CN208795772U - 一种测试板卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种测试板卡，一种测试板卡，包括母板、主控子板、供电子板、电流电压测量子板、电流监控子板和IO接口子板，所述主控子板、供电子板、电流电压测量子板、电流监控子板和IO接口子板分别通过板对板连接器安装在母板上。本实用新型通过在母板上安装小板卡的方式，使得一块测量板卡可以同时实现电流电压测量、电流监控和频率测量等功能，集成度高，功能全面；除了各子板本身的电路结构带来高测量精度和强稳定性之外，本实用新型还使用了基于远端控制的供电电路，使得各用电部件能够在稳定且精确可调的供电下工作，从而进一步获得高测量精度和强稳定性。本实用新型广泛应用于电子电路技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其是一种测试板卡。
背景技术
在电子产品生产领域，通产要对电子产品成品或半产品进行测试，以进行对电子产品的质检。测试过程是通过测试板卡控制被测产品进入相应的模式或做相应的动作，然后采集在各种状态下被测产品的电压，电流，频率等参数，然后对参数进行分析来判断被测产品是否满足设计要求。测试过程是使用测量板卡连接到电子产品的相应端口，然后采集电流和电压，通过测量板卡的ADC转换功能而将模拟量转换成数字信号，然后将数字信号上传到上位机，利用上位机来对采集到的电流和电压数据进行分析。
由上述可知，针对电子产品的测试包含多个项目，至少包括电流和电压的测量，频率的测量，且电流和电压的采集精度影响到上位机的分析，从而影响质检效果。而现有测试板卡的集成度低，导致现有测试板卡功能单一。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种测试板卡。
本实用新型所采取的技术方案是：
一种测试板卡，包括母板、主控子板、供电子板、电流电压测量子板、电流监控子板和 IO接口子板，所述主控子板、供电子板、电流电压测量子板、电流监控子板和IO接口子板分别通过板对板连接器安装在母板上，所述IO接口子板上设有多个IO接口；
所述主控子板上设有控制器芯片和存储器芯片，所述控制器芯片的数据接口与存储器芯片的数据接口连接；
所述供电子板上设有供电电路，所述供电电路设有供电端；
所述电流电压测量子板上设有电流采集模块、电压采集模块和第一ADC模块，所述电流采集模块的受电端和电压采集模块的受电端分别与供电电路的供电端连接，所述电流采集模块的输入端和电压采集模块的输入端分别通过IO接口子板上的IO接口连接到被测器件，所述电流采集模块的输出端和电压采集模块的输出端分别与第一ADC模块的输入端连接，所述第一ADC模块的输出端与控制芯片的输入端连接；
所述电流监控子板上设有电流调理模块和第二ADC模块，所述电流调理模块的受电端与供电电路的供电端连接，所述电流调理模块的输入端通过IO接口子板上的IO接口连接到被测器件，所述电流调理模块的输出端与第二ADC模块的输入端连接，所述第二ADC模块的输出端与控制芯片的输入端连接。
进一步地，所述主控子板上还设有Q-FLASH芯片、EMMC芯片、USB-PHY芯片、 USB-UART芯片和ETH-PHY芯片，所述Q-FLASH芯片、EMMC芯片、USB-PHY芯片、 USB-UART芯片和ETH-PHY芯片分别与控制器芯片连接。
Q-FLASH芯片和EMMC芯片可以扩展主控子板的存储空间，增强控制器芯片的处理能力。USB-PHY芯片、USB-UART芯片和ETH-PHY芯片可以扩展主控子板的外接端口。
进一步地，所述控制器芯片为ZYNQ芯片。
进一步地，所述电流采集模块包括第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、第一运算放大器和第一单端转差分电路；
所述第一低通滤波电路的输入端、所述第二低通滤波电路的输入端作为电流采集模块的输入端；
所述第一低通滤波电路的输出端与第一运算放大器的反相输入端连接，所述第二低通滤波电路的输出端与第一运算放大器的同相输入端连接；
所述第一运算放大器的输出端作为电流采集模块的电流正极输出端，所述第一运算放大器的基准电压端作为电流采集模块的电流负极输出端，所述第一单端转差分电路分别与第一运算放大器的输出端和第一运算放大器的基准电压端连接。
进一步地，所述电压采集模块包括第三低通滤波电路、第四低通滤波电路、第二运算放大器和第二单端转差分电路；
所述第三低通滤波电路的输入端与所述第四低通滤波电路的输入端作为电压采集模块的输入端；
所述第三低通滤波电路的输出端与第二运算放大器的反相输入端连接，所述第四低通滤波电路的输出端与第二运算放大器的同相输入端连接；
所述第二运算放大器的输出端作为电压采集模块的电压正极输出端，所述第二运算放大器的基准电压端作为电压采集模块的电压负极输出端，所述第二单端转差分电路分别与第二运算放大器的输出端和第二运算放大器的基准电压端连接。
进一步地，所述第二ADC模块设有正极输入端和负极输入端；
所述供电电路的供电端与电流调理模块的受电端连接；
所述电流调理模块包括第一采样电路、第五低通滤波电路、第三运算放大器和第三单端转差分电路；所述第一采样电路包括两个输入端和两个输出端，所述第一采样电路用于将流过两个输入端的电流信号转换成从两个输出端输出的电压信号；所述第一采样电路的两个输入端分别作为电流调理模块的正极输入端和负极输入端，所述第一采样电路的两个输出端通过第五低通滤波电路分别与第三运算放大器的同相输入端和反相输入端连接；所述第三运算放大器的输出端作为电流调理模块的正极输出端，所述第三运算放大器的基准电压端作为电流调理模块的负极输出端，所述第三单端转差分电路分别与第三运算放大器的输出端和第三运算放大器的基准电压端连接；
所述电流调理模块的正极输入端和负极输入端连接到被测器件，所述电流调理模块的正极输出端与第二ADC模块的正极输入端连接，所述电流调理模块的负极输出端与第二ADC 模块的负极输入端连接。
进一步地，所述供电电路包括功率输出电路、信号采集电路和远端反馈电路；
所述功率输出电路包括正极输入端、负极输入端、正极输出端和负极输出端，所述功率输出电路的正极输入端和负极输入端连接到电源，所述功率输出电路的正极输出端和负极输出端作为供电电路的供电端；
所述信号采集电路包括信号采集端和信号输出端，所述信号采集电路的信号采集端与功率输出电路的正极输出端连接；
所述远端反馈电路包括第四运算放大器、第四低通滤波电路和第五低通滤波电路，所述第四运算放大器的同相输入端通过第四低通滤波电路与信号采集电路的信号输出端连接，所述第四运算放大器的反相输入端通过第五低通滤波电路连接到一可调参考电压，所述第四运算放大器的输出端与功率输出电路的负极输入端连接。
进一步作为优选的实施方式，所述母板上设有频率测量模块、DAC模块和波形整形模块，所述频率测量模块包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述频率测量模块的第一输入端通过IO接口子板上的IO接口连接到被测器件，所述频率测量模块的第二输入端连接到DAC 模块的输出端，所述频率测量模块的输出端与控制器芯片的输入端连接，所述DAC模块用于为频率测量模块提供可调的触发电平，所述波形整形模块用于对频率测量模块通过第一输入端和第二输入端接收到的波形进行整形。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过在母板上安装小板卡的方式，使得一块测量板卡可以同时实现电流电压测量、电流监控和频率测量等功能，集成度高，功能全面；除了各子板本身的电路结构带来高测量精度和强稳定性之外，本实用新型还使用了基于远端控制的供电电路，使得各用电部件能够在稳定且精确可调的供电下工作，从而进一步获得高测量精度和强稳定性。
附图说明
图1为本实用新型测试板卡的结构框图；
图2为本实用新型实施例中电流采集模块和电压采集模块的结构框图；
图3为本实用新型实施例中电流采集模块的电路图；
图4为本实用新型实施例中电压调理模块的电路图；
图5为本实用新型实施例中电流调理模块的结构框图；
图6为本实用新型实施例中电流调理模块的电路图；
图7为本实用新型实施例中第二ADC模块的电路图；
图8为本实用新型实施例中供电电路的结构框图；
图9为本实用新型实施例中功率输出电路和远端反馈电路的电路图；
图10为本实用新型实施例中信号采集电路的电路图；
图11为本实用新型实施例中频率测量模块的电路图。
具体实施方式
本实用新型一种测试板卡，参照图1，包括母板、主控子板、供电子板、电流电压测量子板、电流监控子板和IO接口子板，所述主控子板、供电子板、电流电压测量子板、电流监控子板和IO接口子板分别通过板对板连接器安装在母板上，所述IO接口子板上设有多个IO接口；
所述主控子板上设有控制器芯片和存储器芯片，所述控制器芯片的数据接口与存储器芯片的数据接口连接；
所述供电子板上设有供电电路，所述供电电路设有供电端；
所述电流电压测量子板上设有电流采集模块、电压采集模块和第一ADC模块，所述电流采集模块的受电端和电压采集模块的受电端分别与供电电路的供电端连接，所述电流采集模块的输入端和电压采集模块的输入端分别通过IO接口子板上的IO接口连接到被测器件，所述电流采集模块的输出端和电压采集模块的输出端分别与第一ADC模块的输入端连接，所述第一ADC模块的输出端与控制芯片的输入端连接；
所述电流监控子板上设有电流调理模块和第二ADC模块，所述电流调理模块的受电端与供电电路的供电端连接，所述电流调理模块的输入端通过IO接口子板上的IO接口连接到被测器件，所述电流调理模块的输出端与第二ADC模块的输入端连接，所述第二ADC模块的输出端与控制芯片的输入端连接。
本实用新型测试板卡的各功能模块是以小板卡的形式组合在一起的，即各子板通过对应的板对板连接器扣插在母板上形成一个整体，母板上设有连接具有电路连接关系的板对板连接器的线路。
本实用新型中的IO接口子板设有多个IO接口，各IO接口可以供被测器件的相关端口连接。各IO接口同时连接到电流采集模块和电压采集模块等各子板上的相应端口，使得这些端口与被测器件接通，能够从被测器件获取相关信号。
本实用新型的申请人另行申请了“一种应用于电流电压测量板卡中的ADC采集电路”、“一种应用于电流监控板卡中的采集电路”和“一种基于远端反馈的供电电路”三个实用新型专利，其中“一种应用于电流电压测量板卡中的ADC采集电路”公开了本实用新型中电流电压测量子板的结构以及工作原理，“一种应用于电流监控板卡中的采集电路”公开了本实用新型中电流监控子板的结构以及工作原理，“一种基于远端反馈的供电电路”公开了本实用新型中供电子板的结构以及工作原理。
参照图2，所述电流采集模块包括第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、第一运算放大器和第一单端转差分电路；
所述第一低通滤波电路的输入端、所述第二低通滤波电路的输入端作为电流采集模块的输入端；
所述第一低通滤波电路的输出端与第一运算放大器的反相输入端连接，所述第二低通滤波电路的输出端与第一运算放大器的同相输入端连接；
所述第一运算放大器的输出端作为电流采集模块的电流正极输出端，所述第一运算放大器的基准电压端作为电流采集模块的电流负极输出端，所述第一单端转差分电路分别与第一运算放大器的输出端和第一运算放大器的基准电压端连接。
参照图2，所述电压采集模块包括第三低通滤波电路、第四低通滤波电路、第二运算放大器和第二单端转差分电路；
所述第三低通滤波电路的输入端与所述第四低通滤波电路的输入端作为电压采集模块的输入端；
所述第三低通滤波电路的输出端与第二运算放大器的反相输入端连接，所述第四低通滤波电路的输出端与第二运算放大器的同相输入端连接；
所述第二运算放大器的输出端作为电压采集模块的电压正极输出端，所述第二运算放大器的基准电压端作为电压采集模块的电压负极输出端，所述第二单端转差分电路分别与第二运算放大器的输出端和第二运算放大器的基准电压端连接。
电流采集电路的电路图如图3所示。参照图3，电流采集模块是以第一运算放大器U6为核心构建的。在第一运算放大器U6之前还设置了第一低通滤波电路和第二低通滤波电路，其中第一低通滤波电路可以是由电阻R9和电容C35组成的阻容电路，第二低通滤波电路可以是由电阻R14和电容C36组成的阻容电路，为了进一步提高低通滤波效果，还可以在第一低通滤波电路的输入端和第二低通滤波电路的输入端之间接上由电阻R11和R15构成的电阻电路，在第一低通滤波电路的输出端和第二低通滤波电路的输出端之间接上电容C33。第一低通滤波电路和第二低通滤波电路分别用来接收采集到的负极电流和正极电流，并分别对负极电流和正极电流进行良好的高频抑制之后，分别将负极电流和正极电流输入到第一运算放大器U6的同相输入端和反相输入端以进行信号放大。
第一运算放大器U6的输出端作为电流采集模块的电流采集模块的电流正极输出端，而第一运算放大器的基准电压端Ref作为电流采集模块的电流负极输出端，本实用新型中，还在第一运算放大器U6的输出端和第一运算放大器的基准电压端Ref之间设置了第一单端转差分电路。参照图3，第一单端转差分电路包括运放U14B、电阻R13和R16，其中电阻R13 和R16直接串接在第一运算放大器U6的输出端和第一运算放大器的基准电压端Ref之间，运放U14B的输出端与第一运算放大器的基准电压端Ref连接，运放U14B的反相输入端连接到电阻R13和R16的连接点，运放U14B的同相输入端连接到一个标准的参考电压，这个参考电压可以设为2.5V。
在第一运算放大器U6的输出端和第一运算放大器的基准电压端Ref之间设置第一单端转差分电路之后，第一运算放大器U6的输出被调理，从整体上看，电流采集模块的输出是以2.5V为共模参考的差分信号，也就是说电流采集模块的电流正极输出端和电流负极输出端之间的最大电压是5V，因此在ADC模块的可接受范围之内。同时，由于电流采集模块的电流正极输出端和电流负极输出端所输出的电流信号的经过调理的差分信号，共模噪声被很好地消除，从而提高了ADC模块的转换精度；无论从被测器件中获取的原始电流信号的极性如何，电流采集模块都能够很好地适应，使得ADC模块所接收到的电流信号始终是可接受的。
电压采集电路的电路图如图4所示。参照图4，电压采集模块是以运算放大器U13为核心构建的。在运算放大器U13之前还设置了第三低通滤波电路和第四低通滤波电路，其中第三低通滤波电路可以是由电阻R45和电容C65组成的阻容电路，第四低通滤波电路可以是由电阻R50和电容C66组成的阻容电路，为了进一步提高低通滤波效果，还可以在第三低通滤波电路的输入端和第四低通滤波电路的输入端之间接上由电阻R47和R51构成的电阻电路，在第三低通滤波电路的输出端和第四低通滤波电路的输出端之间接上电容C64。第三低通滤波电路和第四低通滤波电路分别用来接收采集到的负极电压和正极电压，并分别对负极电压和正极电压进行良好的高频抑制之后，分别将负极电压和正极电压输入到运算放大器U13的同相输入端和反相输入端以进行信号放大。
运算放大器U13的输出端作为电压采集模块的电压采集模块的电流正极输出端，而运算放大器U13的基准电压端Ref作为电压采集模块的电流负极输出端，本实用新型中，还在运算放大器U13的输出端和运算放大器U13的基准电压端Ref之间设置了第二单端转差分电路。参照图4，第二单端转差分电路包括运放U14A、电阻R49和R52，其中电阻R49和R52直接串接在运算放大器U13的输出端和运算放大器U13的基准电压端Ref之间，运放U14A的输出端与运算放大器U13的基准电压端Ref连接，运放U14A的反相输入端连接到电阻R49 和R52的连接点，运放U14A的同相输入端连接到一个标准的参考电压，这个参考电压可以设为2.5V。
在运算放大器U13的输出端和运算放大器U13的基准电压端Ref之间设置第二单端转差分电路之后，运算放大器U13的输出被调理，从整体上看，电压采集模块的输出是以2.5V 为共模参考的差分信号，也就是说电压采集模块的电压正极输出端和电压负极输出端之间的最大电压是5V，因此在ADC模块的可接受范围之内。同时，由于电压采集模块的电压正极输出端和电压负极输出端所输出的电压信号的经过调理的差分信号，共模噪声被很好地消除，从而提高了ADC模块的转换精度；无论从被测器件中获取的原始电压信号的极性如何，电压采集模块都能够很好地适应，使得ADC模块所接收到的电压信号始终是可接受的。
电流电压测量子板分别通过电流采集模块和电压采集模块来采集待测器件的电流信号和电压信号，电流采集模块和电压采集模块的测量结果通过第一ADC模块转换成控制器芯片可读的数字信号后传送给控制器芯片。由于本实用新型设有电流电压测量子板，因此本实用新型克服了现有产品因集成度不够高而导致一块测量板只能具备电流测量或电压测量的缺点，本实用新型可以使一块测试板卡同时具备电流测量和电压测量功能，从而使得应用测量板卡进行电子测试时可以同时进行电流测量和电压测量，提高电子测试的质量。
进一步作为优选的实施方式，参照图5，所述第二ADC模块设有正极输入端和负极输入端；所述供电电路的供电端与电流调理模块的受电端连接；
所述电流调理模块包括第一采样电路、第五低通滤波电路、第三运算放大器和第三单端转差分电路；所述第一采样电路包括两个输入端和两个输出端，所述第一采样电路用于将流过两个输入端的电流信号转换成从两个输出端输出的电压信号；所述第一采样电路的两个输入端分别作为电流调理模块的正极输入端和负极输入端，所述第一采样电路的两个输出端通过第五低通滤波电路分别与第三运算放大器的同相输入端和反相输入端连接；所述第三运算放大器的输出端作为电流调理模块的正极输出端，所述第三运算放大器的基准电压端作为电流调理模块的负极输出端，所述第三单端转差分电路分别与第三运算放大器的输出端和第三运算放大器的基准电压端连接；
所述电流调理模块的正极输入端和负极输入端连接到被测器件，所述电流调理模块的正极输出端与第二ADC模块的正极输入端连接，所述电流调理模块的负极输出端与第二ADC 模块的负极输入端连接。
参照图6，使用四线采样电阻E1作为第一采样电路，四线采样电阻E1具有两个输入端和两个输出端，四线采样电阻E1的两个输入端连接到被测器件，电流流过四线采样电阻E1 的两个输入端之后，便在四线采样电阻E1的两个输出端形成相应的电压信号，从而完成电流信号到电压信号的转换。
为了抑制采集到的电流信号中本身含有的共模噪声，以及电流信号到电压信号的转换产生的共模噪声，电流调理模块还设置了第三运算放大器和第三单端转差分电路。参照图6，电阻R8与电容C28组成低通滤波电路，电阻R11和电容C29也组成低通滤波电路，这两路低通滤波电路构成的第五低通滤波电路对四线采样电阻E1输出的正极信号和负极信号进行滤波，以抑制其中的高频噪声。经过滤波后的正极信号和负极信号分别输入到运算放大器U6 的反相输入端和同相输入端，第三运算放大器U6是开环状态，经过第三运算放大器U6的放大后，在第三单端转差分电路的作用下，从第三运算放大器U6的输出端输出的信号以及从第三运算放大器U6的基准电压端Ref的信号形成一对差分信号，共模噪声因此被消除。
进一步作为优选的实施方式，所述第三单端转差分电路包括第二采样电路和第二运算放大器；
所述第二采样电路包括两个采样端和一个输出端，所述第二采样电路的两个采样端分别与第三运算放大器的输出端和第三运算放大器的基准电压端连接；
所述第二采样电路的输出端与第二运算放大器的反相输入端连接；
所述第二运算放大器的输出端与第三运算放大器的基准电压端连接；所述第二运算放大器的同相输入端连接到一标准参考电压。
参照图6，第三单端转差分电路包括第二运算放大器U7，以及由电阻R12和R14串联组成的第二采样电路。电阻R12和R14的一端连接在一起从而形成串联结构，电阻R12和R14连接在一起的这一端也就是第二采样电路的输出端。电阻R12的另一端作为第二采样电路的一个采样端，与第三运算放大器的输出端连接；电阻R14的另一端作为第二采样电路的另一个采样端，与第三运算放大器的基准电压端Ref连接。第二采样电路的输出端与第二运算放大器U7的反相输入端连接，所述第二运算放大器U7的输出端与第三运算放大器U6的基准电压端Ref连接。
第二运算放大器U7的同相输入端连接到一个标准的参考电压，这个参考电压可以设为 2.5V。在第三运算放大器U6的输出端和第三运算放大器U6的基准电压端之间设置第三单端转差分电路之后，第三运算放大器U6的输出被调理，从整体上看，电流调理模块的输出是以2.5V为共模参考的差分信号，也就是说电流调理模块的正极输出端和负极输出端之间的最大电压是5V，因此在第二ADC模块的可接受范围之内。同时，由于电流调理模块的正极输出端和负极输出端所输出的电流信号的经过调理的差分信号，共模噪声被很好地消除，从而提高了第二ADC模块的转换精度；无论从被测器件中获取的原始电流信号的极性如何，电流调理模块都能够很好地适应，使得第二ADC模块所接收到的电流信号始终是可接受的。
本实用新型的第二ADC模块可以使用AD7175-2系列芯片实现。参照图7，使用一片AD7175-2BRUZ芯片U9，AD7175-2BRUZ芯片U9上的端口AIN0和AIN1分别作为第二ADC 模块的正极输入端和负极输入端。
进一步作为优选的实施方式，所述电流调理模块与第二ADC模块之间设有抗混叠滤波器，所述抗混叠滤波器包括两个输入端和两个输出端，所述抗混叠滤波器的两个输入端分别与电流调理模块的正极输出端和负极输出端对应连接，所述抗混叠滤波器的两个输出端分别与第二ADC模块的正极输入端和负极输入端对应连接。
参照图7，在电流调理模块与第二ADC模块之间还设有由电阻R15、R16和电容C33、C34、C35组成的抗混叠滤波器。其中，电容C33与C35串联后再与电容C34并联，所形成的两端分别作为抗混叠滤波器的两个输出端，抗混叠滤波器的一个输出端与电阻R15的一端连接，抗混叠滤波器的另一个输出端与电阻R16的一端连接，电阻R15的另一端作为抗混叠滤波器的一个输入端，电阻R16的另一端作为抗混叠滤波器的另一个输入端。
抗混叠滤波器的一个输入端与电流调理模块的正极输出端连接，抗混叠滤波器的另一个输入端与电流调理模块的负极输出端连接，抗混叠滤波器的两个输出端分别与芯片U9的端口AIN0和AIN1连接。
抗混叠滤波器可以使得电流调理模块所输出的差分信号经过抗混叠处理，从而消除电流采集过程中出现的混叠现象，使得第二ADC模块所接收到的模拟信号噪音更小，模数转换效果更好。
进一步作为优选的实施方式，参照图8，所述供电电路包括功率输出电路、信号采集电路和远端反馈电路；
所述功率输出电路包括正极输入端、负极输入端、正极输出端和负极输出端，所述功率输出电路的正极输入端和负极输入端连接到电源，所述功率输出电路的正极输出端和负极输出端作为供电电路的供电端；
所述信号采集电路包括信号采集端和信号输出端，所述信号采集电路的信号采集端与功率输出电路的正极输出端连接；
所述远端反馈电路包括第四运算放大器、第四低通滤波电路和第五低通滤波电路，所述第四运算放大器的同相输入端通过第四低通滤波电路与信号采集电路的信号输出端连接，所述第四运算放大器的反相输入端通过第五低通滤波电路连接到一可调参考电压，所述第四运算放大器的输出端与功率输出电路的负极输入端连接。
参照图9，可以使用型号为OPA569AIDWP的功率运放U2作为功率输出电路。功率运放U2的IN-和IN+分别为其反相输入端和同相输入端，应用在本实用新型中时，IN-和IN+ 分别为功率输出电路的负极输入端和正极输入端。OPA569AIDWP的线性度很高，其本身能够实现高精度的电压输出。图9中，以第四运算放大器U1为核心构成的远端反馈电路可以消除供电路径和回路路径上的压降，因此可以提高功率运放U2的电压输出精度。
远端反馈电路的原理是：第四运算放大器U1通过PP0V5V_SINK_SRC_1A_SNS端接收信号采集电路采样到的电压信号，进行差分放大之后再送入功率运放U2的反相输入端IN-，远端反馈电路与功率运放U2构成的闭环电路实际上是一个放大增益为1的同相放大电路，因此具有很高的稳定性。
远端反馈电路与功率运放U2构成的闭环电路的输出电压，即BATT+端的电压与第四运算放大器U1的反相输入端即LOWSENSE端所接的可调参考电压的具体电压值有关。这个参考电压可以通过高精度DAC电路提供，即LOWSENSE端连接到DAC电路的输出端，由于 DAC电路的输出电压是高精度可调的，因此BATT+端的电压即供电电路的输出电压也是高精度可调的，使用16位DAC电路时供电电路的输出电压可以达到1mV的可调步进。
进一步作为优选的实施方式，所述第四运算放大器的同相输入端和反相输入端之间通过第一电容器连接。
参照图9，第四运算放大器U1的同相输入端和反相输入端之间接有第一电容器C81，第一电容器C81可以消除第四运算放大器U1的同相输入端和反相输入端之间的高频杂波，进一步提高供电电路的输出精度。
进一步作为优选的实施方式，所述信号采集电路为一阻容电路，所述阻容电路的一端作为信号采集电路的信号采集端，所述阻容电路的另一端作为信号采集电路的信号输出端。
参照图10，所述信号采集电路是一个由电阻R14和电容C41并联组成的阻容电路。使用阻容电路作为信号采集电路，可以避免功率输出电路输出的浪涌电压对远端反馈电路的影响。
进一步作为优选的实施方式，所述功率输出电路的负极输入端与电源之间设有第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的负极与电源正极连接，所述第一二极管的正极分别与第二二极管的负极和功率输出电路的负极输入端连接，所述第二二极管的正极与电源负极连接。
参照图9，由第一二极管和第二二极管串联组成的二极管组D1连接在电源的正极+5V和负极(地线)之间，从电源正极开始依次是第一二极管的负极、第一二极管的正极、第二二极管的负极、第二二极管的正极、地线，而功率运放U2即功率输出电路的负极输入端IN-连接在第一二极管的正极和第二二极管的负极的连接点上。这种连接结构使得功率输出电路的负极输入端IN-处的电压保持在0V附近，即使电源的电压大幅波动，功率输出电路的负极输入端IN-处的电压也不会低于第一二极管或第二二极管的正向压降的负值，也就是说，使用正向压降为0.7V的二极管作为第一二极管或第二二极管时，功率输出电路的负极输入端IN- 处的电压一般在-0.7V到0V之间，这样便保持了功率运放U2从电源获取到的电压的稳定，进一步提高功率运放U2输出电压的稳定性。
进一步作为优选的实施方式，所述主控子板上还设有Q-FLASH芯片、EMMC芯片、USB-PHY芯片、USB-UART芯片和ETH-PHY芯片，所述Q-FLASH芯片、EMMC芯片、 USB-PHY芯片、USB-UART芯片和ETH-PHY芯片分别与控制器芯片连接。
进一步作为优选的实施方式，所述控制器芯片为ZYNQ芯片。
进一步作为优选的实施方式，所述母板上设有频率测量模块、DAC模块和波形整形模块，所述频率测量模块包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述频率测量模块的第一输入端通过IO接口子板上的IO接口连接到被测器件，所述频率测量模块的第二输入端连接到DAC 模块的输出端，所述频率测量模块的输出端与控制器芯片的输入端连接，所述DAC模块用于为频率测量模块提供可调的触发电平，所述波形整形模块用于对频率测量模块通过第一输入端和第二输入端接收到的波形进行整形。
参照图11，频率测量模块的主体为型号为ADCMP602的高速比较器U21。频率测量模块的FREQUENCY_INPUT端连接到被测器件，被测器件的相关频率信号通过 FREQUENCY_INPUT端从高速比较器U21的第一输入端即VP端输入。高速比较器U21的第二输入端即VN端连接的是DAC模块，VN端的电平取决于DAC模块的输出，使得高速比较器U21的触发电平可以灵活配置。通过调整高速比较器U21的触发电平，可以测量各种幅值的输入信号。
综上，本实用新型的优点是：
集成度高，通过在母板上安装小板卡的方式，使得一块测量板卡可以同时实现电流电压测量、电流监控和频率测量等功能；
除了各子板本身的电路结构带来高测量精度和强稳定性之外，本实用新型还使用了基于远端控制的供电电路，使得各用电部件能够在稳定且精确可调的供电下工作，从而进一步获得高测量精度和强稳定性。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但对本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种测试板卡，其特征在于，包括母板、主控子板、供电子板、电流电压测量子板、电流监控子板和IO接口子板，所述主控子板、供电子板、电流电压测量子板、电流监控子板和IO接口子板分别通过板对板连接器安装在母板上，所述IO接口子板上设有多个IO接口；
所述主控子板上设有控制器芯片和存储器芯片，所述控制器芯片的数据接口与存储器芯片的数据接口连接；
所述供电子板上设有供电电路，所述供电电路设有供电端；
所述电流电压测量子板上设有电流采集模块、电压采集模块和第一ADC模块，所述电流采集模块的受电端和电压采集模块的受电端分别与供电电路的供电端连接，所述电流采集模块的输入端和电压采集模块的输入端分别通过IO接口子板上的IO接口连接到被测器件，所述电流采集模块的输出端和电压采集模块的输出端分别与第一ADC模块的输入端连接，所述第一ADC模块的输出端与控制芯片的输入端连接；
所述电流监控子板上设有电流调理模块和第二ADC模块，所述电流调理模块的受电端与供电电路的供电端连接，所述电流调理模块的输入端通过IO接口子板上的IO接口连接到被测器件，所述电流调理模块的输出端与第二ADC模块的输入端连接，所述第二ADC模块的输出端与控制芯片的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种测试板卡，其特征在于，所述主控子板上还设有Q-FLASH芯片、EMMC芯片、USB-PHY芯片、USB-UART芯片和ETH-PHY芯片，所述Q-FLASH芯片、EMMC芯片、USB-PHY芯片、USB-UART芯片和ETH-PHY芯片分别与控制器芯片连接。
3.根据权利要求2所述的一种测试板卡，其特征在于，所述控制器芯片为ZYNQ芯片。
4.根据权利要求1所述的一种测试板卡，其特征在于：
所述电流采集模块包括第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、第一运算放大器和第一单端转差分电路；
所述第一低通滤波电路的输入端、所述第二低通滤波电路的输入端作为电流采集模块的输入端；
所述第一低通滤波电路的输出端与第一运算放大器的反相输入端连接，所述第二低通滤波电路的输出端与第一运算放大器的同相输入端连接；
所述第一运算放大器的输出端作为电流采集模块的电流正极输出端，所述第一运算放大器的基准电压端作为电流采集模块的电流负极输出端，所述第一单端转差分电路分别与第一运算放大器的输出端和第一运算放大器的基准电压端连接。
5.根据权利要求1所述的一种测试板卡，其特征在于：
所述电压采集模块包括第三低通滤波电路、第四低通滤波电路、第二运算放大器和第二单端转差分电路；
所述第三低通滤波电路的输入端与所述第四低通滤波电路的输入端作为电压采集模块的输入端；
所述第三低通滤波电路的输出端与第二运算放大器的反相输入端连接，所述第四低通滤波电路的输出端与第二运算放大器的同相输入端连接；
所述第二运算放大器的输出端作为电压采集模块的电压正极输出端，所述第二运算放大器的基准电压端作为电压采集模块的电压负极输出端，所述第二单端转差分电路分别与第二运算放大器的输出端和第二运算放大器的基准电压端连接。
6.根据权利要求1所述的一种测试板卡，其特征在于：
所述第二ADC模块设有正极输入端和负极输入端；
所述供电电路的供电端与电流调理模块的受电端连接；
所述电流调理模块包括第一采样电路、第五低通滤波电路、第三运算放大器和第三单端转差分电路；所述第一采样电路包括两个输入端和两个输出端，所述第一采样电路用于将流过两个输入端的电流信号转换成从两个输出端输出的电压信号；所述第一采样电路的两个输入端分别作为电流调理模块的正极输入端和负极输入端，所述第一采样电路的两个输出端通过第五低通滤波电路分别与第三运算放大器的同相输入端和反相输入端连接；所述第三运算放大器的输出端作为电流调理模块的正极输出端，所述第三运算放大器的基准电压端作为电流调理模块的负极输出端，所述第三单端转差分电路分别与第三运算放大器的输出端和第三运算放大器的基准电压端连接；
所述电流调理模块的正极输入端和负极输入端连接到被测器件，所述电流调理模块的正极输出端与第二ADC模块的正极输入端连接，所述电流调理模块的负极输出端与第二ADC模块的负极输入端连接。
7.根据权利要求1所述的一种测试板卡，其特征在于：
所述供电电路包括功率输出电路、信号采集电路和远端反馈电路；
所述功率输出电路包括正极输入端、负极输入端、正极输出端和负极输出端，所述功率输出电路的正极输入端和负极输入端连接到电源，所述功率输出电路的正极输出端和负极输出端作为供电电路的供电端；
所述信号采集电路包括信号采集端和信号输出端，所述信号采集电路的信号采集端与功率输出电路的正极输出端连接；
所述远端反馈电路包括第四运算放大器、第四低通滤波电路和第五低通滤波电路，所述第四运算放大器的同相输入端通过第四低通滤波电路与信号采集电路的信号输出端连接，所述第四运算放大器的反相输入端通过第五低通滤波电路连接到一可调参考电压，所述第四运算放大器的输出端与功率输出电路的负极输入端连接。
8.根据权利要求1所述的一种测试板卡，其特征在于，所述母板上设有频率测量模块、DAC模块和波形整形模块，所述频率测量模块包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述频率测量模块的第一输入端通过IO接口子板上的IO接口连接到被测器件，所述频率测量模块的第二输入端连接到DAC模块的输出端，所述频率测量模块的输出端与控制器芯片的输入端连接，所述DAC模块用于为频率测量模块提供可调的触发电平，所述波形整形模块用于对频率测量模块通过第一输入端和第二输入端接收到的波形进行整形。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN113156205A (zh) * | 2020-01-22 | 2021-07-23 | 圣邦微电子（北京）股份有限公司 | 整形电路、测试板卡及测试机 |
| CN116990738A (zh) * | 2023-09-28 | 2023-11-03 | 国网江苏省电力有限公司营销服务中心 | 低压驱动的1kV电压比例标准量值溯源方法、装置及系统 |
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2018
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