0 导言
PCB在焊接完成后，需求对其元器材进行测验，传统的办法是将其焊离PCB板后测验，但该办法不只费事、功率低，而且简略损害电路板而极不有用;另一办法便是人工结合机器进行测验，但这需求测验人员有必定的经历，也给测验带来了必定的不承认性，使得测验成果的精准度无法到达现代电路板的牢靠性要求。所以，本文研讨了一种可行的、简略有用及高精度的电容在线测验电路。别的，跟着EDA技能的快速开展，FPGA以其高集成度、高牢靠性及灵活性等特色正在快速成为数字体系开发渠道，在多种范畴都有十分宽广的使用远景。本规划结合上述两特色，规划了一种依据向FPGA内植入Nios II嵌入式软核作为操控器的电容在线测验电路。
1.测验原理
在线测验的基本思想是使用电气阻隔技能，将被测元器材在电气上和与其相连的元件阻隔，从而逐个检测PCB板上的每一个元件。阻隔办法如图1所示。
设待测元件为Zx,周围与之相连的元件阻抗等效为Z1、Z2,并将其另一端与测验电路同地。由于运放正向输入端接地，依据“虚地”准则，Z2两头等电位，都为地，即Z2被阻隔;别的Vi为抱负电压源时，内阻为零，Z1可视为电压源的输出负载，不影响Zx上电压降，即Z1也被阻隔。即：
可见，只需承认输入，测得输出成果，就可计算出被测元件的巨细。2.电容测验电路的硬件规划
电容在线测验的硬件电路如图2所示。
R2、C1和U1一同构成一个反向积分器，为减少运放振动的可能性，所以选用反向输入。R1的效果是使有内部相位补偿的运放开环特性与积分电路的频率特性相同，确保必定频率规模内开环增益与频率无关。Header2为被测电容的接入插槽。
Z1、Z2是与被测电容相连的搅扰阻抗。被测电容同U2和R8-11一同构成微分电路。小阻值R3起约束输入电流的效果，亦即约束了R8-11中的电流。小容量C2起相位补偿效果，进步电路的稳定性。
别的，在器材的挑选上，运放选用LM318,关于C1和C2,应选用绝缘电阻大的薄膜电容，不宜用铝电容或钽电容，本规划选用的是聚丙烯电容。
当Vi为一正弦信号时，积分器的输出为：
可见，在正弦信号的鼓励下，R8-11挑选适宜，就能得到正比于被测电容Cx的输出电压Vv_out,继而能够算出被测电容值。3.信号源电路
电容测验需求在测验电路输入端加沟通信号，而且要求频率可调。本文选用DDS专用芯片AD9850进行沟通信号源的规划。AD9850内部有40位操控字，其间32位用于频率操控，5位用于相位操控，1位用于电源休眠操控，2位用于挑选工作方法。这40位操控字能够经过并行或串行方法接入到操控器FPGA,本文选用串行装载操控字，以节省I/O口，图3为操控字的串行加载时序图。
串行输入方法，在W_CLK上升沿把数据位D7的一位数据串行输入，当输入40位后，用一个FQ_UD脉冲即可更新输出频率和相位。图4为DDS硬件电路图。
其间，D0~D7为八位数据输入端口，给内部寄存器装入40位操控数据，本文选用串行输入，所以只用到D7位与FPGA相连;CLKIN为外部参阅时钟输入，本规划选用100M外部时钟输入;W_CLK为字输入信号，上升沿有用;FQ_UD为频率更新操控信号，时钟上升沿承认输入数据有用;VINP和VINN分别为内部比较器的正负输入端;IOUT为内部DAC输出端;IOUTB为“互补”DAC输出端;AVDD和DVDD选用+5V供电。IOUT输出信号经过滤波器后作为测验电路的鼓励信号。4.测验成果与定论
经过上述体系规划，实验测得的成果如表1所示。
成果中*表明数据不断改变或许成果超出量程。
经过上述实测值与规范值的比较能够看出本文规划的由FPGA操控的%&&&&&%在线测验体系具有多量程主动挑选，测验精度高，使用方便等特色，测验规模到达0.01μF~3μF.经理论剖析和实验证明，该规划具有很强的有用性和牢靠性。
