正达系列故障电路板检测仪：电压比较器功能测试

【正达故障电路板检测仪系列论文】

 

 

电压比较器功能测试

 

 

摘要：（【正达故障电路板检测仪系列论文】）运算放大器具有非线性应用方式，如同一个电压比较器。正达测试仪的运放放大功能测试，正是建立在运放非线性应用这个基础上的。但这并不意味着对电压比较器功能测试可以轻松实现。第二代ZD9002测试仪率先解决了电压比较器功能测试这个难题。

 

关键词：集电极开路结构；自动施加上拉电阻

 

0.前言

    旅游部门评定酒店。A城市评定方法：只对酒店做外观观察。若某酒店门窗破损外墙皮脱落，一定不是好酒店。若某酒店门窗完好外墙干净，应该是好酒店。通过改进观察技术，发现某酒店一块玻璃上存在一小块灰尘，或许不是好酒店。B城市评定方法：除了外观观察之外，一定要进入酒店内部。检查酒店的软硬件设施和服务运转情况。

    A城市的评定方法简单便捷。有合理性，也有盲目性。就如同使用电路测试仪对器件进行VI曲线测试。B城市的评定方法科学准确，结论可靠。就如同使用电路测试仪对器件进行功能测试。

    本文为：器件功能测试之——对电压比较器在线功能测试。

 

1.关于电压比较器功能测试

 

1.1电压比较器的测试难点

    正达测试仪对运放功能测试具有两种方法：

    1.运放波形功能测试（针对运放线性应用）

    2.运放放大功能测试（针对运放非线性应用）

    运放非线性应用就如同一个电压比较器。若同相输入端U+电压高，输出端Uo正向饱和，输出值接近于正电源电压。若反相输入端U_电压高，则输出端Uo负向饱和，输出值接近于负电源电压。请详见论文《运算放大器全面功能测试》一文。

    但是，能够完成运放放大功能测试，并不意味着对电压比较器功能测试可以轻松实现。电压比较器通常是集电极开路结构（例如：LM339,LM393等），需要外接上拉电阻才能够输出电流。对电压比较器功能测试时，必须要能够自动对被测器件施加上拉电阻。

 

1.2能够自动施加上拉电阻

    正达测试具有专用模拟器件功能测试通道，可以施加+12V,-12V,+5V,-5V,+3.3V等测试电源，可以对测试进行全面安全保护。更重要的是：能够在测试过程中对被测电压比较器自动施加上拉电阻。这些都有力地保障了对电压比较器进行功能测试。

    在测试过程中，对被测电压比较器施加上拉电阻是通过正达测试仪软硬件自动模拟实现的，使用者无须人为干预。第二代ZD9002测试仪率先实现对各种电压比较器功能测试。

 

1.3器件库中电压比较器的种类

    如果器件库中仅仅只有LM339,LM393等几个常用电压比较器，显然不能称之为可以对电压比较器这一类的器件功能测试。正达测试仪电压比较器器件库中包含数百种，许多器件比较复杂。例如：

ALD2301,ALD4303,AN1393,AN6916,AU2901,AU2903,BA10393N,BA2903,CA139,CA3290,CA3290H,CLC2550,CLC4550,CMP04,CMP404,DBL339,HA17339,HA17903TL,HA4905,HI8574,IL339,KA2901,KA3302,LA311,LF111,LM119,LM193,LM311,LMC6022,LMC7225-8,LMV331,LMV721,LMV7291,LMX331,LMX393,LP311,LP339,LT1011,LT319H,LTC1441,M51202F,M51206TL,M5249L,MAX9010,MAX9021,MAX9022,MAX9024,MAX9032MAX9077EKA,MAX9077ESA,MAX9100,MAX920,MAX969,MAX972,MAX978,MAX996,MAX999,MB4204,MC14574,MC3302,NJM2403,NJM2403L,NJU7116F,NJU7118,NTE834,NTE919NTE922M,PM119,PM239,S339,TA75393,TA75393AS,TC1025,TC75S59,TL331,TL710,TL810,TLC193,TLC372,TS2903,TS372,TS3V3704,TS3V372,uA3302,uPC311,uPC319H,uPC393等数百种。      

    以上所列型号仅仅是正达测试仪电压比较器器件库中的一部分。并可以根据用户实际应用情况扩充电压比较器器件库。

 

2.电压比较器在线/离线功能测试

 

2.1在线功能测试

    以在线测试LM339功能为例。

    ①将两条40芯扁平测试电缆插入测试仪1号电缆插座中，另一端插入相应的测试夹。应将测试夹同电缆最左边对齐，并使被测器件同测试夹两者1脚对齐。见图1.

 

图1

 

    ②在“工作模式”处：在线功能测试。在“选择测试器件”处输入或选择器件型号LM339.在“器件提示信息”中提示：供电管脚：3脚接+12V，12脚接-12V.找到电路板电源接线柱或同被测LM339电源管脚相连的器件管脚，采用电源钩将测试仪相应的测试电源施加到被测电路板上。

    注意：由于电压比较器的供电方式具有多样性，测试软件“器件提示信息”中“供电管脚”提示的是该器件可选用的最高测试电源电压，并非是必须按照这个电源电压施加。在线测试时，应该根据器件在线的实际情况对“器件工作电源”选项进行调整。同时，用电源钩在电路板上正确施加测试电源。见图2.

 

图2

 

    ③以±12V供电为例，按“开始测试”键进行在线功能测试。见图3.

 

图3

 

2.2离线功能测试

    以离线测试HA17339功能为例。

    ①正确连接离线测试板。将HA17339有缺口一端朝向锁紧手柄端，并沿锁紧插座上端对齐放置。该器件供电方式比较多，以下特意选择采用单+5V供电方式进行离线功能测试。

    将该器件正电源管脚3对应的POWER+（正电源）、负电源管脚12对应的POWER–（负电源）拨码开关打开，并连接测试电源线，分别接至正达测试仪+5V和GND端子。见图4.

 

图4

 

    ②在“工作模式”处：离线功能测试。在“选择测试器件”处输入或选择器件型号HA17339.在“可选工作电源”处：+5V.“器件信息提示”会给出相应的供电和操作提示：供电管脚：3脚接+5V，12脚接GND.以及该器件在离线测试板上的放置方式。见图5.

 

图5

 

    ③以+5V供电为例，按“开始测试”键进行离线功能测试。见图6.

 

图6

 

2.3功能测试结果说明

    在测试结果中，除了显示电压比较器内部各个单元功能是否正确外，还显示电压比较器输出管脚的电压输出峰值参数的具体数值。其中：

    Vop+/Vop-表示正向/负向电压输出峰值参数（多电源工作的电压比较器）。见图3.

    VOH/VOL表示高压/低压输出峰值参数（单电源工作的电压比较器）。见图6.

 

3.电压比较器在线状态学习/在线状态比较

 

3.1在线状态学习

    该项操作的作用是：首先学习好电路板上电压比较器的在线状态信息，建立维修库。再用以同故障电路板上相同位置的器件进行功能状态对比测试。

    以在线学习LM339功能状态为例。

    在“工作模式”处：“在线状态学习”。在“电路板文件”处建立一个“维修库”。在“器件位置编号”处设定器件位置。在“选择测试器件”处选择LM339器件型号。以对LM339施加+12V,-12V测试电源为例。在“器件工作电源”处选择测试电源。见图7.

 

图7

 

3.2在线状态比较

    该项操作的作用是：将故障电路板上电压比较器的在线状态同建立的维修库进行比较，还可以通过“查阅所学”查看已学习器件的存储记录。

    以在线比较LM339功能状态为例。

    在“工作模式”处：“在线状态比较”。在“电路板文件”处选择相应“维修库”。在“选择测试器件”处选择待比较的器件。在“指定允许误差”处可调整误差允许值。状态比较时，应对LM339施加+12V,-12V测试电源。按“查阅所学”项，也可以查看各个“维修库”中已学习器件的存储记录。见图8.

 

图8

 

    测试结果中，一方面是比较被测电压比较器在线管脚状态，另一方面是比较被测器件与已学器件的实际输出。只要被测器件与已学器件管脚状态相同，实际输出与已学输出在允许误差范围内，即可证明被测器件与好电路板上的电压比较器功能状态相同。见图9.

 

图9

 

4关于测试安全保护问题

    电压比较器功能测试过程中的安全保护措施非常全面，同运算放大器功能测试相同。不再赘述。请详见论文《运算放大器全面功能测试》一文。

 

5.不久的将来

    实践证明：通过大幅度提高器件功能测试的测试频率，以测试频率作为一个严格的检测条件，可以检测筛选器件的动态参数性能。不但适用于数字器件，同样适用于模拟器件。在正达测试仪模拟多路器功能测试中已经得到了充分验证。请见论文《2000kHz测试频率的应用价值》一文。

    对于电压比较器功能测试，在不久的将来，也要引入2000kHz测试频率这种检测条件。不但要测试电压比较器的功能，还要测试电压比较器的综合性能。会对当下较难发现的器件动态参数性能问题提供一种有效的解决路径。