混合信号测试系统STS 8105A快速使用编程指南（Rev 1.01）

混合信号测试系统STS8105A快速使用编程指南（Rev1.01）目录TOC\h\z\t"YY-标题1级,1,YY-标题2级,2,样式1,3,样式3,2"1. 关于本指南 错误！未找到引用源。所示的模板添加界面。通过可以选择作为模板的PGS文件，在函数列表中选中想要导入的函数，点击OK即可，选中的函数将会被导入至当前PGS文件中。函数列表支持按住Ctrl键多选和按住Shift键连续多选。在这里我们点击选择名为OP.pgs的模板文件。然后分别选择其中名为test_vos、test_ib、test_avo、test_cmrr、test_psrr、test_vo的函数，导入完成后的PGS编程器的界面如下图所示。下面我们开始着手按手册填写各个参数的判据和输入项。我们先编辑第一项VOS参数。点击参数名VOS前的的加号，并点上两个按钮，展开所有条件设置行，就可以按照测试的要求填写判据和条件了。比如，手册要求VOS的最大值不超过100uV，则我们需要在下限处填写-100，在上限处填写100，并把单位改为uV；手册要求电源电压为±15V，则“器件正电源电压”V+处填写15V，并把“VDD电压量程”V+VRng项改为±20V，器件“负电源电压”V-处填写-15V，并把“VSS电压量程”V-VRng项改为±20V；另外手册还要求VO=0，则保持“DUT输出电压”VO项为0不变；其它项在此参数编程中不用修改。填写完成后的VOS参数如下图所示。你可以按照以上操作方法填写完成其它参数了。具体参数含义和输入项含义，请您参考《运算放大器比较器测试PGS编程指南》，这将有助于您更加深入的了解运放比较器的测试原理和测试方法。当您按照手册依次填写完每一个参数的判据和条件后，OP37G的程序就编写完成了，您需要点击保存，并把该程序保存在OP.dll所在目录下。这样以后再需要测试OP37G时就不用再编程，只需调出程序测试即可。完成后的OP37G程序如下图所示欲了解其它类型器件的测试原理和测试方法，建议阅读随机文档：《ADDA转换器类测试PGS编程指南》《时基电路测试PGS编程指南》《PWM脉宽调制类器件测试PGS编程指南》《矢量表编程手指南》设计一个电阻测试实验本章通过设计一个简单的电阻测试实验，和您一起完成一个完整的应用开发流程，包括测试方案制定、适配器制作、PGS程序编制、C语言代码编制、样管实测等。通过这个实验，您可以熟悉开发过程并了解其中的要点，并迈出向开发复杂测试程序前进的第一步。实验要求能覆盖阻值区间100Ω-1MΩ，精度±2%，功率1/4W的电阻测试；测试参数R（阻值），输入条件要求可PGS界面编程；采用恒压测流方式，输入电压范围0.5-40V；要求在SH8211模拟通用类别板上进行开发。测试方案的制定我们先来估算一下要完成这个实验将要进行的工作：选择合适的测试源表（源选用QVI或是PVI？表选用QVI或PVM？）制作一个用于单工位测试的适配器（选择哪个现有适配器进行开发？如何连线？选择什么样的测试夹具？）编制一个用于测试电阻的通用PGS程序（什么项目可由用户在PGS编程界面输入？）编制C语言代码（如何操作源表？如何搭接测试线路？）那如何解决以上的问题呢：对于第一个问题，我们可以估算一下测试需要用到的电流和电压范围。对于100Ω的电阻，功率1/4W，则按照公式：，则可以施加的电流应小于50mA，施加的电压应小于5V。对于100KΩ的电阻，当输入电压为0.5V时，流过被测电阻的电流为5uA，而测量的精度应该至少小两个数量级。所以说，测试用的电压电流源表至少需要具备50mA的电流能力，40V的电压量程，0.05uA的电流测量精度。根据这个要求，可以选择QVI进行测试；对于第二个问题，可以选择通用类别板上已有的通用适配器SH8327，该适配器的插座定义见附件。因为是实验装置，不考虑被测器件管脚是否允许弯曲的因素我们选择14P的无插拔力的锁紧插座用作测试夹具；对于第三个问题，我们需要由用户输入的项目至少应该包括：上下限、测试电压等，如果需要编制更为开放的程序，可由用户输入电压量程、电流量程、钳位值等信息；关于C语言程序，我们会在后面详细介绍。确定好测试所用的资源后，参数R（阻值）的测试方案就大体制定出来了：那么，我们在开始动手实验以前，应该准备好如下的资源：SH8327Rev1.01通用适配器一块（带欧式插座、14P锁紧插座）SH8211通用类别板适配器引脚定义表SH8211通用类别板原理框图SH8211通用类别板继电器控制表连接导线若干STS8105A编程手册一本好，需要准备的东西基本齐全了，下面我们开始动手制作适配器。适配器的制作我们需要一路QVI作为电压源，习惯上用SH8211通用类别板输入优先选用IN1-IN4，则对应的QVI为QVI1（CH5），其中QVI1为我们定义的名字，CH5为该QVI的实际物理通道号。其中DGS为器件地电位参考端。焊接无插拔力插座时请注意适配器板上的标识，插座的第一脚应与适配器板上标注的位置对应；焊接欧式插座的时候应注意欧式插座的限制槽方向，可参考PCB板上的丝印或其它适配器。PGS程序的编制下面我们建立一个PGS程序，首先我们编写参数阻值R的PGS程序。进入PGS编程界面，并选择“新建”，然后选择右键菜单中的“创建函数”：弹出函数编辑对话框后，输入函数名：如Test_R：点击确定后，再选择右键菜单中的“创建参数”项：弹出下图所示对话框后，填入参数名，如果被测电阻标称阻值为1kΩ，精度±1%，则输入上下限0.99和1.01，单位输入kΩ，描述可任意输入，如“阻值”。点击确定后，界面上出现刚才编制的参数R项。然后继续选择右键菜单中的“创建条件”项：弹出下图对话框后，输入测试条件，因为采用的是加压测流方式，需有用户输入测试电压，则条件名输入Vin，显示值输入10，显示单位输入V，提示可任意输入，如输入测试电压。点击确定后，界面上出现刚才输入的条件行。然后我们还要进行一些设定，点击“文件”图标，左侧出现设置项，填入适配器，如“电阻专用适配器”，在“dll文件名”栏选择右键菜单中的“更改dll名”，对之后要调用的由C语言生成的dll文件名进行设定，如Resistance.dll。设置完成后，该PGS程序基本创建完成了，之后点击“保存”图标，输入存盘路径及存盘文件名Resistance.pgs，点击“保存”。一个名为Resistance.pgs的程序就生成了。填写C语言代码单击工具栏按钮，首先会进行数据有效性检查，当数据无误时，弹出如下图所示的工程名输入对话框，若无给定名称的工程存在，则软件会生成相应的工程，并打开该工程。工程名命名应该符合以下原则：不能包含/?:&\*“<>|#%等字符，不能为’CON’‘AUX’‘PRN’‘COM1’‘LPT2’等字符串，工程名不能以’.’开始；如果对应名称的工程已经存在，将弹出如下图的对话框，询问用户执行何种操作。其中“覆盖”会删除原有的工程，并根据PGS文件的函数参数定义生成新的工程；“更新”则会根据PGS文件的函数定义与VC工程之间的区别，在VC工程中删除函数定义中没有的函数，并添加函数定义中新增的函数，若只是对某函数参数部分进行调整，则该函数VC代码仅会更新参数定义部分，用户自行编写的代码将不会被改变。在执行完相应的更新后，软件会打开相应的工程。系统会自动为您生成VC++工程，并命名好相应的文件，您只要具备简单的C语言基础即可编制测试程序，而无需您了解VC++工程的生成方法。系统也已经根据之前编制的PGS文件在test.cpp中定义生成了各段空测试函数，如：voidInitBeforeTest(){}voidInitAfterTest(){}DUT_APIintTest_R(shortfuncindex,LPCTSTRfunclabel){//{{AFX_STS_PARAM_PROTOTYPESCParam*R=StsGetParam(funcindex,"R");//}}AFX_STS_PARAM_PROTOTYPES//TODO:Addyourfunctioncodeherereturn0;}在本实例中，我们用到的硬件资源包括QVI和CBIT，我们首先应该对所用到的硬件资源进行定义。需要加入如下代码：CBITcbit; //定义cbitQVIqvi1(QVI_CH5); //定义qvi1对应QVI物理通道5BYTEK13=28; //用于接通IN1BYTEK14=29; //用于接通QVI1(CH5)BYTEK15=30; //用于短路输入偏置电阻InitBeforeTest()函数为启动测试后首先执行的函数，一般用于对将要用到的资源进行初始化。InitAfterTest()函数是程序测试完最后一个参数后执行的函数，一般用于对用过的资源重新进行初始化。因为本实例中用到qvi1和cbit，所以我们在InitBeforeTest()和InitAfterTest()函数中完成对此两个资源的初始化，代码如下：voidInitBeforeTest(){ cbit.Init(); //cbit初始化 qvi1.Init(); //qvi1初始化 qvi1.Connect(); //接通qvi1的输出继电器}voidInitAfterTest(){ cbit.Init(); //cbit重新初始化 qvi1.Init(); //qvi1重新初始化}PGS程序中的参数R测试代码应该填入Test_R()函数的//TODO:Addyourfunctioncodehere位置，那如何获得参数条件值以及如何送回测试结果呢？请参考以下的范例语句：DUT_APIintTest_R(shortfuncindex,LPCTSTRfunclabel){//{{AFX_STS_PARAM_PROTOTYPESCParam*R=StsGetParam(funcindex,"R");//}}AFX_STS_PARAM_PROTOTYPES //TODO:Addyourfunctioncodehere floatval; floatVin; doubleVmin=R->GetMinLimit(); //从PGS程序中得到参数R设定的最小值 Vin=R->GetConditionCurSelDouble("Vin"); //从PGS程序中得到参数R设定的输入电压值Vin val=Cal_R(Vmin,Vin); //调用电阻R测量子函数 R->SetTestResult(0,0,val); //将测量结果送主界面显示return0;}程序中我们用定义了一个子函数，叫做Cal_R(Vmin,Vin)，我们需要编制这个函数，其中是完整的参数R测试过程，包括环路的搭接，量程档位的计算，源表模式的设置，测试结果的计算几个环节。这个函数的示例代码如下：//描述：电阻R测量子函数//输入参数：R-标称电阻值(kΩ) Vin-输入电压(V)//返回值：实际测量电阻值(kΩ)floatCal_R(doubleR,floatVin){ intVrng; intIrng; floatval[4]; //用于存放实测数据 //根据输入电压Vin选择所用QVI的电压档位 //QVI_VRNG_50V0x01 //QVI_VRNG_20V0x02 //QVI_VRNG_10V0x03 //QVI_VRNG_5V0x04 //QVI_VRNG_2V0x05 //QVI_VRNG_1V0x06 if(fabs(Vin)-20>0.01) Vrng=0x01; //选择50V档 elseif(fabs(Vin)-10>0.01) Vrng=0x02; //选择20V档 elseif(fabs(Vin)-5>0.01) Vrng=0x03; //选择10V档 elseif(fabs(Vin)-2>0.01) Vrng=0x04; //选择5V档 elseif(fabs(Vin)-1>0.01) Vrng=0x05; //选择2V档 else Vrng=0x06; //选择1V档 //避免R作为除数时为0 if(R==0) R=float(1e-6); //根据输入电压Vin和标称电阻选择所用QVI的电流档位，并留出15%余量避免超量程 //QVI_IRNG_1A 0x20 //QVI_IRNG_100MA 0x10 //QVI_IRNG_10MA0x08 //QVI_IRNG_1MA0x04 //QVI_IRNG_100UA0x02 //QVI_IRNG_10UA0x01 if(fabs(Vin/R)*1.15>10) Irng=0x10; //选择100mA档 elseif(fabs(Vin/R)*1.15>1) Irng=0x08; //选择10mA档 elseif(fabs(Vin/R)*1.15>0.1) Irng=0x04; //选择1mA档 elseif(fabs(Vin/R)*1.15>0.01) Irng=0x02; //选择100uA档 else Irng=0x01; //选择10uA档 //吸合继电器K13、K14、K15，使qvi1直接接通IN1 cbit.SetCBITOn(K13); cbit.SetCBITOn(K14); cbit.SetCBITOn(K15); qvi1.SetModeFVMI(Vrng,Vin,Irng,100e-3,-100e-3); //设置qvi1模式为恒压测流，并设置电压档、输入电压值、电流档、正箝位值、负箝位值 qvi1.Enable(); //使qvi1设置有效 delay_ms(1); //启动测量前延时 qvi1.Measure(val,10); //测量结果送变量val，保存在val[0]中 val[0]=Vin/val[0]/1000; //计算实际测量电阻值，并转化单位为kΩ qvi1.Disable(); //使qvi1的恒压归0 cbit.Init(); returnval[0];}至此我们完成了程序代码的编制，我们只需编译通过，即可自动生成名为Resistance.dll的文件。我们可以再次进入PGS编辑器，根据需要填入条件和判据，编制一系列的电阻测试程序。完成后的Resistance目录下应该包含如下文件或文件夹：Source文件夹（调试C语言程序必须）——用于存放VC++工程文件Resistance.dll文件（测试必须）——由VC++工程编译生成的文件至少一个pgs文件——测试程序好了，编程工作至此全部告一段落。我们可以找来各种规格的电阻样品，实测一下，并多次测试观察数据的稳定性，我们建议您使用数字万用表或示波器验证测试的准确性，观察加电波形，确保测试的正确和安全。STS8105A系统使用进阶与提高在本章中，将为您介绍几种典型器件的测试方案，并给出部分代码，这将有助于您更加熟悉使用STS8105A的各个资源模块。精密电压基准AD581测试中PVM的使用实例AD581属于精密电压基准，提供高精度和高稳定性的+10V基准电压。采用TO-5封装，输入电压范围12V至30V，有最大10mA的电流负载能力。可用于为8位、10位、12位数模转换芯片（DACs）和模数转换芯片（ADCs）提供精密的外部基准电压。AD581在STS8105A上的测试采用SH8211通用类别板，适配器采用SH8327S/HGeneralAdapter通用适配器，适配器连线方案如下：PVI1为器件提供电源电压，并可以恒压测流测量器件的电源电流Icc和功耗Pw。器件输出连至适配器OUT1，可连通PVM测量器件的输出电压（如测试输出电压Vout参数），或同时连通PVI0为器件提供负载电流（如测试负载调整率LoadRegulation参数）。器件PGS编程如下图所示：我们看其中的一个参数输出电压Vout的测试。DUT_APIintVout(shortfuncindex,LPCTSTRfunclabel){//{{AFX_STS_PARAM_PROTOTYPESCParam*Vout=StsGetParam(funcindex,"Vout");//}}AFX_STS_PARAM_PROTOTYPES//TODO:Addyourfunctioncodehere floatval[4]={0.00}; //以上一句定义一个大小为4的数组，分别对应存放四个工位的测试数据，因为此程序为单工位测试，所以只用到val[0] doubleVin=Vout->GetConditionCurSelDouble("Vin"); doubleSampleTime=Vout->GetConditionCurSelDouble("SampleTimeS"); doubledelaytime=Vout->GetConditionCurSelDouble("DelayTime");//以上三句用于从PGS编程中获取输入项信息，Vin为输入电压值，SampleTime为测量采样次数，delaytime为测试前延时值。 cbit.SetCBITOn(K19); //接通PVM; cbit.SetCBITOn(K30); //接通OUT1;//以上两句控制cbit吸合了继电器K19和K30，参考附录中的SH8211通用类别板原理框图可知，吸合这两个继电器，可以将器件输出接至PVM。 pvm.SetInputMode(IN_MODE_SE);//上句设置了PVM的测量模式，查看《STS8105A混合信号测试系统编程手册》可知，此句将PVM设置为单端模式，用于直接测量器件信号。 pvi1.SetModeFVMI(PVI_VRNG_20V,Vin,PVI_IRNG_100MA,100e-3,-100e-3); pvi1.Enable(); delay_ms(2);//以上语句设置PVI1为恒压测流模式，选用20V档位，电压值由用户PGS编程设定，选用100mA量程，钳位为±100mA，更多设置方法请参考《STS8105A混合信号测试系统编程手册》 delay_ms(delaytime); //根据用户设定延时 pvm.Measure(val,SampleTime);//以上语句启动PVM进行电压测量，设定了采样次数，并将测量结果放入val[]数组中 Vout->SetTestResult(0,0,val[0]);//以上语句将存放于val[0]中的测量结果返回到界面显示 cbit.Init(); pvi1.Disable(); pvm.Init();return0;}PWM脉宽调制器UC1524测试中TMU的使用实例UC1524是一款较早设计的PWM芯片。所谓PWM(PulseWidthModulation)，是脉冲宽度调制器的简称，该电路可以将占空比变化而频率不变的脉冲信号作为电力电子变换电路中功率开关管的驱动信号，控制开关管的通断，从而控制电力电子电路的输出电压以满足对电能变换的需求。UC1524/2524/3524内部框图PWM器件内部集成了精密电压基准、误差放大器、电流限制器、振荡器、PWM形成电路、软启动控制器、脉冲封锁及死区控制器等。用STS8105A可以对PWM器件的各个部分进行全面的测试，现已涵盖包括1524系列、1525系列、X842/843/844/845系列、1526系列、1846系列在内的多种PWM器件的测试，可测参数三十余种，并具有广阔的扩展能力。PWM类器件在STS8105A系统上测试时使用PWM专用类别板、特殊适配器。如1524/2524/3524系列器件的测试采用TB-X524适配器。TB-X524适配器原理图如下：TB-X524资源分配表资源名VC中命名功能描述QVI_CH4qvi0为Vref端提供负载电流QVI_CH5qvi1用于被测运放输出电压设置或检测QVI_CH6qvi2未用QVI_CH7qvi3未用QVI_CH8qvi4为CT端提供正脉冲QVI_CH9qiv5为被测运放输入端提供电压QVI_CH10qiv6用于运放环被测运放输出电压设置PVI_CH0Vin为器件的VIN端提供电源PVI_CH1VO用于设置器件输出C端电压PVI_CH2Vc用于设置器件输出E端电压PVI_CH3pvi3为器件输出C端的上拉电阻提供上拉电压PVMpvm0用于测量运放环输出或Vref端电压QTMUqtmu0用于测量频率相关参数UC1524的PGS编程下面我们来看其中Freq参数的测试，并重点了解一下时间测量单元(QTMU)的实际应用。DUT_APIintFreq(shortfuncindex,LPCTSTRfunclabel){//{{AFX_STS_PARAM_PROTOTYPESCParam*Freq=StsGetParam(funcindex,"Freq");//}}AFX_STS_PARAM_PROTOTYPES //TODO:Addyourfunctioncodehere doubleVi=Freq->GetConditionCurSelDouble("Vi"); doubleVcc=Freq->GetConditionCurSelDouble("Vcc");doubleVcomp=Freq->GetConditionCurSelDouble("Vcomp"); doubledelay=Freq->GetConditionCurSelDouble("delay"); doubleVtrigger=Freq->GetConditionCurSelDouble("Vtrigger"); doublecout=Freq->GetConditionCurSelDouble("cout");doubletime=Freq->GetConditionCurSelDouble("time"); cbitdata[1]=0xA0; //k6.k8 cbitdata[2]=0x16; //10.11.13 cbitdata[3]=0x91; //k17,k21.FREQK24 cbitdata[4]=0x22; //k26,K30.FREQ cbitdata[6]=0x04; //k43.cbitdata[5]=0x24; //k35,k38 cbitdata[7]=0x24; //k51,54 cbit.SetCBIT(cbitdata); Vin.Disable(); Vin.Connect(); pvi3.Disable(); pvi3.Connect(); qvi1.Disable(); qvi1.Connect(); qvi5.Disable(); qvi5.Connect(); qvi7.Disable(); qvi7.Connect(); qtmu0.Init(); //以上语句对QTMU进行了初始化 qvi5.SetModeFVMI(QVI_VRNG_1V,0,QVI_IRNG_100MA,100e-3,-100e-3); //同相接地反相为0 qvi5.Enable(); delay_ms(1); Vin.SetModeFVMI(PVI_VRNG_20V,Vi,PVI_IRNG_100MA,100e-3,-100e-3); Vin.Enable(); delay_ms(1); pvi3.SetModeFVMI(PVI_VRNG_20V,Vcc,PVI_IRNG_100MA,100e-3,-100e-3);pvi3.Enable(); delay_ms(1);qvi7.SetModeFVMI(QVI_VRNG_10V,2.5,QVI_IRNG_100MA,100e-3,100e-3); qvi7.Enable(); delay_ms(1); qvi1.SetModeFVMI(QVI_VRNG_5V,Vcomp,QVI_IRNG_100MA,100e-3,100e-3); qvi1.Enable(); delay_ms(delay); qtmu0.SetStartInput(); qtmu0.SetStartTrigger(Vtrigger,QTMU_NEG_SLOPE); qtmu0.SetInSource(QTMU_DUAL_SOURCE); qtmu0.Connect(); qtmu0.MeasureFreq(freq,QTMU_COARSE,QTMU_TRNG_US,cout,time);//以上语句中的SetStartInput()函数设置了QTMU的输入阻抗、电压量程、滤波器；SetStartTrigger()函数设置了QTMU的触发电平以及触发模式；qtmu0.Connect()用于接通QTMU通道的输入继电器；MeasureFreq()用于测量频率，并进行测量设置。以上语句共同完成了QTMU测量频率所要进行的设置。QTMU在接到MeasureFreq指令后就等待信号的来临，如果在设定的等待时间内被触发并成功采样，就把测量结果记录在freq变量中，如果未在设定的等待时间内完成测试则退出测试。 adresult[0]=float(freq[0]); Freq->SetTestResult(0,0,adresult[0]*2); cbitdata[1]=0x00; cbitdata[2]=0x00; cbitdata[3]=0x00; cbitdata[4]=0x00; cbitdata[5]=0x00; cbitdata[6]=0x00; cbit.SetCBIT(cbitdata); Vin.Disable(); Vin.Disconnect(); pvi3.Disable(); pvi3.Disconnect(); qvi5.Disable(); qvi5.Disconnect(); qtmu0.Init(); //测试结束后对QTMU重新初始化qvi1.Disable(); qvi1.Disconnect(); qvi7.Disable(); qvi7.Disconnect(); return(0);}简单故障处理附件SH8211通用类别板原理框图PVI3FPVI3FPVI0SPVI0FPVI0FPVI3FPVI3SPVI0FPVI0FPVI0FPVI3GPVI3GPVI0GPVI0GPVI0GPVI2GPVI2GPVI1SPVI1FPVI1FPVI2FPVI2SPVI1FPVI1FPVI1FPVI2FPVI2FPVI1GPVI1GPVI1GAGNDAGNDAGNDAGNDAGNDIN1IN1OUT1OUT1OUT1IN2IN2OUT2OUT2OUT2IN3IN3OUT3OUT3OUT3IN4IN4OUT4OUT4OUT4AGNDAGNDAGNDAGNDAGNDS/H_1S/H_1ChChChS/H_2S/H_2ChChChS/H_3S/H_3AGNDAGNDAGNDS/H_4S/H_4RL_1RL_1RL_1LogicRefLogicRefRL_2RL_2RL_2AGNDAGNDAGNDAGNDAGNDK1_AK1_ACBIT1_6CBIT1_6CBIT1_7K1_BK1_BCBIT1_4CBIT1_4CBIT1_5K2_AK2_ACBIT1_2CBIT1_2CBIT1_3K2_BK2_BCBIT1_0CBIT1_0CBIT1_1AGNDAGNDCBIT0_6CBIT0_6CBIT0_7VI_FVI_SCBIT0_4CBIT0_4CBIT0_5AGNDAGNDCBIT0_2CBIT0_2CBIT0_3TMUA_1TMUA_2CBIT0_0CBIT0_0CBIT0_1TMUB_1TMUB_2J12VJ12VJ12VAGNDAGNDJ5VJ5VJ5VDGSDGSJGNDJGNDJGNDAGNDAGNDVSSVSSVSSAGNDAGNDVDDVDDVDDAGNDAGNDAGNDAGNDAGNDX1X2SH8211通用类别板适配器引脚定义表SH8211(Rev1.0