整形电路、测试板卡及测试机

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种整形电路、测试板卡及测试机。

背景技术

在电子产品生产领域，通常要对电子产品成品或半成品进行测试，以进行对电子产品的质检。测试过程是通过测试板卡控制被测产品进入相应的模式或做相应的动作，然后采集在各种状态下被测产品的电压、电流、频率等参数，然后对采集到的参数进行分析来判断被测产品是否满足设计要求。测试过程是使用测量板卡连接到电子产品的相应端口，然后采集电流、电压和频率，通过测量板卡的ADC转换功能将模拟量转换为数字信号后，再将数字信号上传至上位机如处理器，利用上位机来对采集到的参数数据进行相应分析。

然而一些测试机如STS8200测试机的测量板卡对于超过一定量程例如25V量程档的电压信号无法测试。若被测信号的幅值超过阈值且为边缘抖动的如方波信号，那么该方波信号的频率也不能被有效的测量。甚至若被测信号的幅值电压过高还会烧毁测试机板卡。

针对上述问题，现有的解决方案为在测试板卡上外搭测试电路，如此不仅增加了外围测试元件和测试成本，还存在环路阻抗不匹配等问题，进而导致测试失真，影响被测对象自身功能的真实显现。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种整形电路、测试板卡及测试机，可以实时检测待测信号的幅值是否超过测试机的量程，并对超过量程的待测信号进行分压处理，实现了对不同幅值待测信号的频率测量，同时也能够对待测信号进行整形处理，提高了板卡的测试能力。

根据本发明提供的一种整形电路，包括：过压检测单元，接收待测信号，用于判断待测信号的幅值是否超过阈值，并根据判断结果输出控制信号；处理单元，接收待测信号，并与过压检测单元连接，接收控制信号，根据控制信号输出待测信号和分压后的待测信号的其中之一；整形单元，与处理单元连接，用于对处理单元输出的信号进行整形。

优选地，在待测信号的幅值超过阈值时，处理单元输出分压后的待测信号；在待测信号的幅值小于或等于阈值时，处理单元输出待测信号。

优选地，过压检测单元包括：第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻依次串联于待测信号输入端与接地端之间；第一比较器，同相输入端与第一电阻和第二电阻的连接节点连接，反相输入端接收第一基准电压，输出端输出控制信号。

优选地，第一基准电压的电压值等于阈值对应电压值与第一电阻和第二电阻的分压比例的乘积。

优选地，处理单元包括：第一开关管，第一通路端接收待测信号，第二通路端通过串联的第三电阻和第四电阻接地，控制端接收控制信号；反相器，输入端接收控制信号；第二开关管，第一通路端接收待测信号，控制端与反相器的输出端连接，其中，第三电阻和第四电阻的连接节点与第二开关管的第二通路端连接，用以输出待测信号和分压后的待测信号的其中之一。

优选地，第一开关管和第二开关管均为NMOS晶体管。

优选地，处理单元包括：第一开关管，第一通路端接收待测信号，第二通路端通过串联的第三电阻和第四电阻接地，控制端接收控制信号；第二开关管，第一通路端接收待测信号，控制端接收控制信号，其中，第三电阻和第四电阻的连接节点与第二开关管的第二通路端连接，用以以输出待测信号和分压后的待测信号的其中之一。

优选地，第一开关管为NMOS晶体管，第二开关管为PMOS晶体管。

优选地，整形单元包括：第二比较器，同相输入端与处理单元的输出端连接，反相输入端接收第二基准电压，输出端输出整形后的待测信号。

根据本发明提供的一种测试板卡，包括：选择模块，包括多个输入端和多个输出端，用以接收待测信号，并根据待测信号产生开始控制信号和停止控制信号；滤波模块，与选择模块连接，接收开始控制信号和停止控制信号，用以对开始控制信号和停止控制信号进行滤波；间隔信号产生模块，与滤波模块连接，接收滤波后的开始控制信号和停止控制信号，并根据滤波后的开始控制信号和滤波后的停止控制信号产生开始信号和停止信号；时间测量模块，与间隔信号产生模块连接，接收开始信号和停止信号，测量以获得开始信号和停止信号之间的时间间隔；处理器，与时间测量模块连接，接收时间测量模块的测量结果，对测量结果进行数据分析，以获得待测信号的频率参数，其中，选择模块的每个输入端上还设置有如上述的整形电路，整形电路用于对输入的待测信号进行幅值检测和波形整形，并在待测信号的幅值超过阈值时对待测信号进行分压后输出。

优选地，选择模块的多个输出端的数量为偶数个，且多个输出端中每两个输出端输出根据同一待测信号获得的开始控制信号和停止控制信号。

优选地，选择模块的每个输入端上还设置有第一选通开关，第一选通开关与整形电路并联连接。

优选地，选择模块的每个输入端上还设置有第二选通开关，第二选通开关与整形电路串联后与第一选通开关并联连接。

优选地，在第一选通开关导通时，第二选通开关关断；或在第一选通开关关断时，第二选通开关导通。

优选地，滤波模块包括：第一低通滤波器，接收开始控制信号，用于对开始控制信号进行滤波；第二低通滤波器，接收停止控制信号，用于对停止控制信号进行滤波。

优选地，间隔信号产生模块包括：第一触发器，与第一低通滤波器连接，接收滤波后的开始控制信号，根据滤波后的开始控制信号输出开始信号；第二触发器，与第二低通滤波器连接，接收滤波后的停止控制信号，根据滤波后的停止控制信号输出停止信号。

优选地，第一触发器和第二触发器均为D触发器。

根据本发明提供的一种测试机，包括：如上述的测试板卡，用以测量待测信号的频率参数。

本发明的有益效果是：本发明公开了的整形电路可以对输入的待测信号进行幅值检测与波形整形，并对幅值超过阈值的待测信号进行分压处理，可以根据不同量程档的测试机选择输出满足要求且边沿平整的待测信号，进而避免测试电压过高烧坏测试板卡，以及提高对待测信号的测试准确性，且结构简单，成本低。

同采样电阻分压进行待测信号的幅值检测，可以避免大电压时对检测器件造成损坏。

采用两个NMOS晶体管构建处理单元，开关管导通电阻小，成本低。

采用一个NMOS晶体管赫尔一个PMOS晶体管构建处理单元，易驱动，能够减少了电路所需元器件数量，结构简单。

通过在测试板卡上集成整形电路，可以实时检测待测信号的幅值是否超过测试机的量程，并对超过量程的待测信号进行分压处理，使得测试板卡可以对不同幅值的待测信号进行频率测量，同时也能够对待测信号进行整形处理，提高了板卡的测试能力和测试结果的准确性，成本低。

设置第一选通开关控制是否对输入到选择模块的待测信号进行检测、整形，提高了对信号检测的灵活性，适用范围大。

设置第二选通开关对整形电路提供保护，可以有效的避免第一选通开关导通时整形电路的工作出现异常。同时在第一选通开关导通可以断开整形电路与测试板卡的连接，避免整形电路的信号对待测信号的测试造成影响，进一步保证了测试结果的准确性。

应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出根据现有的测试板卡的结构框图；

图2示出本发明实施例提供的测试板卡的结构框图；

图3示出本发明实施例提供的整形电路的结构框图；

图4示出本发明实施例提供的整形电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

下面，参照附图对本发明进行详细说明。

图1示出根据现有的测试板卡的结构框图。

如图1所示，现有测试板卡包括：选择模块110、滤波模块120、间隔信号产生模块130、时间测量模块140以及处理器150。

选择模块110包括多个输入端(如第一输入端CHA_STA、第二输入端CHB_STA、第三输入端CHA_STB、第四输入端CHB_STB)，以及多个输出端，用以接收待测信号，并根据该待测信号输出相应的开始控制信号和停止控制信号。

优选地，选择模块110的输出端数量为偶数个。其中，每两个输出端输出根据同一待测信号获得的开始控制信号和停止控制信号。

进一步地，选择模块110每个输入端上均设置有选通开关S，该选通开关S用以实现对输入到选择模块110的待测信号的选择。

进一步地，选择模块110包括两个比较器，每个比较器的同相输入端接收待测信号，反相输入端分别接收该待测信号的分压幅度的不同百分比(如10％和90％)的比较电平，进而获得对应该待测信号的开始控制信号和停止控制信号。

滤波模块120的输入端与选择模块110的输出端连接，接收选择模块110输出的开始控制信号和停止控制信号，用以该开始控制信号和停止控制信号进行滤波。滤波模块120可以滤除开始控制信号和停止控制信号在传输过程中产生的噪声、畸变和杂波，进而提高对待测信号分析(如频率测量)结果的准确性。

进一步地，滤波模块120包括第一低通滤波器121和第二低通滤波器122。第一低通滤波器121用于对选择模块110输出的开始控制信号进行滤波，第二低通滤波器122用于对选择模块110输出的停止控制信号进行滤波。

间隔信号产生模块130的输入端与滤波模块120的输出端连接，接收滤波后的开始控制信号和停止控制信号，并根据开始控制信号和停止控制信号产生时间间隔开始信号(本文中简称为开始信号)和时间间隔停止信号(本文中简称为停止信号)。

进一步地，间隔信号产生模块130包括第一触发器131和第二触发器132。第一触发器131与第一低通滤波器121的输出端连接，接收开始控制信号，并输出开始信号，第二触发器132与第二低通滤波器122的输出端连接，接收停止控制信号，并输出停止信号。

进一步地，第一触发器131和第二触发器132为D触发器。

时间测量模块140与间隔信号产生模块130连接，接收开始信号和停止信号，测量以获得该开始信号和停止信号之间的时间间隔。

处理器150与时间测量模块140连接，接收时间测量模块140的测量结果，并对该测量结果进行数据分析，以获得待测信号的频率参数。

图2示出本发明实施例提供的测试板卡的结构框图。

如图2所示，本实施例中，测试板卡包括：选择模块210、滤波模块220、间隔信号产生模块230、时间测量模块240、处理器250以及整形电路260。

选择模块210包括多个输入端(如第一输入端CHA_STA、第二输入端CHB_STA、第三输入端CHA_STB、第四输入端CHB_STB)，以及多个输出端，用以接收待测信号，并根据该待测信号输出相应的开始控制信号和停止控制信号。

优选地，选择模块210的输出端数量为偶数个。其中，每两个输出端输出根据同一待测信号获得的开始控制信号和停止控制信号，以便于实现后续对待测信号的频率测量。

优选地，本实施例中，选择模块210的每个输入端上还设置有整形电路260，该整形电路260用于对输入的待测信号进行幅值检测和波形整形，并在待测信号的幅值超过阈值时对待测信号进行分压输出。

进一步地，选择模块210每个输入端上均设置有第一选通开关S1，以及在每个整形电路260的输入端均设置有第二选通开关S2，该第一选通开关S1和第二选通开关S2如为继电器开关，当第一选通开关S1导通时第二选通开关S2关断，此时直接对待测信号进行测量，或在第一选通开关S1关断时第二选通开关S2导通，此时对待测信号进行过压检测和整形后再进行测量。其中，第一选通开关S1选择是否对输入到选择模块210的待测信号进行检测、整形；第二选通开关S2用于对整形电路260提供保护，避免第一选通开关S1导通时整形电路260的工作出现异常，同时在第一选通开关S1导通可以断开整形电路260与测试板卡的连接，进一步保证测试结果的准确性。

进一步地，选择模块210包括两个比较器，每个比较器的同相输入端接收待测信号，反相输入端分别接收该待测信号的分压幅度的不同百分比(如10％和90％)的比较电平，进而根据比较电平和待测信号输出对应该待测信号的开始控制信号和停止控制信号。

滤波模块220的输入端与选择模块210的输出端连接，接收选择模块210输出的开始控制信号和停止控制信号，用以对该开始控制信号和停止控制信号进行滤波。滤波模块220可以滤除开始控制信号和停止控制信号在传输过程中产生的噪声、畸变和杂波，进而提高对待测信号分析(如频率测量)结果的准确性。

进一步地，滤波模块220包括第一低通滤波器221和第二低通滤波器222。第一低通滤波器221用于对选择模块210输出的开始控制信号进行滤波，第二低通滤波器222用于对选择模块210输出的停止控制信号进行滤波。

间隔信号产生模块230的输入端与滤波模块220的输出端连接，接收滤波后的开始控制信号和停止控制信号，并根据滤波后的开始控制信号和停止控制信号产生时间间隔开始信号(本文中简称为开始信号)和时间间隔停止信号(本文中简称为停止信号)。

进一步地，间隔信号产生模块230包括第一触发器231和第二触发器232。第一触发器231与第一低通滤波器221的输出端连接，接收滤波后的开始控制信号，用以根据滤波后的开始控制信号输出开始信号，第二触发器232与第二低通滤波器222的输出端连接，接收滤波后的停止控制信号，用以根据滤波后的停止控制信号输出停止信号。

进一步地，第一触发器231和第二触发器232均为D触发器，结构简单。

时间测量模块240与间隔信号产生模块230连接，接收开始信号和停止信号，测量以获得该开始信号和停止信号之间的时间间隔。

处理器250与时间测量模块240连接，接收时间测量模块240的测量结果，并对该测量结果进行数据分析，以获得待测信号的频率参数。

本实施例中，通过在测试板卡上集成整形电路，可以实时检测待测信号的幅值是否超过测试机的量程，并对超过量程的待测信号进行分压处理，使得测试板卡可以对不同幅值的待测信号进行频率测量，同时也能够对待测信号进行整形处理，提高了板卡的测试能力和测试结果的准确性，成本低。

图3示出本发明实施例提供的整形电路的结构框图。

如图3所示，本实施例中，整形电路260包括：过压检测单元261、处理单元262、以及整形单元263。

其中，过压检测单元261接收待测信号和第一基准电压，用于判断该待测信号的幅值是否超过阈值，并根据判断结果输出控制信号。

进一步地，过压检测单元261输出的控制信号包括第一电平状态和第二电平状态。具体的，第一电平状态为高电平状态和低电平状态的其中之一，第二电平状态为高电平状态和低电平状态的其中另一。

当待测信号的幅值超过阈值时，过压检测单元261输出为第一电平状态的控制信号，当待测信号的幅值不超过阈值时，过压检测单元261输出为第二电平状态的控制信号。

处理单元262接收待测信号，并与过压检测单元261连接，接收控制信号，根据该控制信号输出待测信号和分压后的待测信号的其中之一。

进一步地，当处理单元262接收的控制信号为第一电平状态时，输出分压后的待测信号，当处理单元262接收的控制信号为第二电平状态时，直接输出待测信号。

整形单元263与处理单元262连接，用于对处理单元262输出的信号进行整形。

本实施例中，若待测信号如为边沿存在抖动的高压周期方波信号，当处理单元262对该边沿抖动的方波信号进行分压处理时，不会改变该边沿抖动的方波信号的频率，可以有效的保证待测信号不失真。另一方面，整形单元263通过第二基准电压对该待测信号整形后，会输出边沿整齐且与输入信号周期相同的方波信号，处理过程及方法简单，更有利于后续对该待测信号进行频率检测时检测结果的准确性。

可以理解的是，该第二基准电压可以根据不同的待测信号选取不同的电压值，此处不做限定。

本实施例中，通过整形电路可以对输入的待测信号进行幅值检测与波形整形，并对幅值超过阈值的待测信号进行分压处理，可以根据不同量程档的测试机选择输出满足要求且边沿平整的待测信号，结构简单，成本低。

图4示出本发明实施例提供的整形电路的电路结构示意图。

如图4所示，本实施例中，过压检测单元261包括：第一比较器U1、第一电阻R1和第二电阻R2。其中，第一电阻R1和第二电阻R2依次串联于待测信号输入端与接地端之间。第一比较器U1的同相输入端与第一电阻R1和第二电阻R2的连接节点连接，反相输入端接收第一基准电压，输出端输出控制信号。其中，第一电阻R1和第二电阻R2为采样电阻，待测信号通过第一电阻R1和第二电阻R2采样后进行检测。

进一步地，第一比较器U1的同相输入端接收分压后的待测信号，可以避免待测信号的幅值过大时烧坏第一比较器U1。相应的，第一基准电压的电压值为阈值电压与第一电阻R1和第二电阻R2分压比例的乘积。进而，当待测信号的幅值超过阈值时，第一比较器U1输出高电平状态的控制信号，当待测信号的幅值小于或等于阈值时，第一比较器U1输出低电平状态的控制信号。

可以理解的是，第一比较器U1的同相输入端与反相输入端接收的信号可以互换，相应的，其输出的控制信号的电平状态也会相应的改变。

处理单元262包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三电阻R3、第四电阻R4以及反相器U2。其中，第一开关管Q1的第一通路端接收待测信号，第二通路端通过串联的第三电阻R3和第四电阻R4接地，控制端与过压检测单元261的输出端(即第一比较器U1的输出端)连接，接收控制信号。反相器U2的输入端与过压检测单元261的输出端(即第一比较器U1的输出端)连接，接收控制信号，输出端输出反相后的控制信号。第二开关管Q2的第一通路端接收待测信号，控制端与反相器U2的输出端连接。其中，第三电阻R3和第四电阻R4的连接节点与第二开关管Q2的第二通路端连接，为处理单元262的输出端，以输出待测信号和分压后的待测信号的其中之一。

进一步地，第一开关管Q1与第二开关管Q2的沟道类型相同，且与第一比较器U1的输入端的连接关系相关。具体的，当第一比较器U1为同相输入端接收待测信号时，第一开关管Q1与第二开关管Q2均为NMOS晶体管，此为本发明的一个优选的实施方式。当第一比较器U1为反相输入端接收待测信号时，第一开关管Q1与第二开关管Q2均为PMOS晶体管。

在本发明的另一个实施方式中，处理单元262包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三电阻R3、第四电阻R4。其中，第一开关管Q1的第一通路端接收待测信号，第二通路端通过串联的第三电阻R3和第四电阻R4接地，控制端与过压检测单元261的输出端(即第一比较器U1的输出端)连接，接收控制信号。第二开关管Q2的第一通路端接收待测信号，控制端与过压检测单元261的输出端(即第一比较器U1的输出端)连接，接收控制信号。其中，第三电阻R3和第四电阻R4的连接节点与第二开关管Q2的第二通路端连接，为处理单元262的输出端，以输出待测信号和分压后的待测信号的其中之一。

进一步地，第一开关管Q1与第二开关管Q2的沟道类型相反，且与第一比较器U1的输入端的连接关系相关。具体的，当第一比较器U1为同相输入端接收待测信号时，第一开关管Q1为NMOS晶体管，第二开关管Q2为PMOS晶体管。当第一比较器U1为反相输入端接收待测信号时，第一开关管Q1为PMOS晶体管，第二开关管Q2为NMOS晶体管。

整形单元263包括第二比较器U3。第二比较器U3的同相输入端与处理单元262的输出端连接，反相输入端接收第二基准电压，输出端输出整形后的待测信号。

整形电路260的工作原理如下：首先通过第一比较器U1判断待测信号的幅值是否超过测试板卡的固有量程档(如25V)，若待测信号的幅值超过测试板卡的固有量程档，则第一比较器U1输出控制信号控制第一开关管Q1导通、控制第二开关管Q2关断，将待测信号进行第三电阻R3和第四电阻R4的分压后输入到第二比较器U2进行整形，以使待测信号的边沿平整，消除抖动。

若待测信号的幅值不超过测试板卡的固有量程档，则第一比较器U1输出控制信号控制第一开关管Q1关断、控制第二开关管Q2导通，将待测信号直接输入到第二比较器U2进行整形，以使待测信号的边沿平整，消除抖动。

基于同一发明构思，本发明还公开了一种测试机，该测试机上设置有如图2所示的测试板卡，用以测量待测信号的频率参数。

综上，本实施例通过在测试板卡上集成整形电路，可以实时检测待测信号的幅值是否超过测试机的量程，并对超过量程的待测信号进行分压处理，使得测试板卡可以对不同幅值的待测信号进行频率测量，同时也能够对待测信号进行整形处理，提高了板卡的测试能力和测试结果的准确性，成本低。

同时，整形电路可以对输入的待测信号进行幅值检测与波形整形，并对幅值超过阈值的待测信号进行分压处理，可以根据不同量程档的测试机选择输出满足要求且边沿平整的待测信号，进而避免测试电压过高烧坏测试板卡，以及提高对待测信号的测试准确性，且结构简单，成本低。

应当说明的是，在本文中，所含术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。