[摘要] 電阻電容在線測(cè)試實(shí)現(xiàn)了電阻電容測(cè)量的自動(dòng)化，拓寬了測(cè)試的量程范圍，提高了測(cè)量的精度。文中給出了電阻電容在線測(cè)試的硬件和軟件設(shè)計(jì)。 [關(guān)鍵詞] 單片機(jī) 電阻 電容 在線測(cè)試 我們?cè)谡{(diào)試、檢測(cè)和維修電路板時(shí)，往往需要測(cè)量印刷電路板上的電阻或電容數(shù)值。傳統(tǒng)的做法是將被測(cè)試的元件從印刷電路板上焊開后再測(cè)量，以避免受板上其他元器件的影響。這種測(cè)量方法不僅麻煩，而且測(cè)試速度低，甚至可能損壞印刷電路板和元器件。這里介紹一種利用單片機(jī)控制的電阻電容在線測(cè)試技術(shù)，該技術(shù)無(wú)需從電路板上焊開元器件便可直接測(cè)量各元件的參數(shù)，既保持了印刷電路板的完好無(wú)損，又大大提高了測(cè)試的速度和精度。 1. 電阻電容在線測(cè)試系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 由單片機(jī)控制的電阻電容在線測(cè)試系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。這里運(yùn)用8051單片機(jī)、2732EPROM、74LS373鎖存器和8155擴(kuò)展器組成控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電阻電容在線測(cè)試的自動(dòng)化。通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程，拓寬了測(cè)試的量程范圍；通過(guò)軟件抗干擾措施，進(jìn)一步提高了測(cè)試的精度。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是由電阻在線測(cè)試和電容在線測(cè)試兩部分組成。 1.1電阻的在線測(cè)試 電阻在線測(cè)試的過(guò)程是：將被測(cè)電阻Rx通過(guò)Rx/Vo轉(zhuǎn)換電路，將Rx轉(zhuǎn)換為直流輸出電壓Vo，經(jīng)過(guò)量程選擇按鍵K，送入A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，送到單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)，選擇最佳的量程，并控制量程轉(zhuǎn)換開關(guān)，選擇合適的基準(zhǔn)電阻，實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。在單片機(jī)控制下，進(jìn)行多次采樣測(cè)試，并對(duì)各次測(cè)得的Vo求平均值，然后計(jì)算電阻Rx，最后通過(guò)顯示器顯示被測(cè)電阻的值。電阻在線測(cè)試的原理圖如圖2所示。圖中Rx為電路板上的待測(cè)電阻，R1和R2為兩邊的等效電阻，VREF為基準(zhǔn)電壓，Rr為基準(zhǔn)電阻?？纱_定 Vo=-VREFRx/Rr （1） 由上式得出在基準(zhǔn)電壓VREF和基準(zhǔn)電阻Rr一定的前提下，Vo只取決于Rx，而與R1和R2無(wú)關(guān)，即對(duì)Rx實(shí)現(xiàn)了電隔離。這就實(shí)現(xiàn)了將印刷電路板上的電阻Rx直接轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出電壓Vo。為了擴(kuò)大測(cè)量范圍，將圖2電路進(jìn)行了改進(jìn)，引入了基準(zhǔn)電阻Rr1-Rr4和相應(yīng)的開關(guān)K1-K4來(lái)轉(zhuǎn)換量程。單片機(jī)根據(jù)Rx選擇合適的Rr，通過(guò)控制K1～K4自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程。電路圖如圖3所示。 1.2 電容的在線測(cè)試 電容在線測(cè)試的原理圖如圖4所示。圖中為Cx被測(cè)電容，Rx為電路板上與Cx并聯(lián)的電阻，Z1和Z2為兩邊的等效阻抗，VREF為基準(zhǔn)正弦波信號(hào)源電壓有效值，Rr為基準(zhǔn)電阻。設(shè)Cx與Rx并聯(lián)的等效阻抗為Zx，則有 電容在線測(cè)試過(guò)程是：通過(guò)Cx/Vo轉(zhuǎn)換電路，在正弦信號(hào)發(fā)生器的作用下，將Cx的數(shù)值轉(zhuǎn)換為交流輸出電壓Vo，經(jīng)測(cè)量選擇按鍵K，送入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，送至單片機(jī)。單片機(jī)控制量程轉(zhuǎn)換開關(guān)，選擇最佳量程，獲得與Cx相應(yīng)的Vo值。單片機(jī)通過(guò)頻率轉(zhuǎn)換開關(guān)，控制正弦波信號(hào)發(fā)生器的頻率，從最低檔開始，按10倍頻逐級(jí)提高頻率，同時(shí)讀入各檔相應(yīng)的Vo值，并對(duì)相鄰的兩檔頻率的數(shù)值VOL和VOH求商，判斷VOL/ VOH是否大于7.1，若不大于此值，繼續(xù)求商，直至VOL/ VOH大于7.1。單片機(jī)根據(jù)這次的fH和VOH求出Cx,并通過(guò)顯示器顯示被測(cè)的電容值。 2. 電阻電容在線測(cè)試的軟件設(shè)計(jì) 電阻電容在線測(cè)試的主程序流程圖如圖5所示： 3. 結(jié)束語(yǔ) 電阻電容在線測(cè)試采用在線測(cè)試的“電隔離”技術(shù)，可快速測(cè)量電路板上任意的電阻和電容的值，測(cè)量精度高。電阻在線測(cè)試的方法在測(cè)量大電阻時(shí)干擾往往比較嚴(yán)重，這時(shí)在單片機(jī)的控制下，可適當(dāng)增加采樣測(cè)試的次數(shù)，以提高測(cè)量的精度。電容在線測(cè)試的方法采用高頻近似的方法進(jìn)行測(cè)量，在滿足VOL/ VOH≥7.1的前提下，求Cx的誤差不大于0.5%，如果再把測(cè)量中的其它因素引起的誤差考慮在內(nèi)，誤差的總和不大于3%，滿足一般應(yīng)用的精度要求。