典型關斷時間為，最大關斷時間為；而廈門華聯(lián)的光繼電器為典型關斷時間為，最大關斷時間為1ms。在SMIO單板軟件設計中，將飛電容切換時光繼電器SW1的關斷時間設置為，忽略了器件參數(shù)離散性的問題，沒有考慮到不同廠家或同一廠家不同批次的光繼電器間電氣參數(shù)的差異。SMIO中試樣機中采用的是廈門華聯(lián)光繼電器，這一批次的光繼電器的關斷時間大于，因此程序不能保證進行采樣計算時光繼電器SW1完全關斷，飛電容上的電荷泄漏進AGND，造成采樣值偏低造成。【解決措施】修改單板軟件，在設計飛電容切換控制邏輯時，將不同廠家或同一廠家不同批次的光繼電器關斷時間的差異考慮在內(nèi)。保證光繼電器完全關斷后，再進行飛電容的切換。經(jīng)試驗，在光繼電器SW1關斷和SW2打開之間加入一定的延時，可以解決測量值偏小的問題。案例3SMBAT飛電容采樣采樣電壓偏低【問題描述】SMBAT板在正樣測試過程中，發(fā)現(xiàn)單板在采集25路蓄電池組單體電壓時出現(xiàn)采集值比實際值偏低的現(xiàn)象，而在SMBAT板初樣測試過程中，并未出現(xiàn)該問題?！締栴}分析】在SMBAT正樣測試中，所有蓄電池組單體電壓的采集值都偏低，而在SMBAT初樣測試中，并未出現(xiàn)該問題。通過對飛電容采樣電路進行分析，我們發(fā)現(xiàn)SMBAT初樣和正樣樣機的飛電容采樣電路的結構和元器件電氣參數(shù)都未作改變。不同之處在于，正樣測試階段我們采用了新定制的蓄電池電壓采樣電纜?？紤]到器件降額設計的問題，我們將原來采樣電纜的限流保護電阻R的阻值由1Kohms改為10Kohms，這將改變飛電容的時間常數(shù)，則新的時間常數(shù)：所以，在SMBAT正樣實際控制過程中，飛電容的充放電時間應為1000ms（約為15），而SMBAT正樣的軟件未作修改，飛電容的充放電時間仍然為100ms。因此，我們確定蓄電池組單體電壓采樣值偏低的原因是采樣信號對飛電容的充放電時間不夠引起的。7.2.11有效值電路 測試說明：交流信號如交流電壓、交流電流等需要經(jīng)過有效值變換電路變換為有效值后，進行交流電壓、交流電流的采樣。交流信號的有效值變換電路一般采用有效值轉換芯片AD637，該芯片將輸入的交流電壓有效值轉換為一個成正比關系的直流電壓信號，以便進行A/D或V/F變換。典型電路如下：圖：有效值轉換電路典型應用關于該電路：1.輸入阻抗典型值為8k，所以輸入電壓信號內(nèi)阻不能太大，一般通過射極跟隨器進行阻抗變換。2.平均電容（pin8）一般取，濾波電容（pin1）一般取1uF，pin6和pin9之間的電阻一般取1k。3.采樣時間一般應有約150ms的延時，否則會因其穩(wěn)定時間不足造成采樣錯誤。 測試方法：審查電路原理圖是否與測試說明一致； 判定標準：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例： 無7.2.12差分放大電路 測試說明：1、基本概念及電路說明在通信電源的信號檢測中，如電池電流、負載電流由于其檢測傳感器為分流器，因此其輸出信號為差分信號，且為弱電壓信號，因此需要經(jīng)過高精度的儀表用放大器對其進行檢測。在通道選擇時，應同時選通差分信號的正信號端和負信號端，因此在做通道選擇時一般選用雙2-4通道選擇開關，或使用兩片單通道選擇開關同時選通其對應通道來實現(xiàn)。在經(jīng)過儀表放大器放大后，其處理同其它模擬量信號的處理方式。1）使用集成電路AD620典型電路如下圖：2）對于低成本產(chǎn)品，儀表放大器模塊使用公司的CBB電路，其典型電路如下：2、測試注意點應注意信號輸入端是否有限流電阻，防止由于異常導入大電流時使器件發(fā)生損壞；信號輸入端是否有限壓電路，防止電路異常時輸入過大或過低電壓造成芯片損壞，影響其余通道的正常工作；對于AD620,是否有抗干擾措施，濾波電容2C70應靠近差動放大器的輸入端，電阻2R45應靠近差分放大器放置，才能起到較好的濾波效果，否則可能由于電路本身干擾造成測量結果存在較大誤差；差動放大器的放大倍數(shù)應合適不能造成放大器飽和或超出后續(xù)電路的輸入范圍。 測試方法：審查電路原理圖的電路拓撲是否與測試說明一致。 判定標準：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例：7.2.13壓頻轉換電路 測試說明：對模擬量進行采樣時一般通過A/D轉換電路或壓頻轉換電路轉換為數(shù)字量以便CPU電路進行處理，我司電源監(jiān)控中一般采用壓頻轉換電路（V/F）轉換為頻率信號，然后通過計數(shù)器計數(shù)得到模擬量信號大小。在模擬量信號采集通道中，傳感器輸入信號首先進行信號處理：直流電壓進行分壓處理，交流電壓信號進行有效值轉換，mV級電流采樣信號進行差動放大，電流型溫濕度信號進行電流信號電壓信號轉換處理；然后CPU或MPU選通某一通道信號將所處理的電壓信號進行V/F變換，變換后的頻率信號經(jīng)光藕隔離并整形后進入CPU或MPU計數(shù)器進行軟件處理轉換。模擬量處理通道如下圖所示。我司用到的VF轉換芯片有，VFC32,AD7740等。(1)VFC32變換電路1.Fout的頻率與輸入電壓Vin、R1、R2、VREF及Tos有關，即Fout=(Vin/R1+VREF/R2)/(1mA×Tos)(1)對于確定的V/F轉換電路而言,VREF、R1、R2、Tos=(C3+44pF)×k均為恒值，因此上式可寫成：Fout=K×Vin+b;即V/F轉換電路的輸出信號的頻率與輸入電壓信號成正比。2.在輸出頻率范圍18KHz~100KHz內(nèi)，測試輸出頻率和輸入電壓的線性關系。3.輸出滿量程頻率100KHz和測量電壓范圍(0~5VDC)、以及芯片資料要求選取C3、C4的值分別為330pF和1000pF。4.R1、R2決定了頻率輸出范圍，輸出頻率范圍太小將使分辨率降低，同時影響測量精度，建議R1=30k，R2=100k。5.檢查輸入信號范圍是否0～5VDC，基準電壓是否在5V±2mV以內(nèi)。6.電容C3影響輸出頻率范圍，因此要選用溫漂小的電容，比如選用NPO電容。7.CPU脈沖識別能力不小于2uS，測量時間不小于30mS。8，電路應該有輸入電壓保護電路；9，由于光耦的開通和關斷的延時是不一樣的，因此，將導致方波波形的變化。也就可能高脈沖和低電平寬度不一致。因此需要審查是否經(jīng)過反向器整形后進入CPU。10，需要考慮模擬信號的輸入阻抗和輸出阻抗匹配；在CD4051和AD之間是否加了一級運放射隨的原理審查。由于CD4051輸出阻抗過高、AD輸入阻抗低的原因，我們在CD4051和AD之間加了一級運放射隨；（2）AD7740變換電路典型電路如下：根據(jù)AD7740的轉換公式，輸出FOUT的頻率如下式fout=fin*(80%*VIN/REFIN+10%) 測試說明：電路應該有輸入電壓保護電路；由于光耦的開通和關斷的延時是不一樣的，因此，將導致方波波形的變化。也就可能高脈沖和低電平寬度不一致。因此需要審查是否經(jīng)過反向器整形后進入CPU。需要考慮模擬信號的輸入阻抗和輸出阻抗匹配；在CD4051和AD之間是否加了一級運放射隨的原理審查。由于CD4051輸出阻抗過高、AD輸入阻抗低的原因，我們在CD4051和AD之間加了一級運放射隨； 測試方法：審查電路原理圖是否與測試說明一致。 判定標準：符合測試說明為合格，否則不合格。參考案例：7.2.14RS485/422電路 測試說明：1電路說明RS485是一種半雙工的通訊方式，RS422是一種全雙工的通訊方式。1）RS－422接口電平轉換電路與聯(lián)接方法它要求驅動器雙端輸出電平在±2V～±6V之間，接收器可檢測到的信號為±200mV。有些驅動/接收器具有三態(tài)控制，用適當?shù)男盘柨刂菩酒娜龖B(tài)控制端，就可實現(xiàn)幾個設備在一對接口傳輸線上采用全雙工方式接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。RS－422采用雙端平衡傳輸方式，即輸入輸出均為差動方式。其中一條線是邏輯1時，另一條線為邏輯0。由于兩條雙絞線傳送的是一對互補信號，故抗干擾能力強、傳輸速率高。應用RS－422驅動器和接收器時，最大傳輸速率為10MB/s，這種情況下傳輸長度為120m；傳輸速率降低時，傳輸距離可達1200m。在實際應用中，由于RS-485/422通信電路的工作可靠性有很高的要求，所以必須在電路設計中增加外圍電路來增強電路工程適應能力和抵抗各種干擾的能力。在以下的設計規(guī)范中，我們對RS-485/422電路增加了光耦隔離和總線匹配抗擾網(wǎng)絡，這些措施都在實際應用中得到過檢驗，是不可缺少的部分，設計人員可根據(jù)相關規(guī)范和具體技術要求進行設計。對RS-485/422總線匹配抗擾網(wǎng)絡部分的設計，考慮到工程組網(wǎng)處理的適應性，相關電路被設計置于總線上所有通信節(jié)點的收發(fā)端，這些外圍電路可根據(jù)主控方節(jié)點和從屬方節(jié)點分別考慮。在RS－422電路設計中節(jié)點的發(fā)送端和接收端的外圍匹配抗擾電路也有所不同。2）RS485方式接口電路及轉換方法與RS－422類似，RS－485也是采用平衡驅動、雙端平衡差分輸入方式，技術性能規(guī)范與RS－422相同，接口聯(lián)接方法也一樣。它與RS－422驅動器具有較強負載能力，接收器的負載較小，允許一個驅動器驅動多個從機輸入，多個從機的輸出（每個時刻只有一個有效）需聯(lián)到主機的輸入端。在這種一個驅動器連到多個連接器的場合，應使用RS－485接口。RS-485的發(fā)送和接收在一組總線上，所以每個節(jié)點的外圍電路按RS-422的接收端設計?？偩€匹配抗擾部分中，由C1和R2組成RS-485/422終端匹配網(wǎng)絡，兩個4148的作用是利用自身的鉗位吸收作用增強總線的抗干擾能力。在平衡通信線A和B上，設計了10k的上拉電阻和51k的下拉電阻〔也可將下拉電阻設計為10k，但是為了匹配起見，主控方和從屬方必須一致〕作用是提高總線空閑電平，增加對差模干擾抵抗能力；安規(guī)電容、10M泄放電阻和穩(wěn)壓管〔或TVS管〕的作用，是為了抵抗從RS-485/422總線引入的靜電和脈沖干擾，達到設計要求的靜電和脈沖等EMC等級。典型電路如下圖所示。圖 通信接口電路如果在上圖的接口電路中，去掉匹配電路R2、C1，以及兩個二極管1N4148，則成為RS-422從屬節(jié)點接收端接口電路。如果是RS-485電路從屬主控節(jié)點，同樣電路中也必須增加收發(fā)控制電路和數(shù)據(jù)發(fā)送隔離部分。和主控節(jié)點相比，從屬節(jié)點的接收電路只是缺少了終端匹配網(wǎng)絡，其他完全相同，功能也相同。設計中需要注意的地方是主控節(jié)點和從屬節(jié)點的上下拉電阻必須一致，否則對差模干擾的抵抗能力會降低。再在RS－422從屬節(jié)點接收端接口電路的基礎上，僅保留穩(wěn)壓管（TVS管）則成為RS422方式的通信節(jié)點發(fā)送方的電路，在電路的外部接口中只需要從EMC的角度設計的穩(wěn)壓管或TVS管。 收發(fā)控制電路的典型電路工作過程為：CPU發(fā)出的控制信號經(jīng)過緩沖驅動后經(jīng)光藕隔離，控制通信芯片的收發(fā)控制端。原邊上拉電阻一般在150~330，副邊上拉電阻一般為~，如圖所示：發(fā)送數(shù)據(jù)流和接收數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)流向的典型電路工作過程為：信號經(jīng)緩沖驅動器緩沖驅動后，再由高速光藕隔離，送到ADM483E的數(shù)據(jù)發(fā)送端，變換成為差動信號送到通信數(shù)據(jù)總線上。485的數(shù)據(jù)接收信號從ADM483E輸出，經(jīng)高速開關二極管選擇后，由高速光藕隔離，再經(jīng)斯密特觸發(fā)器整形后，送到通訊芯片的串行數(shù)據(jù)輸入端。RS485方式僅用到圖2中的一片ADM483E，即U28，數(shù)據(jù)流的收發(fā)方向控制由圖1中的電路進行控制。但在用到RS422方式進行通訊時，其發(fā)送數(shù)據(jù)流使用圖2中的U28，接收數(shù)據(jù)使用U29。在程序中使RS485方式的收發(fā)控制信號/DTR一直輸出高電平，保持U28處于發(fā)送狀態(tài)，U29則由于其收發(fā)控制端一直箝位在低電平而保持為接收狀態(tài)。如圖所示：圖差分通信電路通訊保護電路RS485電路的數(shù)據(jù)保護電路基本上采用的是上拉電阻和下拉電阻的方式，主要有以下幾種方式：(1)T+采用10k的上拉電阻，T-采用51k的下拉電阻，該方式保持在沒有數(shù)據(jù)流時保持差動信號為高電平；(2)上拉電阻和下拉電阻阻值都為10k，且都通過穩(wěn)壓二極管連接到通訊電源的地電位上，在差動信號之間串聯(lián)120的電阻和的電容。第(1)種方式還有改進形式，如1.4.2.1節(jié)的電路原理圖中的保護電路部分。其中的電容為金膜電容，二極管為開關二極管，利用自身的鉗位吸收作用增強電路的抗干擾能力。同時共模電容和穩(wěn)壓二極管（或TVS管）對通訊接口芯片ADM483E進行保護。另有一種比較好的控制方式是通過ADM的發(fā)送信號進行邏輯操作后，來控制ADM483的發(fā)送接收控制端，只有當有數(shù)據(jù)發(fā)送時，ADM的控制端變?yōu)楦唠娖?，占用RS485總線，否則為低電平，處于接收狀態(tài)，避免從機初始化過程或故障時，影響總線的正常功能；原理圖如下所示：2測試關注點1）端口保護。增加相應的光耦隔離，緩沖器驅動，電阻上拉或下拉等共同完成。2）對于485電路的正負輸入線上不應存在不平衡問題，主控節(jié)點和從節(jié)點的上下拉電阻必須一致。3）對于485浮空時，應有有效的抗干擾措施，增加終端匹配電阻。4)對空閑電平（>200mV）及共模干擾電壓的處理應合適，在終端匹配網(wǎng)絡中串入2個二極管，利用二極管的鉗位吸收作用消除空閑電平。5）對應485的終端中的終端電阻的選取應合適（一般輸出端需要上拉電阻，阻值依據(jù)設計的驅動能力，一般范圍為1K—10K，僅供參考）。6）對于485電路缺省狀態(tài)，應該為接收狀態(tài)，避免從機初始化過程或故障時，影響總線的正常功能。 測試方法：詳見測試關注點。 判定標準： 滿足測試說明，合格；否則，不合格。 參考案例：案例1：測試方法不當造成的通信中斷【現(xiàn)象描述】多屏系統(tǒng)通訊時，使用一個示波器探頭測試其通訊波形時導致通訊失敗不能恢復，通過修改軟件后，為繼續(xù)跟蹤該問題，使用了兩個普通示波器探頭（P6109B型），通道1測試通信總線上的差分驅動信號，通道2測試通信的收發(fā)控制信號。結果更加頻繁地導致通訊失敗，且該現(xiàn)象每次都可復現(xiàn)?！驹蚍治觥块_始時，我們還以為是除了軟件原因外還有其它原因，但最后發(fā)現(xiàn)是由于示波器使用方法不對，原因是通道1測試的差分信號的地電位和通道2的地電位相同，導致差分信號中的TX-和GND短路，引起數(shù)據(jù)總線上的電位變化從而導致通訊失敗。由此可見，由于儀器的使用不當同樣會導致很多問題。使用普通探頭測量差分信號時，一定要注意此問題。 案例2：終端匹配電阻對RS485通訊的影響【現(xiàn)象描述】在進行PROFIBUS適配器調試時，總線通訊速率，通訊距離15米（雙絞線），系統(tǒng)不能正常工作，表現(xiàn)為適配器不能穩(wěn)定地處于數(shù)據(jù)交換狀態(tài)。降低波特率至500Kbps【原因分析】在實驗室環(huán)境下，干擾并不嚴重，并且通訊距離較短，所以可以排除是外界電磁干擾的影響。降低波特率后工作正常，并且遠未達到PROFIBUS接口芯片的極限速率（12Mbps），說明適配器軟件和硬件基本正常。觀察總線波形，發(fā)現(xiàn)在時由于傳輸反射的影響，總線波形變得非常惡劣。反射波形成的振蕩持續(xù)時間較長，幅值很大，干擾了正常的通信。而在500Kbps時反射波的持續(xù)時間與1bit時間相比可以忽略?！窘鉀Q措施】為了減小反射波的影響，在總線兩端安裝終端電阻。安裝終端電阻以后通訊正常，提高波特率至6Mbps，工作仍然正常。基于過去的經(jīng)驗，我們又采用了不同的終端形式進行實驗，發(fā)現(xiàn)阻容形式的終端同樣可以起到抑制反射的作用，但由于電容存在充放電過程，所以不適宜在高速通訊時采用。電阻終端形式如下：帶電容的終端形式如下：電容兩端并二極管的終端形式注：在低速下電阻和電容所組成的總線終端形式可參考數(shù)采部的相關電路規(guī)范。由實驗結果可以看出來1、在高速通訊時如果不加總線終端就不能正常工作。2、在高速的情況下，加電容終端會影響信號的質量，使通訊無法正常進行，但電容對噪聲和反射的吸收效果明顯。低速（起碼小于500Kbps）時可以加電容終端，但高速時不能加電容終端。減小電容值可以提高工作波特率，電容兩端并二極管也可以提高工作波特率。案例3：從機故障對RS485總線的影響【現(xiàn)象描述】問題描述：單板上RS485接口在上電初始化時或故障時為發(fā)送狀態(tài)，會占用總線，導致總線癱瘓的問題；問題記錄：在進行絕緣監(jiān)測儀單板電路審查時，發(fā)現(xiàn)當單板初始化過程中，RS485控制端為發(fā)送狀態(tài)，這樣可能造成從板插入RS485總線瞬間會對總線產(chǎn)生干擾，而且如果從板CPU不工作時，可能會導致該從機一直占用總線，系統(tǒng)中RS485總線上的其他設備都不能正常通訊。在ACU的系統(tǒng)測試中，出現(xiàn)SM模塊的CPU拔出后，整個485總線失效【原因分析】如下所示的RS485通訊原理圖是絕緣監(jiān)測儀從機板上和主機通訊的接口電路，一個絕緣監(jiān)測儀主機支持最多32個從機，而且從機支持熱插拔。在從機的通訊接口電路中，ADM的發(fā)送接收的控制端是通過一個光藕和74HC244驅動芯片（驅動電路設計為直通電路）連接到W78E58CPU的腳（等效下圖）。ADM的發(fā)送接收控制端是發(fā)送高有效，而的上電默認電平為高電平，光藕導通，ADM的控制端為高電平，即為發(fā)送狀態(tài)；這樣在從機進行熱插拔過程中，會有一個短時間的發(fā)送狀態(tài)，占用RS485總線，可能會影響到主機和其他從機的通訊。而且當CPU故障或當光藕故障時，都可能導致故障的從機一直占用總線，而使整個總線失效。【解決措施】修改電路，通過ADM的發(fā)送信號進行邏輯操作后，來控制ADM483的發(fā)送接收控制端，只有當有數(shù)據(jù)發(fā)送時，ADM的控制端變?yōu)楦唠娖?，占用RS485總線，否則為低電平，處于接收狀態(tài)，避免從機初始化過程或故障時，影響總線的正常功能。原理圖見測試說明。7.2.15RS232電路 測試說明：RS232是在電源監(jiān)控中常用的一種通訊方式，且使用方便，能夠直接與計算機進行連接。我司常用的RS232通信芯片是MAXIM232、MAXIM202、ADM202、ADM232等。芯片的驅動器輸出阻抗大于300，接收器的輸入阻抗為3~7k，最大速率達120kbps。傳輸距離一般不超過15m。典型應用電路如下圖（圖中沒有外部保護電路）：圖RS232通信電路1）電容C203、C204分別為充電電容，其大小按照datasheet選取，若和datasheet不一致，推薦如下要求選?。篗AXIM202E應選用的陶瓷電容，在有其它要求時，一般不超過10uF，推薦選用；ADM202E應選用10uF的陶瓷電容，在有其它要求時，一般不超過47uF，推薦選用10uF。2）電容C206、C207分別為輸出濾波電容，其大小按照datasheet選取，若和datasheet不一致，推薦如下要求選取：MAXIM202E應選用的陶瓷電容，在有其它要求時，一般不超過10uF，推薦選用；ADM202E應選用10uF的陶瓷電容，在有其它要求時，一般不超過47uF，推薦選用10uF。因為這兩個電容影響驅動輸出的噪聲容限，但可增強驅動能力。3）電源旁路電容C202最小取，且一般應大于C203、C204、C206、C207的取值，主要是電源去耦。4）端口保護：從RS232收發(fā)控制器到CPU通信電路之間一般應有信號隔離電路，防止外部干擾信號影響CPU正常工作。 測試方法：審查電路原理圖是否滿足測試說明。 判定標準： 滿足測試說明，合格。否則，不合格。 參考案例： 無7.2.16CAN電路 測試說明：CAN－ControllerAreaNetwork（控制器局域網(wǎng)）屬于現(xiàn)場總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通訊網(wǎng)絡。它具有多主站依據(jù)優(yōu)先權進行總線訪問，無破壞性的基于優(yōu)先權的仲裁，借助接收濾波的多地址幀傳送，遠程數(shù)據(jù)請求，錯誤檢測和出錯信令等優(yōu)點。CAN系統(tǒng)內(nèi)兩任意節(jié)點間的最大傳輸距離與其位速率有關，在速率為1Mbps時，最大總線長度可達40m。目前一次電源新開發(fā)的整流模塊與監(jiān)控單元間的通訊都是基于CAN的。1) 端口保護和端口匹配測試中應該注意CAN的端口保護和端口匹配阻抗。我司最新的端口保護電路原理圖如下： CAN總線兩端必須接匹配電阻R605與R606，一般選擇。2)總線驅動電路下圖給出了采用Philips公司的82C250（也是目前一次電源產(chǎn)品所用的CAN驅動芯片）總線驅動器的CAN通訊接口電路。(1)光耦的測試光耦的測試請參見本規(guī)范光藕測試部分。.(2)驅動芯片PCA82C250的測試PCA82C250是一款具有很強的驅動能力的CAN驅動芯片，其內(nèi)部自動實現(xiàn)收發(fā)信號與差分信號之間的轉換，并且通過RS口外界電阻R116的不同提供了兩種運行模式，它們分別是高速模式和斜率控制模式。0<R116<k時，為高速模式(VRS<；k<R116<140k時，為斜率控制模式(10A<-IRS<200A)。其輸出的差分信號的邊沿斜率隨著R116的增大而減小。為了降低對外的電磁干擾，通常在速率允許的情況下采用斜率控制模式。（3）濾波電路的測試為減小干擾，有必要對CANTX和CANRXD信號進行RC（圖中R122/C101與R110/C93）濾波處理，濾波截至頻率選擇為f＝1/（2ЛRC）=338K＞＞125K。（由于一次電源的CAN通訊頻率為125K，如果通訊頻率不同，需要作相應變化） 測試方法：審查電路原理圖的端口保護電路以及驅動電路是否與測試說明要求一致。 判定標準：滿足測試說明，合格；否則，不合格。 參考案例：案例1CAN通訊故障【現(xiàn)象描述】工業(yè)電源在開發(fā)PSE4820電源系統(tǒng)時，電源模塊借用的一次電源的HRS800-9000E電源模塊，該模塊與監(jiān)控采用CAN通信方式進行通信。工業(yè)電源在監(jiān)控上使用PHILIPS的SJA100芯片與電源模塊進行CAN通信，但是在樣機調試時，監(jiān)控模塊不能與電源模塊進行通信。【原因分析】經(jīng)過仔細分析SJA1000的讀寫時序圖并仔細閱讀SJA1000資料，發(fā)現(xiàn)SJA1000的地址和數(shù)據(jù)線是復用的，它的內(nèi)部在進行讀寫之前先在ALE信號下降沿進行地址鎖存，而由于項目要求的時間比較緊，沒有完全吃透SJA1000的工作方式，又是第一次使用SJA1000，在設計原理圖時用讀寫信號來控制74HC245的使能信號。這樣，在對SJA1000進行讀寫時，讀寫控制信號沒有發(fā)出之前74HC245沒有被使能，所以，地址信號不能通過74HC245到達SJA1000，這樣SJA1000在ALE下降沿鎖存住的地址是一個不確定的地址，這樣其實在對SJA1000進行初始化時數(shù)據(jù)根本就沒有寫進去而讀出的數(shù)據(jù)也不確定了。【解決措施】將74HC245的使能管腳接地，始終處于選通狀態(tài)，這樣當?shù)刂沸盘柨梢栽贏LE的下降沿順利到達SJA1000芯片，就可以對SJA1000進行讀寫操作，完成與監(jiān)控模塊的通信。案例2CAN通訊高溫中斷問題【現(xiàn)象描述】EMEA區(qū)域發(fā)現(xiàn)在高溫下（65℃），ACU監(jiān)控單元和整流模塊間通訊有間斷性中斷告警，經(jīng)初步確認是由于SCUCAN【原因分析】市場發(fā)現(xiàn)SCU模塊在高溫下（65℃）會發(fā)生CAN通訊中斷，經(jīng)查是由于數(shù)據(jù)/地址總線通路延時設計裕量不足，造成地址鎖存產(chǎn)生冒險現(xiàn)象。當環(huán)境溫度升高，通路延時變長，干擾加劇時，CPU不能有效的讀寫SJA1000T【解決措施】我們可以使用以下兩種方法解決SCU高溫通訊中斷問題：1、減小數(shù)據(jù)地址總線通路上的延時，即使用高速數(shù)據(jù)地址驅動器74AHCT245替換74HC245（U5），就可以避免地址鎖存信號ALE與地址信號產(chǎn)生冒險；2、增加地址鎖存信號（ALE）通路的延時，即在CPU的ALE管腳與SJA1000T的ALE管腳之間串接兩個非門7.2.17CPU基本電路審查7.2.17.1MCS51基本電路 測試說明：1.電源要求 1）每個VCC/GND管腳都不能懸空；2）芯片電源管腳要做去耦處理<15MHz、>15MHz，鉭電解電容或多層瓷片電容，在PCB上要保證離電源管腳近；2.單片機的時鐘應注意：1)外部芯片不可使用CPU的時鐘，否則必須加驅動電路；2)振蕩頻率滿足CPU芯片資料要求，我司常用的有，AT89C51/52/54/58系列的時鐘為0～33MHz，W78E32/54/58系列為0～40MHz，AduC812為0～16MHz;3)MCS51系列單片機使用外部晶體時，石英晶體選用電容值取30pF±10pF，陶瓷晶體選用電容值取40pF±10pF；3.控制信號應注意：1)ALE可驅動8個LSTTL電路，要求在下降沿鎖存P0輸出的地址數(shù)據(jù)。2)ALE信號不可以直接作時鐘用，因為執(zhí)行MOVX時，第二個機器周期的第一個ALE脈沖會丟失，需要用寫信號來插補。3)/EA為片外存儲器選擇，對于無片內(nèi)ROM/EPROM的單片機，必須使/EA=0；對于片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機，當/EA=1時，指向片內(nèi)；/EA=0時，則指向片外。3)RST需要兩個機器周期的復位電平；建議使用專用的復位芯片。4)/PSEN應接外部EPROM的信號OE，可驅動8個LSTTL電路。4.端口信號應注意：1)P0口可驅動8個LSTTL，做地址/數(shù)據(jù)線時不需加上拉電阻，做I/O口時應加2~5k的上拉電阻；2)P1、P2、P3口，內(nèi)部有固定上拉，可驅動4個LSTTL電路，高電平輸出時驅動電流最大為5uA，否則易把高電平拉低；3)復位后P1、P2、P3的電平為高電平。 測試方法：審查電路圖，是否與測試說明中要求一致。 判定標準： 符合測試說明，合格；否則，不合格。 參考案例：案例1：CPU自復位造成模塊限流點放開。電源系統(tǒng)監(jiān)控模塊PSM-5在解決MODEM口與后臺通訊不良問題的市場更改中，曾設計了通過程序引導進入陷阱來定時對89C52作初始化的功能，測試中偶爾出現(xiàn)所有已經(jīng)限流關閉的整流模塊短時間內(nèi)被控制放開又關閉的現(xiàn)象。經(jīng)分析，整流模塊的輸出開關控制信號由89C52的P1口發(fā)出，經(jīng)反相器驅動后，通過光耦連接至整流模塊。相應的P1口端腳置高電平時，模塊放開；低電平時，模塊關閉。復位過程中，89C52的I/O口都為高電平，自然會導致上述現(xiàn)象的出現(xiàn)，因此，I/O口作輸出控制信號使用時應該通過鎖存器鎖存。7.2.17.2TIDSP基本電路 測試說明：基本DSPTMS320LF240X電路包括復位電路、時鐘電路、IO電路、總線、通訊電路等，具體要求如下：1電源要求：每個VCC/GND管腳都不能懸空；2時鐘電路：1）振蕩頻率滿足CPU芯片資料要求，TMS320LF2407A/2406A/2403A/2402A最高工作頻率為40MHz，最低工作頻率為4MHz；TMS320LF/2407/2406/2402最高工作頻率為30MHz,最低工作頻率為4MHz；2）使用外部晶體時，石英晶體選用電容值取30pF±10pF，陶瓷晶體選用電容值取40pF±10pF； 3復位電路：1）有專門的復位電路；2）一般不推薦用軟件WatchDog和DSP內(nèi)部WatchDog；3）上電時必須給出一個復位有效信號，有的復位電路芯片是三態(tài)的，當WDI懸空時，WDO無有效信號輸出，那么有的CPU在軟件未運行初試化前，其端口可能是高阻的，那么上電時可能無法得到有效復位信號，對于這樣的電路組合，要求WDI有上拉或下拉電阻；4IO管腳：1）所有未用輸入管腳都已做上拉、下拉處理，保證有確定的狀態(tài)；2）輸出端口應加上拉，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力；3）輸入端口應加阻容濾波電路，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力；4）連接到接插件的信號端是否按選用規(guī)范要求串電阻，以抑制過沖、過流，保護器件。5AD管腳：保證AD輸入端口電平不超過芯片資料的限制范圍：+；外圍調理電路滿足芯片資料要求。如輸入濾波電容的匹配性，通道間的耦合等。6通訊口電路（CAN）：通訊端口不宜直接引出到外接端口上，要加合適的驅動。詳見CAN測試。7上下電時序對于24系列，DSP的內(nèi)核和IO都是電源，所以對時序上沒有特殊要求,滿足上電復位時序即可。對于280X系列的DSP，上電順序要求不十分嚴格。對于281X系列的DSP：由于281X系列DSP的內(nèi)核是電源，IO是電源，所以對時序有特殊要求，必須遵循下面的時序，否則可能出現(xiàn)電路的閂鎖。時序電路如下： 測試方法：詳見測試說明。 判定標準： 符合測試說明，合格；否則不合格。 參考案例：案例1：電源上電不同步降低系統(tǒng)可靠性【問題描述】在F3S241DU1單板開發(fā)過程中，發(fā)現(xiàn)上電瞬間輸出繼電器亂響，PWM輸出信號直通，在工裝上尤為突出，降低了系統(tǒng)的可靠性。【問題分析】F3S241DU1單板PWM輸出信號和繼電器輸出控制信號分別從244輸出，如下圖所示：F3S241DU1單板上有5V供電的器件和供電的器件，“RS”和“TDRIVE”是由供電的IC輸出的信號，而244的電源是5V，244的輸入信號是由供電的DSP發(fā)出的信號。上電初始，5V電源先建立，電源后建立，會出現(xiàn)異常的現(xiàn)象，6路PWM信號和繼電器輸出信號全有效，因此會出現(xiàn)繼電器亂響和PWM直通現(xiàn)象。當單板工作于整機上時，由于出現(xiàn)的PWM直通時間小于功率模塊的開通時間，并且開關電源上電基本同步，所以沒有出現(xiàn)模塊損壞現(xiàn)象，但是在工裝上，由于開關電源上電不同步，會出現(xiàn)較長時間的PWM直通和繼電器動作。同時，如果短路，PWM信號一定直通，會直接導致功率模塊損壞。【解決措施】在借鑒類似單板經(jīng)驗的基礎上，優(yōu)化電路，改成由5V電源供電的IC輸出“RS”和“TDRIVE”信號，即便是電源晚于5V電源建立，或者電源短路，也可以保證PWM信號全部關斷，及繼電器信號全部無效。電路優(yōu)化后，問題得到解決。對于多電源工作的單板或系統(tǒng)，要仔細考慮各電源的建立順序，信號的初始狀態(tài)處理，確保系統(tǒng)安全可靠，不影響系統(tǒng)的正常工作。7.2.17.3MPC852基本電路 測試說明：1電源要求：1）每個VCC/GND管腳都不能懸空；2）芯片電源管腳要做去耦處理<15MHz、>15MHz，鉭電解電容或多層瓷片電容，在PCB上要保證離電源管腳3）需要多路電源的CPU(外圍電路電源及內(nèi)核電源)，對上電時序有要求，實際情況應滿足芯片資料要求。推薦電路如下：2晶體電路：1）振蕩頻率滿足CPU芯片資料要求；2）電容選取合適，應在(10pF~20pF)；3復位電路：1)當WatchDog有效時，應該對整塊板子進行復位處理；2)上電時必須給出一個復位有效信號，對于復位電路芯片是三態(tài)的，當WDI懸空時，WDO無有效信號輸出，那么有的CPU在軟件未運行初試化前，其端口可能是高阻的，那么上電時可能無法得到有效復位信號，對于這樣的電路組合，要求WDI有上拉或下拉電阻；3）建議使用專用的復位芯片，不推薦使用內(nèi)部watchdog。4IO管腳：1)所有未用輸入管腳都已做上拉、下拉處理，保證有確定的狀態(tài)；2)輸出管腳驅動能力，不應超過芯片資料要求，IO輸出管腳增加驅動電路，降低CPU功耗；3)為提高系統(tǒng)的抗干擾能力，輸入端口應加阻容濾波電路；4)連接到接插件的信號端已按選用規(guī)范要求串電阻，以抑制過沖、過流，保護器件。5通訊口電路（232端口）：1)232端口滿足功能要求；2)RS232電路輸出，其調試串口若不上下拉加強抗擾性，在啟動時可能由于干擾而導致進入調試模式，啟動失敗。如果是調試串口，必須上下拉，以增強抗擾性；3)通訊端口不宜直接引出到外接端口上，要有合適的驅動。 測試方法：詳見測試說明。 判定標準：符合測試說明合格，否則不合格。 參考案例：無7.2.17.4ARM基本電路 測試說明：ARM7STR71X系列最小系統(tǒng)包括電源、復位、時鐘、IO、通訊等電路1電源管理模塊：1）每個VCC/GND管腳都不能懸空；2）芯片電源管腳要做去耦處理<15MHz、>15MHz，鉭電解電容或多層瓷片電容，在PCB上要保證離電源管腳近)；2時鐘電路模塊：1）振蕩頻率滿足CPU芯片資料要求，主時鐘系統(tǒng)最高工作頻率為50MHz，最低工作頻率為4MHz；2）使用外部晶體時，石英晶體選用電容值取20pF±10pF；3復位電路模塊：1）對于ARM7STR71X系列復位信號有效寬度：要求脈沖寬度不小于200ms(芯片要求2048CLOCKCYCLES，但考慮與外圍電路復位的一致性，推薦200ms)；2）對于ARM9(AT91RM92000)冷復位與熱復位時間特性不同。在上電復位（即冷復位）過程中，復位時間與晶振有很大關系，必須滿足晶振達到穩(wěn)定狀態(tài)，見圖1；32KHZ晶振的特性見圖2：圖1冷復位時間與晶振啟動的關系圖232KHZ晶振特性對于熱復位（即運行過程中復位）沒有特別的要求，符合通常的復位時間（160~280ms）即可。在IDU的實際應用中，CPU板用的是32KHZ晶振，根據(jù)其特性要求看門狗電路的冷復位時間不小于900ms。下面是上電過程中測得的復位腳/NRST的波形：3）復位信號電平：滿足CPU芯片要求，若無要求，按復位信號低電平小于，高電平大于，低電平毛刺≤900mV，高電平毛刺≤；4）復位信號驅動測試：復位芯片RESET信號經(jīng)過驅動門、阻容電路進行了延時和電平轉換處理，使用示波器查看在上電時各信號的時序處理正確，確認電路中由于阻容元件慣性以及門電路的不確定性造成的上電意外電平；5）上下電時必須給出一個復位有效信號。4BOOT模式檢查BOOT模式信號BOOTEN、BOOT0和BOOT1的高低電平，其跳線是否符合上表要求。IO引腳IO電平要求如上表；所有未用輸入管腳都已做上拉、下拉處理，保證有確定的狀態(tài)；輸出端口應加上拉，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力；輸入端口應加阻容濾波電路，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力；輸出端口有容性負載時，不應大于芯片資料的相關參數(shù)要求連接到接插件的信號端是否按選用規(guī)范要求串電阻，以抑制過沖、過流，保護器件。5AD模塊檢查AD輸入端口電平及外圍調理電路滿足上表要求。6JTAG電路JTAG電路應符合設計規(guī)范和芯片資料要求。典型接線電路如下圖： 測試方法：審查電路原理圖是否與測試說明一致。 判定標準：符合測試說明合格，否則不合格。 參考案例：無 7.2.18繼電器電路 測試說明：繼電器電路是一種電子控制器件，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”，故在電路中起著起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。測試重點考察以下幾點：1）線圈驅動電流能力；2）線圈的電源電壓、吸合電壓、釋放電壓；3）觸點的容量（輸出電壓、電流、功率）、觸點最小工作電流、觸點沖擊電流；注意不同性質負載其降額要求不同；mA級電流應用場合宜選用小信號繼電器；4）繼電器周圍環(huán)境溫度（或繼電器的工作溫度）；5）繼電器保護：繼電器線圈中建議加續(xù)流二極管；對于大功率應用場合，為了保護繼電器觸點，建議加裝滅弧電路。測試方法：繼電器線圈驅動電流如果是使用功率驅動芯片的話，審查功率驅動芯片輸出電流大于繼電器額定電流。如果是使用三極管驅動，必須保證驅動管處于開關狀態(tài)：1）查看資料晶體管輸出電流大于繼電器的額定工作電流；2）開狀態(tài)下，三極管的基極電流Ibmin>3*（Imax/βmin）（Ibmin：三極管開狀下計算的基極電流；Imax：因器件參數(shù)的離散性導致的最大的集電極電流，例如繼電器線圈等效電阻為最小值、線圈工作電壓為最大值的情況）；3）開狀態(tài)下，測試三極管Vce的電壓小于三極管的飽和壓降Vce（sat）；4）關狀態(tài)下，測試三極管VBE電壓，應VBE<VON(VON：開啟電壓)。繼電器吸合電壓和釋放電壓動作電壓要滿足90％～110%額定工作電壓，對于開機啟動是短時間的，允許開機啟動線圈電壓為135％倍的額定線圈電壓。繼電器的釋放電壓小于規(guī)定的釋放電壓。觸點的容量查看繼電器的容量（輸出電壓、電流、功率）、觸點最小工作電流、觸點的沖擊電流（器件資料為準，若器件資料沒有規(guī)定，建議以4*額定電流）均需滿足實際要求。電源監(jiān)控中大部分繼電器是用作干結點輸出，供用戶使用，只須滿足規(guī)格書的要求即可。對于單板中繼電器觸點接有電路的情況，其不同性質負載，其觸點切換電流降額不同（如果廠家手冊注明了感性或容性負載電流值，則以廠家數(shù)據(jù)為準）；觸點連續(xù)工作電流不考慮降額。1)純阻性負載：Ii<90%*Imax（Ii:觸點切換電流，Imax：最大切換電流）；2)感性負載/容性負載：Ii<50%*Imax；c）不能將觸點并聯(lián)以增加電流容量,不宜將多個繼電器線圈直接并聯(lián)。d）實際的負載必須大于繼電器允許的最小負載；mA級電流應用場合宜選用小信號繼電器。4）繼電器周圍環(huán)境溫度（或繼電器的工作溫度）a）室溫下使用紅外測溫儀，繼電器動作時其值滿足降額要求，滿足TAM減5度（TAM：繼電器允許的最高工作溫度（或允許的最高環(huán)境溫度），電源監(jiān)控中大部分繼電器是用作干結點輸出，供用戶使用，只須滿足規(guī)格書的最高工作溫度，預留5度以上即可。5）繼電器保護a) 繼電器線圈兩端需加續(xù)流二極管，其續(xù)流二極管的應力滿足降額要求（90%額定擊穿電壓VRRM，85%相應殼溫下的最大平均電流IFAV(TAU)）。b） 對于大功率應用場合，需要考慮繼電器觸點保護，建議加裝滅弧電路1）對于容性負載，建議在觸點與負載之間串聯(lián)一個瞬態(tài)抑制電阻，可減少通過觸點的瞬態(tài)電流。2）對于感性負載，建議是在負載兩端并聯(lián)一個反向保護二極管。 判定標準：符合測試說明為合格，否則不合格。 參考案例：案例1變頻器中繼電