一种基于Labview的数字电路自动测试系统设计

文/邢连营

数字阵列雷达是近几年来越来越受人们关注的一种新型相控阵雷达，数字阵列模块是新型数字阵列雷达的核心部件，因而获得广泛应用。数字电路是数字阵列模块中主要的组成部分，数字电路指标的好坏直接影响了数字阵列模块整体性能，为提高数字电路的质量和可靠性，通常使用传统的人工测试数字电路方法，此方法费时费力。因此，本文介绍了一种实用、高效的数字电路自动测试系统。

1　系统工作原理

数字电路自动测试系统实现了八通道数字电路的数字接收、波形产生的指标测试和时序逻辑功能测试。自动测试系统工作前，将被测件数字电路板连接到测试夹具中，启动用户交互软件和系统上电。当其测试数字接收时，电源分别给数字电路板、采集控制板和频率源等提供+5V和+12V电源。频率源给被测件提供工作时钟和采样时钟等。测试人员使用用户交互软件控制信号源，信号源产生射频信号依次通过二选一开关、功分器和测试夹具输入到被测件印制板上。数字电路将射频信号AD采样处理等后，再电光转换，光信号通过光纤线连接到采集控制板。另TTL转接板将数字电路的时序逻辑并行传给采集控制板。采集控制板主要运行FPGA软件算法将光信号和TTL信号转换为以太网数据，通过网口送给计算机，计算机运行用户交互软件处理显示出数字电路的接收指标及时序逻辑状态。当测试波形产生的指标时，用户交互软件自动逐个测试多通道波形产生指标，采集控制板将来自计算机送来的以太网数据测试指令，将其波形产生测试指令信号转换为光纤数据，通过光纤口送给数字电路使其产生射频信号，射频信号经过测试夹具连接到功分器和二选一开关再连接到频谱分析仪，计算机通过GPIB总线来读取频谱仪的数据。用户交互软件和其软件算法处理数据并显示出波形产生指标。静音风冷给工作中的数字电路散热。自动测试系统工作原理框图如图1所示。

2　系统硬件结构和接口

数字电路自动测试系统的硬件主要包括：频率源、二选一开关，一分八功分器、测试夹具、采集控制板、TTL转接板、双通道电源、信号源、频谱分析仪和计算机等组成。计算机使用GPIB总线接口与信号源、频谱分析仪进行通信。采集控制板通过光纤接口和网口进行数据上报和下发控制指令。测试夹具通过探针臂和底座固定将被测件，其探针臂上的探针将被测件的测试点连接到外围电路上。自动测试系统测试夹具结构图如图2。

自动测试系统主要接口包括：以太网接口、光纤接口和GPIB总线接口。以太网接口基于TCP/IP 通信协议、使用以太网控制器芯片W5100与FPGA芯片实现的数据传输系统。采集控制板采用光纤接口形式与数字电路之间进行信息交互。光纤接口的最大支持传输速率达6.5Gbps。GPIB总线接口是专用的仪器控制接口，通过GPIB总线与仪器设备连接，使用Labview软件设置GPIB地址和选用驱动程序控制仪器设备参数。

3　系统的软件设计

数字电路自动测试系统基于Labview软件平台设计用户交互软件，其软件依靠数据的流向来控制程序运行，使用图形化的编程语言。软件图形化内还有丰富的函数支持数据采集、处理和保存等功能。自动测试程序主要功能包括：仪器控制、参数设置、指标测试、数据处理和数据保存。仪器控制功能主要用于控制和读取仪器参数。在指标测试时，其软件有多种第三方仪器驱动程序，方便控制仪器仪表。参数设置功能用于信号源，频谱仪和采集控制板等状态的初始化。在用户交互软件界面中，指标测试功能内选择数字接收和波形产生的各项指标测试。数据处理模块将读取的数据进行算法处理，处理后的数据按照指标类型列出一个文件。为便于对指标进行分析，对指标值进行数据保存。数据保存可以给每件数字电路测量的数据文件设置Excel格式的文件名，设置数据的保存路径。本系统用户交互软件测试流程简单，测试人员易于操作，采用Labview软件能够满足实现本自动测试系统的要求。

4　结语

图1：自动测试系统工作原理框图

图2：自动测试系统测试夹具结构图

通过基于Labview软件的数字电路自动测试系统设计，从硬件和软件两方面实现了快速数字电路的指标测试，避免了人工测试的繁琐，提高了测试效率，剔除了产品早期问题、解决了产品使用可靠性和稳定性。计算机通过LabView软件平台实现人机交互界面，完成数据的收集、分析和处理等功能。该自动测试系统已经在工程应用中起着重要的作用。