專利名稱：一種電氣信號(hào)的測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電氣信號(hào)的測(cè)試裝置，尤指一種使用方便、可在設(shè)備處于正常連接工作模式下在線測(cè)試電氣信號(hào)的裝置。
常見的設(shè)備間信號(hào)連接方式主要有插針式連接方式和排線式連接方式。
插針式連接方式是指接口的一端為金屬插針，另一端為與之對(duì)應(yīng)的金屬套筒或彈片性夾具，通過插針或套筒筒壁的接觸或與彈片觸點(diǎn)的接觸來實(shí)現(xiàn)線路的導(dǎo)通。排線式連接方式是指接口的一端為一組單側(cè)或雙側(cè)都有觸點(diǎn)的排線，另一端為與之對(duì)應(yīng)的排線插座以及固定夾具，通過排線和插座上共同的觸點(diǎn)接觸來實(shí)現(xiàn)線路的導(dǎo)通，通過夾具來確保信號(hào)線的連接牢固。
這兩種連接方式被廣泛地應(yīng)用在各種領(lǐng)域，如汽車電路中的照明系統(tǒng)連接器、音響系統(tǒng)中常用的排線連接，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域更是應(yīng)用廣泛，從集成電路(IDE)接口到硬盤的4PIN電源接口都是采用以上方式進(jìn)行連接。
如前所述，這兩種連接方式的優(yōu)點(diǎn)是連接牢固，屏蔽性好。當(dāng)接頭和接口連接在一起的時(shí)候，線路的連接部分，以及所有線路上的測(cè)試點(diǎn)都被完全包裹起來了。但是，它的缺點(diǎn)是為信號(hào)的測(cè)量帶來了不便。
以計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)為例，計(jì)算機(jī)的模擬視頻信號(hào)是由計(jì)算機(jī)主機(jī)顯示卡的VGA接口輸出的，該接口輸出信號(hào)的質(zhì)量直接影響顯示功能的實(shí)現(xiàn)和顯示效果的優(yōu)劣，因此，對(duì)VGA輸出信號(hào)質(zhì)量的測(cè)試就變得非常重要。通常VGA信號(hào)的線路連接方式是將與顯示器數(shù)據(jù)線相連的插針式插頭和與顯示卡數(shù)據(jù)線相連的套筒式插座進(jìn)行連接，由于其連接牢固，且被完全包裹在屏蔽層內(nèi)，所以對(duì)VGA輸出信號(hào)質(zhì)量的測(cè)試就變得非常不方便。
傳統(tǒng)的測(cè)試方法只有兩種，一種是在開機(jī)狀態(tài)下，拔掉顯示器連接到顯示卡上的插頭，用金屬針插到要測(cè)試的信號(hào)孔位上，再通過測(cè)試設(shè)備如萬用表、示波器等進(jìn)行信號(hào)的測(cè)試。這種測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)是操作比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是無法真實(shí)模擬顯示卡帶負(fù)載時(shí)的工作環(huán)境，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)測(cè)試中出現(xiàn)捕獲到的波形在上升沿或下降沿有過沖的假相，對(duì)故障定位及處理造成困難；另外，將金屬探針插到要測(cè)試的信號(hào)孔位上，由于固定效果不好且空間局限性較大，不利于長(zhǎng)時(shí)間、多信號(hào)同時(shí)測(cè)試，因此，在需要多信號(hào)同時(shí)測(cè)試并分析邏輯關(guān)系時(shí)，其測(cè)量的不便性、不準(zhǔn)確性尤其明顯。另一種測(cè)試方法是將測(cè)試設(shè)備的探頭直接連接到顯示卡PCB上的VGA接口的焊點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)試，它的缺點(diǎn)是要將機(jī)箱完全打開，且接觸方式也不是非常牢固，所以同樣存在前一種測(cè)試方法的缺點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計(jì)方案一種電氣信號(hào)的測(cè)試裝置，它包括一測(cè)試電路板；所述測(cè)試電路板上設(shè)有與被測(cè)設(shè)備接口相連的接頭I和接頭II；在接頭I和接頭II之間設(shè)有信號(hào)處理電路；接頭I、信號(hào)處理電路和接頭II之間通過信號(hào)線路相連，并且在兩接頭間的信號(hào)線路上設(shè)置有數(shù)個(gè)測(cè)試點(diǎn)；所述測(cè)試電路板上的接頭I、II與被測(cè)設(shè)備的接口相匹配；所述信號(hào)處理電路包括模擬干擾信號(hào)的干擾電路和開關(guān)，所述干擾電路的信號(hào)輸入端通過接頭I與被測(cè)設(shè)備相連，所述開關(guān)通過接頭II與另一被測(cè)設(shè)備相連。
所述信號(hào)處理電路由若干路組成、連接關(guān)系相同的支路構(gòu)成，所述支路的兩端分別通過接頭I、II與被測(cè)試設(shè)備相連，且在每條支路上均設(shè)有若干個(gè)測(cè)試點(diǎn)。所述支路由可調(diào)電阻、可調(diào)電容和開關(guān)組成；可調(diào)電阻和可調(diào)電容構(gòu)成了所述模擬干擾信號(hào)的干擾電路；可調(diào)電阻與開關(guān)串聯(lián)，可調(diào)電容的一端與所述開關(guān)的一端相連，另一端與地相連。
所述模擬干擾信號(hào)的干擾電路由可調(diào)電阻、可調(diào)電容組成；可調(diào)電阻與開關(guān)串聯(lián)，可調(diào)電容的一端與所述開關(guān)的一端相連，另一端與地相連。
所述測(cè)試點(diǎn)為常用的電路板ICT測(cè)試點(diǎn)，也可以為便于表筆或探頭連接的金屬插針和倒U型金屬裝置。
在本實(shí)用新型具體實(shí)施例中所述接頭I與顯示卡的VGA信號(hào)輸出端相連，所述接頭II與顯示器視頻線纜接口相連。
由于本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案，即在測(cè)試裝置上提供多個(gè)便于測(cè)試的測(cè)試點(diǎn)和與被測(cè)試設(shè)備接口相匹配的接頭，使得當(dāng)通過本實(shí)用新型對(duì)電氣信號(hào)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可以直接將本實(shí)用新型放置在信號(hào)的輸入和輸出線路中間，在不破壞原有設(shè)備的線路關(guān)系、在不影響被測(cè)設(shè)備正常工作的情況下，可對(duì)被測(cè)電氣信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，測(cè)試非常方便；而且，對(duì)被測(cè)試設(shè)備的信號(hào)影響很小，可以確保測(cè)試狀態(tài)與被測(cè)試設(shè)備的正常工作狀態(tài)最大程度的相似。另外，通過本實(shí)用新型對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試時(shí)，不必開箱，不需要多人協(xié)助，觸點(diǎn)、探頭接觸良好，可以長(zhǎng)時(shí)間、多觸點(diǎn)同時(shí)測(cè)試。本實(shí)用新型設(shè)有干擾電路，可檢測(cè)被測(cè)試設(shè)備的抗干擾能力，比現(xiàn)有任何檢測(cè)設(shè)備的功能都齊全，同時(shí)，還可為系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定提供可靠的參考數(shù)據(jù)。
所述測(cè)試電路板上的接頭I、II與被測(cè)設(shè)備的接口相匹配，作為測(cè)試裝置兩端信號(hào)的接口，使得測(cè)試裝置可以被放置在被測(cè)電氣信號(hào)輸入和輸出線路中間。所述測(cè)試點(diǎn)可以使用常用的電路板ICT測(cè)試點(diǎn)，也可以使用便于表筆或探頭連接的金屬插針或倒U型金屬裝置等。
如圖2所示，所述信號(hào)處理電路包括一模擬干擾信號(hào)的干擾電路111和一開關(guān)112，并且在信號(hào)處理電路中設(shè)有數(shù)個(gè)測(cè)試點(diǎn)12。該電路的主要作用是提供模擬的干擾信號(hào)，檢測(cè)被測(cè)試設(shè)備的抗干擾能力，并為被測(cè)設(shè)備在處于正常工作模式下即帶負(fù)載的情況下，參數(shù)的設(shè)定提供參考數(shù)據(jù)。
圖3為上述信號(hào)處理電路11的具體電路圖。如圖所示，它由若干路組成、連接關(guān)系相同的支路構(gòu)成，每條支路均有可調(diào)電阻R、可調(diào)電容C和開關(guān)K組成，可調(diào)電阻R與開關(guān)K串聯(lián)，可調(diào)電容C的一端與所述開關(guān)K的一端相連，另一端與地相連。所述支路的兩端分別通過接頭I、II與被測(cè)試設(shè)備相連，且在每條支路上均設(shè)有若干個(gè)測(cè)試點(diǎn)12。
使用本實(shí)用新型進(jìn)行電氣信號(hào)測(cè)試時(shí)，如圖4所示，首先，將本實(shí)用新型測(cè)試裝置連接在兩個(gè)被測(cè)試設(shè)備中間，即將測(cè)試裝置的接頭I與被測(cè)試設(shè)備A的電氣信號(hào)輸出接口I相連，將測(cè)試裝置的接頭II與被測(cè)試設(shè)備B的電氣信號(hào)輸入接口II相連。由于本實(shí)用新型只是一個(gè)信號(hào)線路，在線路信號(hào)被有效連接的情況下，本實(shí)用新型對(duì)被測(cè)設(shè)備影響很小，所以，可以確保被測(cè)設(shè)備能正常工作。本實(shí)用新型借助測(cè)試裝置上的測(cè)試點(diǎn)，利用萬用表、示波器等對(duì)經(jīng)過測(cè)試裝置的電氣信號(hào)進(jìn)行在線測(cè)試，觀察被測(cè)電氣信號(hào)的質(zhì)量和其它特性。
下面，以針對(duì)顯示卡和顯示器之間的VGA模擬信號(hào)的測(cè)試作為實(shí)施例，具體闡述本實(shí)用新型。
在闡述之前，先向大家介紹一下VGA接口的規(guī)格定義。眾所周知，VGA目前使用的信號(hào)接頭是15針的D型接頭，各PIN角定義如下

注NA表示該P(yáng)IN角為空；PIN9定義為VCC，但由于業(yè)界沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)是接5V，也有接地或空置的。
以上信號(hào)中，需要進(jìn)行測(cè)試和監(jiān)控的主要是R、G、B、行同步、場(chǎng)同步和I2C信號(hào)。由于它們的測(cè)試原理基本相同，所以，本實(shí)用新型實(shí)施例1僅以R、G、B信號(hào)的測(cè)試為例進(jìn)行說明。
圖5為本實(shí)用新型測(cè)試顯示卡與顯示器間的R、B、G信號(hào)的具體電路圖。如圖所示，它包括測(cè)試R、B、G信號(hào)的三條支路，每路均有可調(diào)電阻R、可調(diào)電容C和開關(guān)K構(gòu)成，每條支路的信號(hào)輸入端即可調(diào)電阻R的一端分別通過接頭I與被測(cè)設(shè)備顯示卡的VGA信號(hào)輸出端相連，每條支路的信號(hào)輸出端即開關(guān)的另一端分別通過接頭II與被測(cè)設(shè)備顯示器視頻線纜接口相連。并且，在每條支路中設(shè)有數(shù)個(gè)測(cè)試點(diǎn)如RT1、RT2、RT3、GT1、GT2、GT3、BT1、BT2、BT3。
為了完成對(duì)信號(hào)電流的測(cè)試，需要在單擲開關(guān)K兩側(cè)增加引線插針失測(cè)試點(diǎn)RT2、RT3、GT2、GT3、BT2、BT3，以便兩端連接較長(zhǎng)引線，便于電流測(cè)試器的使用。顯示卡輸出的R、G、B信號(hào)通過標(biāo)準(zhǔn)的15PIN D型接頭I與模擬干擾電路中的可變電阻R相連；然后通過可調(diào)濾波電容C、單擲開關(guān)K、接頭II與顯示器相連；最后，將示波器、萬用表等測(cè)試儀器的表筆或探頭與測(cè)試電路板上的金屬插針、倒U型的金屬測(cè)試點(diǎn)相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)設(shè)備抗干擾能力的測(cè)試。
下面以R信號(hào)的測(cè)試為例，說明本實(shí)用新型可測(cè)試的信號(hào)狀態(tài)1.測(cè)試顯示卡輸出的信號(hào)質(zhì)量將單擲開關(guān)K導(dǎo)通，可變電阻R調(diào)為0歐姆，測(cè)試RT1波形。通過對(duì)該測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)確認(rèn)，可以分析顯示卡輸出信號(hào)的波形質(zhì)量。
2.對(duì)顯示卡信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)將單擲開關(guān)導(dǎo)通，通過調(diào)節(jié)可變電阻R和可變電容C，對(duì)RT1點(diǎn)的信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，從RT2上觀察調(diào)整后的波形，從顯示器上觀察調(diào)整后的實(shí)際輸出效果。這種方法可以發(fā)現(xiàn)顯示卡上輸出部分的設(shè)計(jì)缺陷，將測(cè)試板上的阻容情況在顯示卡的改進(jìn)電路上予以實(shí)現(xiàn)，從而提高顯示卡的輸出信號(hào)質(zhì)量。
3.對(duì)顯示卡信號(hào)進(jìn)行干擾調(diào)節(jié)將單擲開關(guān)導(dǎo)通，通過調(diào)節(jié)可變電阻和可變電容，對(duì)RT1點(diǎn)的信號(hào)進(jìn)行干擾調(diào)整(干擾調(diào)節(jié)不得超過相關(guān)信號(hào)規(guī)范中許可的最大偏差范圍)，從RT2上觀察調(diào)整后的波形，從顯示器上觀察調(diào)整后的實(shí)際輸出效果。這種方法可以發(fā)現(xiàn)顯示器在接受到處于許可范圍內(nèi)的、質(zhì)量不好的信號(hào)時(shí)，能否正常顯示，兼容性和容錯(cuò)性是否滿足設(shè)計(jì)和應(yīng)用需求，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示器接收信號(hào)能力的測(cè)試。
4.信號(hào)電流的測(cè)試將單擲開關(guān)打開，在RT2和RT3上連接一條較長(zhǎng)的金屬漆包線，通過電流測(cè)試鉗對(duì)線路的電流信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，從而確認(rèn)顯示卡DAC輸出串聯(lián)電阻是否與整個(gè)顯卡輸出信號(hào)質(zhì)量匹配，是否會(huì)產(chǎn)生過亮、過暗等不良的輸出效果。該導(dǎo)線要在滿足設(shè)備安放的情況下盡量短，并選用內(nèi)阻較低的材料，降低串聯(lián)電阻對(duì)整個(gè)電路造成的干擾。
5.信號(hào)斷路模擬將單擲開關(guān)打開，觀察顯示器顯示效果。需要說明的是進(jìn)行此測(cè)試時(shí)不要將三路同時(shí)斷開。
G、B信號(hào)的測(cè)量原理與R信號(hào)的測(cè)量原理相同，不再詳述。
行/場(chǎng)頻同步信號(hào)、I2C信號(hào)及其他參考信號(hào)的測(cè)試原理、測(cè)試裝置均與R、G、B信號(hào)測(cè)量原理相同或類似，在這里就不一一重復(fù)了。需要注意的是1、對(duì)I2C信號(hào)不但可以測(cè)試信號(hào)的波形質(zhì)量，還可以通過邏輯分析儀測(cè)試信號(hào)的邏輯關(guān)系是否正確。2、I2C信號(hào)是顯示卡和顯示器溝通的通道，是雙向信號(hào)，而其他信號(hào)都是由顯示卡輸出、顯示器接收的單向信號(hào)。3、I2C信號(hào)中可以在任意測(cè)試點(diǎn)上增加一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，作為干擾波形的輸入點(diǎn)，通過增加脈沖波形或其他干擾波形來測(cè)試在I2C信號(hào)受到干擾是兩端設(shè)備是否能夠正常工作。
在測(cè)試電路板的制作過程中，測(cè)試板上的測(cè)試點(diǎn)可以是便于表筆或探頭連接的金屬插針，也可以是倒U型金屬裝置。其中，金屬插針是通過在信號(hào)線路上增加一個(gè)過孔，線路本身導(dǎo)通，焊接一根直立的高度在8-10mm的金屬針來實(shí)現(xiàn)，方便示波器和邏輯分析儀的管型探頭的連接；倒U型測(cè)試用金屬連接器是在線路上設(shè)置兩個(gè)過孔，線路被斷開，通過在兩個(gè)過孔間一個(gè)倒置的U型金屬導(dǎo)體，將線路兩端連接起來，在實(shí)現(xiàn)線路導(dǎo)通的同時(shí)，方便示波器和邏輯分析儀的鉗型探頭的連接。
測(cè)試時(shí)一定要確保輸入、輸出設(shè)備都處于正常的工作狀態(tài)；通過調(diào)整被測(cè)試設(shè)備的輸出信號(hào)特征，來觀測(cè)輸出信號(hào)的變化情況，以及另外一個(gè)被測(cè)試設(shè)備在接受到變化信號(hào)時(shí)的表現(xiàn)。比如在以上的實(shí)例中，可以通過在主機(jī)系統(tǒng)中對(duì)顯示卡輸出參數(shù)(如分辨率、刷新率等)的調(diào)整，觀察對(duì)輸出波形的影響，以及實(shí)際顯示效果。
以上僅為利用本實(shí)用新型測(cè)試顯示卡和顯示器兩端信號(hào)的具體實(shí)施例，本實(shí)用新型并不局限于此。它還可以推廣到很多測(cè)試領(lǐng)域，需要注意的問題是選配與被測(cè)試設(shè)備接口相配的接頭；盡量降低測(cè)試電路對(duì)原始信號(hào)的干擾，本實(shí)用新型簡(jiǎn)單的接入可變電阻和可變電容，對(duì)原始信號(hào)的干擾很??；根據(jù)被測(cè)試信號(hào)特征，適當(dāng)選擇干擾電路和控制電路。例如，當(dāng)需要測(cè)試USB接口信號(hào)的時(shí)候，在確保采用USB接口及電路將所要測(cè)試的線路測(cè)試點(diǎn)引出來后，需要適當(dāng)考慮USB信號(hào)的電壓和頻率特點(diǎn)以及阻抗匹配要求，要使接入的測(cè)試電路電阻小，信號(hào)線短、接頭的電阻也很小，還要避免線路之間的干擾。
另外，本實(shí)用新型還可以應(yīng)用在排線連接的信號(hào)測(cè)試中。
由于使用本測(cè)試設(shè)備在測(cè)試時(shí)確保了被測(cè)試設(shè)備可以處于正常的連接工作模式下，真實(shí)模擬實(shí)際使用環(huán)境，避免由于缺乏匹配負(fù)載造成的信號(hào)波動(dòng)，確保最終得到信號(hào)的真實(shí)性；其次方便使用，不需要多人協(xié)助，觸點(diǎn)、探頭接觸良好，可以滿足長(zhǎng)時(shí)間、多觸點(diǎn)同時(shí)測(cè)試的需要；而且，對(duì)原有信號(hào)干擾可以控制在很小的范圍內(nèi)，在測(cè)試的同時(shí)不影響信號(hào)的正常輸入輸出，設(shè)備可以正常工作；另外，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)質(zhì)量的調(diào)節(jié)和控制，模擬輸入輸出設(shè)備在實(shí)際使用中的各種信號(hào)狀況，所以通過本實(shí)用新型對(duì)被測(cè)電氣信號(hào)進(jìn)行測(cè)試可以有效的避免信號(hào)測(cè)試中遇到的無法方便的設(shè)置探頭觸點(diǎn)、無法確保長(zhǎng)時(shí)間多信號(hào)測(cè)試等問題。
權(quán)利要求1.一種電氣信號(hào)的測(cè)試裝置，其特征在于它包括一測(cè)試電路板；所述測(cè)試電路板上設(shè)有與被測(cè)設(shè)備接口相連的接頭I和接頭II；在接頭I和接頭II之間設(shè)有信號(hào)處理電路；接頭I、信號(hào)處理電路和接頭II之間通過信號(hào)線路相連，并且在兩接頭間的信號(hào)線路上設(shè)置有數(shù)個(gè)測(cè)試點(diǎn)；所述測(cè)試電路板上的接頭I、II與被測(cè)設(shè)備的接口相匹配；所述信號(hào)處理電路包括模擬干擾信號(hào)的干擾電路和開關(guān)，所述干擾電路的信號(hào)輸入端通過接頭I與被測(cè)設(shè)備相連，所述開關(guān)通過接頭II與另一被測(cè)設(shè)備相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電氣信號(hào)測(cè)試裝置，其特征在于所述信號(hào)處理電路由若干路組成、連接關(guān)系相同的支路構(gòu)成，所述支路的兩端分別通過接頭I、II與被測(cè)試設(shè)備相連，且在每條支路上均設(shè)有若干個(gè)測(cè)試點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電氣信號(hào)測(cè)試裝置，其特征在于所述模擬干擾信號(hào)的干擾電路由可調(diào)電阻、可調(diào)電容組成；可調(diào)電阻與開關(guān)串聯(lián)，可調(diào)電容的一端與所述開關(guān)的一端相連，另一端與地相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種電氣信號(hào)測(cè)試裝置，其特征在于所述測(cè)試點(diǎn)為常用的電路板ICT測(cè)試點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種電氣信號(hào)測(cè)試裝置，其特征在于所述測(cè)試點(diǎn)為便于表筆或探頭連接的金屬插針和倒U型金屬裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種電氣信號(hào)測(cè)試裝置，其特征在于所述接頭I與顯示卡的VGA信號(hào)輸出端相連，所述接頭II與顯示器視頻線纜接口相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電氣信號(hào)測(cè)試裝置，它包括一測(cè)試電路板；該測(cè)試電路板上設(shè)有與被測(cè)設(shè)備接口相連的接頭I和接頭II；在接頭I和接頭II之間設(shè)有信號(hào)處理電路；接頭I、信號(hào)處理電路和接頭II之間通過信號(hào)線路相連，并且在兩接頭間的信號(hào)線路上設(shè)置有數(shù)個(gè)測(cè)試點(diǎn)。所述信號(hào)處理電路包括模擬干擾信號(hào)的干擾電路和開關(guān)，干擾電路的信號(hào)輸入端通過接頭I與被測(cè)設(shè)備相連，開關(guān)通過接頭II與另一被測(cè)設(shè)備相連。測(cè)試時(shí)，只需將本實(shí)用新型連接在被測(cè)設(shè)備中間，然后，借助測(cè)試裝置上的測(cè)試點(diǎn)，利用萬用表、示波器等在線進(jìn)行測(cè)試，觀察被測(cè)電氣信號(hào)的質(zhì)量和其它特性即可。測(cè)試簡(jiǎn)單、方便，可以滿足長(zhǎng)時(shí)間、多觸點(diǎn)同時(shí)測(cè)試的需要；且，不影響設(shè)備的正常工作。
文檔編號(hào)G01R1/00GK2577288SQ02257370
公開日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2002年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月20日
發(fā)明者劉江 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司