所有测试仪器均通过接口适配器与待测设备相连,当待测对象发生改变时,只需根据待测设备端口信号特性切换矩阵开关和更换相应的调理模块即可对其进行测试,进而大大提高系统的通用性和可扩展性。接口适配器主要由矩阵开关、数字信号调理模块和模拟信号调理模块组成。其主要功能是对数字、模拟等各种信号进行调理,使之满足测试仪器要求,同时也起到保护仪器安全的作用。其实现框图如图2所示。
1)矩阵开关设计
矩阵开关是接口适配器的重要组成部分,担负着控制信号流向的任务,是实现自动测试与提高通用性的关键。图3为待测端口到仪器端口映射过程示意图,其中A=(a1,a2,…,an)为待测端口,B=(b1,b2,…,bn)为仪器端口,L为A,B的映射关系,M为A,C的映射关系,N为C,B的映射关系。从图3中不难看出,矩阵开关设计的关键在于映射关系M与映射关系N的确定。如果L已知,只需求得M或N任一映射关系,便可知另一映射关系。
2)模拟信号调理模块设计
模拟信号调理模块的主要作用是对模拟信号进行适当的调理,使其电压范围满足测量仪器输入电压要求。调理电路中采用了运算放大器芯片AD827。该芯片最高带宽为50MHz,芯片内部集成了2片运放,分别用来进行信号放大平移和衰减。模拟信号调理电路如图4所示。
图4中左半部为第1个环节,输入为V1,输出为V2,其作用是对微弱信号进行放大。右半部为第2环节,这个环节是信号衰减环节,其最大增益为1,通过调节电位器,可以将信号最小衰减为0。
3)数字号调理模块设计
数字信号调理模块采用SN74ABT16245作为驱动芯片,通过开关K1和K2可控制信号方向,如果T/R1和T/R2均为高电平,则信号方向为A0~A15到B0~B15;如果T/R1和T/R2均为低电平,则信号方向为B0~B15到A0~A15。数字信号调理电路如图5所示。