電子設備測試的復雜性千差萬別，從最簡單的類型（手動測試）到最復雜的大型自動測試設備（ATE）。在簡單的手動測試和大規模ATE之間，有低成本和中等規模的測試，這是本應用筆記的重點。這些類型的測試系統通常專用于在PC的控制下測試特定的組件或電路。PC的并行或串行端口為PC與小型，成本敏感型應用程序之間提供了方便的連接。IEEE-488總線可以方便地將PC連接到多個測試儀器，而這是并行或串行端口無法實現的。盡管它增加了測試系統的價格，但是它提供的一次將多臺儀器連接到PC的能力證明了額外的成本。在設計測試儀器的硬件時，從一開始就使用適當的設計技術可以消除或最小化隨著設計的進行而可能出現的難以解決的問題。使用光隔離器將數字和模擬地分開，識別高阻抗節點，在組件放置上花費時間，考慮電源和地線中的電壓降，以及其他技術，所有這些都增加了成功設計的機會。

本教程重點介紹電子設備的低預算和中規模測試。這種類型的測試系統通常專用于在PC的控制下測試特定的組件或電路，在PC的并行或串行端口為PC和小型，對成本敏感的應用程序之間提供方便的連接。

電子設備測試的復雜性千差萬別，從最簡單的類型（手動測試）到最復雜的大型自動測試設備（ATE）。手動測試通常需要在特定配置中設置DVM，示波器和其他設備。當要測試的設備類型更改時，通常需要更改測試硬件。另一方面，ATE測試儀提供了極大的靈活性，可以在不更改測試硬件的情況下測試許多不同類型的設備。軟件更改會重新配置此類型的測試儀，以適應不同類型的設備。除了該設備提供的多功能性之外，它還使電子測試變得非常復雜，盡管要付出一定的代價：這些測試儀的成本可能高達一百萬美元。

在簡單的手動測試和大規模的ATE之間，低預算和中等規模的測試成為本文的重點。這些類型的測試系統通常專用于在個人計算機的控制下測試特定的組件或電路。與大規模ATE相比，它們缺乏靈活性和測試復雜性。但是，為此設備支付的價格通?？梢宰C明其使用合理；它比大型測試儀便宜得多。參見圖1。

測試系統的復雜程度從（a）勞動密集型手動測試到（d）全自動測試設備。本文重點介紹低預算和中等規模的測試系統（b和c）。

將PC連接到測試設備

PC并行端口

將測試設備和被測設備（DUT）連接到個人計算機的最簡單方法之一是使用PC的并行端口。該端口是幾乎每臺IBM兼容PC上的標準設備。標準并行端口提供12個邏輯輸出和5個輸入，可以直接連接到TTL / CMOS電路。您還可以使用許多現代計算機上發現的并行端口的增強版本。軟件設計簡單：PC并行端口易于使用C或Basic進行編程。有關編程的詳細信息，請參閱Jan Axelson的“并行端口完成”。

由于PC包含操作PC并行端口所需的硬件，因此無需打開PC即可安裝卡。因此，使用并行端口可以消除由于計算機打開時操作不當而造成的ESD損壞的風險。

工程師將并行端口連接到各種類型的接口。并行端口通常驅動2線I2C接口。由于I2C標準規定I2C發射器通過集電極開路輸出提供邏輯信號，因此接口電路可以像單個74HC05集電極開路逆變器IC一樣簡單。圖2說明了一個并行端口到I2C的接口，該接口向DUT發送數據和從DUT接收數據。

該并行端口至I2C接口可提供集電極開路連接到I2C規范要求的I2C串行端口。MAX367電路保護器IC可防止超過電源軌的電壓損壞接口電路以及并行端口本身。

除了通過PC并行端口進行通信的優點外，它的使用還伴隨著一些小缺陷。例如，當使用為Microsoft Windows編寫的程序時，可以專用于該應用程序的未使用并行端口輸入引腳的數量減少到四個。發生此問題的原因為Microsoft Windows編寫的程序不能可靠地確定并行端口的地址。將并行端口的輸出引腳之一連接到其輸入引腳之一，可使軟件自動確定并行端口地址。但是，這樣做會將可用的輸入引腳數減少到四個。如果超過電源軌的電壓與連接到并行端口的任何電路接觸，則會出現更困難的問題。

防止過高電壓的一種方法是包括電路保護器芯片。圖2所示的MAX367電路保護器IC可以防止這種情況的發生。（該圖所示的電路可從Maxim的接口板上獲得。）當施加到該IC內任何保護器任一側的電壓超過電源軌時，特定保護器的電阻將變得非常高，從而阻止了可觀的電流流過它。同樣，芯片將電壓限制在電源軌之內，以確保避免無意中將SCL，SDA或DUT +5 V引腳上放置的任何高電壓損壞接口電路和并行端口。

使用PC并行端口時，還會出現其他一些小問題。由于只能從未使用的并行端口輸出引腳中汲取少量功率（不超過10 mA，輸出電壓可能下降至3 V，因此可能需要外部電源）。然而，精心設計的微功率系統可以消除對這種外部電源的需求。另一個可能的問題是，從一臺PC到另一臺PC，并行端口邏輯電平可能會有所不同。由于計算機制造商在其計算機內使用S，TTL，LSTTL或CMOS輸出驅動器，因此某些驅動器提供的輸出電平接近5 V，而另一些驅動器的輸出電平則接近3V。

低預算的測試系統通常共享一臺運行其他應用程序的計算機，這可能會導致問題。例如，當計算機包括打印驅動程序時，即使沒有任何打印，它也可以保持對并行端口的控制。由于大多數PC僅包含一個并行端口，因此在這種情況下無法通過該端口與測試設備進行通信。可能的總線爭用的另一個來源是插入并行端口的軟件保護密鑰。

當今的計算機通常包括允許通過并行端口進行雙向通信的增強功能。相對較新的ECP和EPP標準允許并行端口自動向PC和從PC傳輸數據塊（即雙向傳輸）。有時系統BIOS禁用這些增強功能，有時包含這些增強功能的計算機與其他計算機不兼容。

當必須以精確的時序與測試系統進行通信時，并行端口可能不是正確的選擇。主處理器刷新PC的動態內存時的周期性間隔通常會導致并行端口合成的波形“抖動”。更糟糕的是，使用Windows時，驅動并行端口的程序可能會定期中斷。盡管所有已編程的事件均以正確的順序發生，但不能保證這些事件的確切時間。

PC串口（RS-232）

PC串行端口（有時稱為RS-232端口）為將PC連接到被測設備提供了另一種簡便的方法。像并行端口一樣，大多數PC上都可以使用串行端口。不需要安裝接口卡。但是，與使用邏輯電平電壓的并行端口不同，串行端口的信號電壓會正負擺動。RS-232規范要求的發送器電壓電平至少為±5V。但是，實際上，電壓電平可以在±3 V至±30 V之間變化。使用并行端口時發生的邏輯電平變化不會不適用于串行端口，因為在接收到RS-232信號后，RS-232接收器提供的邏輯電平輸出接近為接收器供電的電源電壓（如果輸出負載較輕）。

串行端口在每條信號線上僅允許一個驅動器，因此它一次只能將PC連接到一個設備。有些設備通過使用硬件握手線進行信號傳輸來克服此限制；但是，這是一種非傳統的技術，其描述超出了本文的范圍。由于PC通常僅包含一個或兩個串行端口，并且每臺儀器都需要專用端口，因此基于串行端口的測試系統的擴展能力有限。

串行端口提供的功率甚至比并行端口少，并且電壓電平不受調節。如上所述，這些電壓可以在3 V至30 V的范圍內，并且信號極性可以為正或負。借助一些附加電路，串行端口可以為微功率電路供電，但是大多數應用都需要外部電源。

使用串行端口時，發送和接收數據通常需要一個微控制器。一些微控制器，例如68HC11、8051和PIC16C63，都包含一個UART。這些微控制器與MAX3320 RS-232收發器和低成本陶瓷諧振器配合使用，可以從PC上運行的用戶界面程序接收命令。該用戶界面的兩個選項是可能的：使用純文本終端程序（例如，Hyperterminal或Procomm）或自定義圖形界面。

從用戶界面接收到這些命令后，圖3中所示的微處理器無需PC即可執行相對復雜的控制功能。

這些微處理器通過串行總線從PC接收命令后，無需PC即可執行相對復雜的控制功能。

IEEE-488總線

IEEE-488總線是一個更復雜但用途更廣泛的系統。也稱為GPIB或HPIB總線。與串行和并行端口不同，此總線一次可以直接連接到多個儀器。

IEEE-488規范可以允許多個儀器共享同一條總線，因為與所討論的串行和并行端口相比，IEEE-488總線使用不同的輸出驅動器結構。每個IEEE-488驅動器均包括一個強下拉電阻和一個弱上拉電阻，從而允許連接到總線的一個或多個設備將每條信號線拉低（或在沒有設備斷言為低的情況下使線路保持高電平）。

使用此總線還具有其他優勢。IEEE-488接口的這種優點之一是它包括有助于防止數據丟失的硬件握手。另一個重要的優勢是它在主要的臺式測試設備供應商（例如，HP / Agilent，Tektronix，Fluke和Keithley）中非常受歡迎。由于IEEE-488總線提供電源，繼電器開關組，環境箱，示波器，數字電壓表，函數發生器和其他設備，因此您幾乎可以使任何臺式測試設置自動化。

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