CN2577288Y

CN2577288Y - 一种电气信号的测试装置

Info

Publication number: CN2577288Y
Application number: CN 02257370
Authority: CN
Inventors: 刘江
Original assignee: Lenovo Beijing Ltd
Current assignee: Lenovo Beijing Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2003-10-01
Anticipated expiration: 2012-09-20

Abstract

本实用新型公开了一种电气信号测试装置，它包括一测试电路板；该测试电路板上设有与被测设备接口相连的接头I和接头II；在接头I和接头II之间设有信号处理电路；接头I、信号处理电路和接头II之间通过信号线路相连，并且在两接头间的信号线路上设置有数个测试点。所述信号处理电路包括模拟干扰信号的干扰电路和开关，干扰电路的信号输入端通过接头I与被测设备相连，开关通过接头II与另一被测设备相连。测试时，只需将本实用新型连接在被测设备中间，然后，借助测试装置上的测试点，利用万用表、示波器等在线进行测试，观察被测电气信号的质量和其它特性即可。测试简单、方便，可以满足长时间、多触点同时测试的需要；且，不影响设备的正常工作。

Description

一种电气信号的测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种电气信号的测试装置，尤指一种使用方便、可在设备处于正常连接工作模式下在线测试电气信号的装置。

背景技术

大多数电子设备的信号连接是通过特殊的装置将线路两端接头的触点进行连接，然后将整个接头部分与外部屏蔽起来。这种信号连接方式的优点是：连接比较牢固；而且，可以确保线路接头部分不会受外界噪音信号的干扰。

常见的设备间信号连接方式主要有：插针式连接方式和排线式连接方式。

插针式连接方式是指接口的一端为金属插针，另一端为与之对应的金属套筒或弹片性夹具，通过插针或套筒筒壁的接触或与弹片触点的接触来实现线路的导通。排线式连接方式是指接口的一端为一组单侧或双侧都有触点的排线，另一端为与之对应的排线插座以及固定夹具，通过排线和插座上共同的触点接触来实现线路的导通，通过夹具来确保信号线的连接牢固。

这两种连接方式被广泛地应用在各种领域，如汽车电路中的照明系统连接器、音响系统中常用的排线连接，在计算机领域更是应用广泛，从集成电路(IDE)接口到硬盘的4PIN电源接口都是采用以上方式进行连接。

如前所述，这两种连接方式的优点是连接牢固，屏蔽性好。当接头和接口连接在一起的时候，线路的连接部分，以及所有线路上的测试点都被完全包裹起来了。但是，它的缺点是：为信号的测量带来了不便。

以计算机显示系统为例，计算机的模拟视频信号是由计算机主机显示卡的VGA接口输出的，该接口输出信号的质量直接影响显示功能的实现和显示效果的优劣，因此，对VGA输出信号质量的测试就变得非常重要。通常VGA信号的线路连接方式是将与显示器数据线相连的插针式插头和与显示卡数据线相连的套筒式插座进行连接，由于其连接牢固，且被完全包裹在屏蔽层内，所以对VGA输出信号质量的测试就变得非常不方便。

传统的测试方法只有两种，一种是在开机状态下，拔掉显示器连接到显示卡上的插头，用金属针插到要测试的信号孔位上，再通过测试设备如万用表、示波器等进行信号的测试。这种测试方法的优点是操作比较简单，缺点是无法真实模拟显示卡带负载时的工作环境，会导致信号测试中出现捕获到的波形在上升沿或下降沿有过冲的假相，对故障定位及处理造成困难；另外，将金属探针插到要测试的信号孔位上，由于固定效果不好且空间局限性较大，不利于长时间、多信号同时测试，因此，在需要多信号同时测试并分析逻辑关系时，其测量的不便性、不准确性尤其明显。另一种测试方法是将测试设备的探头直接连接到显示卡PCB上的VGA接口的焊点上进行测试，它的缺点是要将机箱完全打开，且接触方式也不是非常牢固，所以同样存在前一种测试方法的缺点。

发明内容

为了解决现有测试方法测量不便、测量不准确的问题，本实用新型的目的是提供一种电气信号测试装置，该电气信号测试装置针对现有电子设备的信号连接方式，可以在被测试设备处于正常连接工作模式下在线测试电气信号，且测试方便、测量准确，结构简单，可以长时间、多触点同时进行测试。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：一种电气信号的测试装置，它包括一测试电路板；所述测试电路板上设有与被测设备接口相连的接头I和接头II；在接头I和接头II之间设有信号处理电路；接头I、信号处理电路和接头II之间通过信号线路相连，并且在两接头间的信号线路上设置有数个测试点；

所述测试电路板上的接头I、II与被测设备的接口相匹配；

所述信号处理电路包括模拟干扰信号的干扰电路和开关，所述干扰电路的信号输入端通过接头I与被测设备相连，所述开关通过接头II与另一被测设备相连。

所述信号处理电路由若干路组成、连接关系相同的支路构成，所述支路的两端分别通过接头I、II与被测试设备相连，且在每条支路上均设有若干个测试点。所述支路由可调电阻、可调电容和开关组成；可调电阻和可调电容构成了所述模拟干扰信号的干扰电路；可调电阻与开关串联，可调电容的一端与所述开关的一端相连，另一端与地相连。

所述模拟干扰信号的干扰电路由可调电阻、可调电容组成；可调电阻与开关串联，可调电容的一端与所述开关的一端相连，另一端与地相连。

所述测试点为常用的电路板ICT测试点，也可以为便于表笔或探头连接的金属插针和倒U型金属装置。

在本实用新型具体实施例中所述接头I与显示卡的VGA信号输出端相连，所述接头II与显示器视频线缆接口相连。

由于本实用新型采用以上技术方案，即在测试装置上提供多个便于测试的测试点和与被测试设备接口相匹配的接头，使得当通过本实用新型对电气信号进行测试时，可以直接将本实用新型放置在信号的输入和输出线路中间，在不破坏原有设备的线路关系、在不影响被测设备正常工作的情况下，可对被测电气信号进行准确的测量，测试非常方便；而且，对被测试设备的信号影响很小，可以确保测试状态与被测试设备的正常工作状态最大程度的相似。另外，通过本实用新型对被测设备进行测试时，不必开箱，不需要多人协助，触点、探头接触良好，可以长时间、多触点同时测试。本实用新型设有干扰电路，可检测被测试设备的抗干扰能力，比现有任何检测设备的功能都齐全，同时，还可为系统的参数设定提供可靠的参考数据。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为本实用新型信号处理电路部分结构示意图

图3为本实用新型信号处理电路部分具体电路图

图4为本实用新型使用状态图

图5为本实用新型实施例1具体电路图

具体实施方式

如图1所示，本实用新型电气信号测试装置主要由一测试电路板1构成，该测试电路板上设有与被测设备接口相连的接头I和接头II；在接头I和接头II之间设有信号处理电路11，接头I、信号处理电路11和接头II之间通过信号线路相连，并且在两接头间的信号线路上设置有数个测试点12。

所述测试电路板上的接头I、II与被测设备的接口相匹配，作为测试装置两端信号的接口，使得测试装置可以被放置在被测电气信号输入和输出线路中间。所述测试点可以使用常用的电路板ICT测试点，也可以使用便于表笔或探头连接的金属插针或倒U型金属装置等。

如图2所示，所述信号处理电路包括一模拟干扰信号的干扰电路111和一开关112，并且在信号处理电路中设有数个测试点12。该电路的主要作用是：提供模拟的干扰信号，检测被测试设备的抗干扰能力，并为被测设备在处于正常工作模式下即带负载的情况下，参数的设定提供参考数据。

图3为上述信号处理电路11的具体电路图。如图所示，它由若干路组成、连接关系相同的支路构成，每条支路均有可调电阻R、可调电容C和开关K组成，可调电阻R与开关K串联，可调电容C的一端与所述开关K的一端相连，另一端与地相连。所述支路的两端分别通过接头I、II与被测试设备相连，且在每条支路上均设有若干个测试点12。

使用本实用新型进行电气信号测试时，如图4所示，首先，将本实用新型测试装置连接在两个被测试设备中间，即将测试装置的接头I与被测试设备A的电气信号输出接口I相连，将测试装置的接头II与被测试设备B的电气信号输入接口II相连。由于本实用新型只是一个信号线路，在线路信号被有效连接的情况下，本实用新型对被测设备影响很小，所以，可以确保被测设备能正常工作。本实用新型借助测试装置上的测试点，利用万用表、示波器等对经过测试装置的电气信号进行在线测试，观察被测电气信号的质量和其它特性。

下面，以针对显示卡和显示器之间的VGA模拟信号的测试作为实施例，具体阐述本实用新型。

在阐述之前，先向大家介绍一下VGA接口的规格定义。众所周知，VGA目前使用的信号接头是15针的D型接头，各PIN角定义如下：

PIN1	RED	PIN6	GND	PIN11	NA
PIN1	RED	PIN6	GND	PIN11	NA	PIN2	GREEN	PIN7	GND	PIN12	I2C SDA
PIN3	BLUE	PIN8	GND	PIN13	HSYNC	PIN2	GREEN	PIN7	GND	PIN12	I2C SDA
PIN3	BLUE	PIN8	GND	PIN13	HSYNC	PIN4	NA	PIN9	VCC*	PIN14	VSYNC
PIN5	GND	PIN10	GND	PIN15	I2C SCL	PIN4	NA	PIN9	VCC*	PIN14	VSYNC

注：NA表示该PIN角为空；PIN9定义为VCC，但由于业界没有统一标准，大多数是接5V，也有接地或空置的。

以上信号中，需要进行测试和监控的主要是R、G、B、行同步、场同步和I2C信号。由于它们的测试原理基本相同，所以，本实用新型实施例1仅以R、G、B信号的测试为例进行说明。

图5为本实用新型测试显示卡与显示器间的R、B、G信号的具体电路图。如图所示，它包括测试R、B、G信号的三条支路，每路均有可调电阻R、可调电容C和开关K构成，每条支路的信号输入端即可调电阻R的一端分别通过接头I与被测设备显示卡的VGA信号输出端相连，每条支路的信号输出端即开关的另一端分别通过接头II与被测设备显示器视频线缆接口相连。并且，在每条支路中设有数个测试点如RT1、RT2、RT3、GT1、GT2、GT3、BT1、BT2、BT3。

为了完成对信号电流的测试，需要在单掷开关K两侧增加引线插针失测试点RT2、RT3、GT2、GT3、BT2、BT3，以便两端连接较长引线，便于电流测试器的使用。显示卡输出的R、G、B信号通过标准的15PIN D型接头I与模拟干扰电路中的可变电阻R相连；然后通过可调滤波电容C、单掷开关K、接头II与显示器相连；最后，将示波器、万用表等测试仪器的表笔或探头与测试电路板上的金属插针、倒U型的金属测试点相连，实现对被测设备抗干扰能力的测试。

下面以R信号的测试为例，说明本实用新型可测试的信号状态：

1.测试显示卡输出的信号质量：

将单掷开关K导通，可变电阻R调为0欧姆，测试RT1波形。通过对该测试点的信号确认，可以分析显示卡输出信号的波形质量。

2.对显示卡信号进行优化调节：

将单掷开关导通，通过调节可变电阻R和可变电容C，对RT1点的信号进行优化调整，从RT2上观察调整后的波形，从显示器上观察调整后的实际输出效果。这种方法可以发现显示卡上输出部分的设计缺陷，将测试板上的阻容情况在显示卡的改进电路上予以实现，从而提高显示卡的输出信号质量。

3.对显示卡信号进行干扰调节：

将单掷开关导通，通过调节可变电阻和可变电容，对RT1点的信号进行干扰调整(干扰调节不得超过相关信号规范中许可的最大偏差范围)，从RT2上观察调整后的波形，从显示器上观察调整后的实际输出效果。这种方法可以发现显示器在接受到处于许可范围内的、质量不好的信号时，能否正常显示，兼容性和容错性是否满足设计和应用需求，从而实现对显示器接收信号能力的测试。

4.信号电流的测试：

将单掷开关打开，在RT2和RT3上连接一条较长的金属漆包线，通过电流测试钳对线路的电流信号进行测试，从而确认显示卡DAC输出串联电阻是否与整个显卡输出信号质量匹配，是否会产生过亮、过暗等不良的输出效果。该导线要在满足设备安放的情况下尽量短，并选用内阻较低的材料，降低串联电阻对整个电路造成的干扰。

5.信号断路模拟：

将单掷开关打开，观察显示器显示效果。需要说明的是进行此测试时不要将三路同时断开。

G、B信号的测量原理与R信号的测量原理相同，不再详述。

行/场频同步信号、I2C信号及其他参考信号的测试原理、测试装置均与R、G、B信号测量原理相同或类似，在这里就不一一重复了。需要注意的是：1、对I2C信号不但可以测试信号的波形质量，还可以通过逻辑分析仪测试信号的逻辑关系是否正确。2、I2C信号是显示卡和显示器沟通的通道，是双向信号，而其他信号都是由显示卡输出、显示器接收的单向信号。3、I2C信号中可以在任意测试点上增加一个信号发生器，作为干扰波形的输入点，通过增加脉冲波形或其他干扰波形来测试在I2C信号受到干扰是两端设备是否能够正常工作。

在测试电路板的制作过程中，测试板上的测试点可以是便于表笔或探头连接的金属插针，也可以是倒U型金属装置。其中，金属插针是通过在信号线路上增加一个过孔，线路本身导通，焊接一根直立的高度在8-10mm的金属针来实现，方便示波器和逻辑分析仪的管型探头的连接；倒U型测试用金属连接器是在线路上设置两个过孔，线路被断开，通过在两个过孔间一个倒置的U型金属导体，将线路两端连接起来，在实现线路导通的同时，方便示波器和逻辑分析仪的钳型探头的连接。

测试时一定要确保输入、输出设备都处于正常的工作状态；通过调整被测试设备的输出信号特征，来观测输出信号的变化情况，以及另外一个被测试设备在接受到变化信号时的表现。比如在以上的实例中，可以通过在主机系统中对显示卡输出参数(如分辨率、刷新率等)的调整，观察对输出波形的影响，以及实际显示效果。

以上仅为利用本实用新型测试显示卡和显示器两端信号的具体实施例，本实用新型并不局限于此。它还可以推广到很多测试领域，需要注意的问题是：选配与被测试设备接口相配的接头；尽量降低测试电路对原始信号的干扰，本实用新型简单的接入可变电阻和可变电容，对原始信号的干扰很小；根据被测试信号特征，适当选择干扰电路和控制电路。例如，当需要测试USB接口信号的时候，在确保采用USB接口及电路将所要测试的线路测试点引出来后，需要适当考虑USB信号的电压和频率特点以及阻抗匹配要求，要使接入的测试电路电阻小，信号线短、接头的电阻也很小，还要避免线路之间的干扰。

另外，本实用新型还可以应用在排线连接的信号测试中。

由于使用本测试设备在测试时确保了被测试设备可以处于正常的连接工作模式下，真实模拟实际使用环境，避免由于缺乏匹配负载造成的信号波动，确保最终得到信号的真实性；其次方便使用，不需要多人协助，触点、探头接触良好，可以满足长时间、多触点同时测试的需要；而且，对原有信号干扰可以控制在很小的范围内，在测试的同时不影响信号的正常输入输出，设备可以正常工作；另外，还可以实现对信号质量的调节和控制，模拟输入输出设备在实际使用中的各种信号状况，所以通过本实用新型对被测电气信号进行测试可以有效的避免信号测试中遇到的无法方便的设置探头触点、无法确保长时间多信号测试等问题。

Claims

1、一种电气信号的测试装置，其特征在于：它包括一测试电路板；

所述测试电路板上设有与被测设备接口相连的接头I和接头II；在接头I和接头II之间设有信号处理电路；接头I、信号处理电路和接头II之间通过信号线路相连，并且在两接头间的信号线路上设置有数个测试点；

所述测试电路板上的接头I、II与被测设备的接口相匹配；

2、根据权利要求1所述的一种电气信号测试装置，其特征在于：所述信号处理电路由若干路组成、连接关系相同的支路构成，所述支路的两端分别通过接头I、II与被测试设备相连，且在每条支路上均设有若干个测试点。

3、根据权利要求1所述的一种电气信号测试装置，其特征在于：所述模拟干扰信号的干扰电路由可调电阻、可调电容组成；可调电阻与开关串联，可调电容的一端与所述开关的一端相连，另一端与地相连。

4、根据权利要求2或3所述的一种电气信号测试装置，其特征在于：所述测试点为常用的电路板ICT测试点。

5、根据权利要求2或3所述的一种电气信号测试装置，其特征在于：所述测试点为便于表笔或探头连接的金属插针和倒U型金属装置。

6、根据权利要求2或3所述的一种电气信号测试装置，其特征在于：所述接头I与显示卡的VGA信号输出端相连，所述接头II与显示器视频线缆接口相连。