构建一个三种测试功能集于一身的PCB板

三种测试工具集于一身，在工具箱中只占用很小的空间，甚至你的衬衫口袋也只有一张名片那么大。

电子发烧友们永远不会有足够的诊断工具供他们使用。

这个特殊的项目占用了工具箱很小的空间，甚至你的衬衫口袋是一张名片大小，实际上包含三个项目在一个，都在同一个小PCB上。

这些工具中的每一个都可以进行不同的诊断，为了简单起见，该工具使用LED显示状态。

1：连续性/二极管测试。(双LED)

2: 1kHz方波发生器。(没有领导)

3：非接触式交流电压指示灯。(单领导)

所有电源均由3V硬币电池供电，便于携带，并提供1.5V至5V的外部电源。

由于该项目将应用的尺寸和用途，没有可调节元件被包括来补偿组件公差，因为最终精度不是一个要求。

由于其Go/Nogo指示和简单的功能，它不是更先进的定量工具(例如DMM/示波器等)的替代品，而是作为便携式辅助工具。

所有电阻器和电容均为SMD 1206形式(见原理图)。

尺寸：50(深)× 90(长)× 6(厚)毫米

重量:21克

1：非接触交流电压测试

交流电压测试原理图

非接触式交流电压测试仪由三个BC849B晶体管级联组成，最终增益是每个晶体管增益的乘积。总增益= Gain1 * Gain2 * Gain3。

对于BC849B晶体管，平均增益为220，总体平均增益为10.48E+6。由于同一增益带内晶体管之间的增益变化，总增益可能高于或低于此值。

被检测的交流电压(~3*Vbe min)，通过源线绝缘和~2x10E16 (Ωm)的空气电阻率与晶体管基极直接接触隔离，受温度和湿度的影响，基极电流非常低。

天线而不是一个单独的电线长度是一个集成的铜走线线圈在反面的PCB。

在这个例子中，Ib1 = 100pA将变成Ic3 = ~1mA。

前两个晶体管中的电阻限制了集电极的最大电流。

当VR1 = 3V - (Vce + Ve[发射极距地面约2* Vbe])时，1MR < 3uA。

100kR < 30uA, VR2 = 3V - (Vce +Ve[发射极在地面上为Vbe])。

470R < 6.4mA(以Vce和LED为准)。

由于供电电路的电池电压只有3V，为了减少电流消耗，建议使用低电流的高效率LED。

使用方法只需要打开测试工具，并将其与天线一起靠近连接到电源交流电源的电缆或电线，LED将在此基础上发光。

2: 1kHz方波发生器

频率发生器

1khz稳定输出

信号发生器可用于音频和中频级的故障排除，因为无限数量的奇谐波频率延伸到基频之外。

方波发生器是基于一个定时器(555或同等)，使用一个电阻和一个电容器，以1:1的标记空间比创建一个1khz的方波。

在这种配置中，控制引脚连接到电容，以使该引脚与外部噪声脱钩，该引脚可用于改变外部阈值电压。

Reset引脚连接到V+。

触发器和阈值连接在一起，这些连接到一个输入，每个2个内部比较器。

每个比较器都有第二个输入，连接到串联的三个5k电阻的分接点之一。一个比较器的负输入设为2/3 V+，而另一个比较器的正输入设为1/3 V+。

电容、电阻(CR)、网络的中点连接到触发和阈值的两个连接点，电阻连接到输出端。

去耦电容(1uF和100nF)连接在器件电源处。

如果我们开始假设输出是高的(它同样可以开始低)，电容器开始通过电阻充电，直到电压达到2/3 V+，这导致触发器改变状态并切换输出低。电容器通过电阻放电，直到电压达到1/3V+，导致触发器改变状态，输出变高。

只要施加功率，输出将交替切换高然后无限期低。

对于所需频率，CR值为100nF和7K1(包括5k1+2k)。

频率可以通过以下方式计算：

频率= 1/(1.4*CR) = 1/(1.4*100nF * 7K1) = 1006.03Hz。测量为1008Hz。

定时器的输出端有一个1KR串联电阻连接，防止连接短路时输出过载。

3:连续性/二极管测试人员

连续性/二极管测试

连续性/二极管测试，顾名思义，检查连续性<=2R和二极管。

指示由两个LED给出，每个功能一个到下表：

•二极管状态

•off off开路。

•on on连续性<=2R

•二极管关断或小于1kR

该测试元件的两个部分是使用双运算放大器创建的，每个功能分配一个放大器。

OPAMP是一款微功率放大器，工作电压范围为1.8至5.5V，非常适合使用3V纽扣电池。这是一个轨对轨运放，它将在有限的电源电压下最大化输出范围。

考虑到低偏置电流(IB)和低偏置电压(Vos)。

连续性测试仪。

这使用一个配置为非反相的放大器，电压增益(Av)为~221

Av = 1 + Rf/R2 = 1 + 220k/1k = 221

由于被测电压<10mV，增益221，需要考虑偏置对输出电压的影响。

考虑一，Vout_Ib = Ib*Rf = 200pA*220K = 44uV

考虑Vos， Vout_Vos = Vos*(1 + Rf/R2) = 5uV*(1 + 220k/1K) = 1.105mV

在这种情况下，最大的影响是由于Vos。

非反相输入连接到一个1k的上拉电阻，当连接到被评估的元件时，形成一个潜在的分压器。

输入电阻为1R时，输入电压Vin = (Ri/Rt)*Vs = (1/1001)*3 = 2.997mV

输出为2.997mV * 221 = 662.337mV。

由于Vout_Vos的误差等于(Vout_Vos/Vout)*100 = (1.105mV/ 662.337mV)*100 = 0.1668%或1.668mR

1K电阻为1%，因此1K +/- 10R等于输出的+8/-6.6 mv变化或+12.1/-9.9 mr

如果我们考虑电源电压从3V降低到2V的影响

输入电阻为1R时，输入电压Vin = (Ri/Rt)*Vs = (1/1001)*2 = 1.998mV，变化为-50%或-1mV/V。

我们可以通过使用电流源驱动被测器件(DUT)来减少由于电源变化对电位分压器的影响。所选的一个被指定为1.2V的电源电压。

尽管如此，连续性/二极管测试的最小电源限制是1.8V的OPAMP

连续性指示

这是使用电压为-1V至-3V的pet实现的。

当输入到放大器开路(OC)时，输入被输入上拉电阻拉到电源。

因此，输出为~3V，电源为~0V， fet关闭。

输入端接1R，输出为662.337mV。

输出连接到具有10K和100k拉至3V的电位分压器，中心抽头连接到栅极。

栅极电压(Vg) = (100k/110k)*(662.337mV-3V) = -2.13V (wrt电源)，接通pet点亮连续性测试LED。

短路(SC)时，在输入端输出为~0V， Vg = (100k/110k)*-3V = -2.73V (wrt电源)。照亮连续性测试LED。

二极管测试人员。

这使用另一个放大器配置为非反相，电压增益(Av)为~1.2

对于Vf ~0.6V的小信号二极管，输出为~728mV。

二极管指示

当输入到放大器开路(OC)时，输入被输入上拉电阻拉到电源。

因此，输出为~3V，电源为~0V， fet关闭。

用一个信号二极管连接到输入端(阳极到输入端，阴极到0V)，并正向偏置。

输出为~728mV(对于~0.6V的输入Vf)，并连接到具有10K和100k拉至3V的电位分压器，中心抽头连接到栅极。

栅极电压(Vgi) = (100k/110k)*(728mV-3V) = -2.065V (wrt电源)，接通pet点亮二极管测试LED。

短路(SC)时，在输入端输出为~0V， Vg = (100k/110k)*-3V = -2.73V (wrt电源)。这也照亮二极管测试LED，但与连续性LED一起，指示短路(SC)。

4:操作

在对任何动力设备进行诊断测试之前，了解对用户和设备的风险以及对个人防护装备的需求，如果有疑问，请在开始之前寻求专家建议。

电源由CR2032硬币电池提供，操作由非闭锁按钮启动。

可选地，外部电源可以连接到VS引脚(1.5至5.5V)，该引脚通过开关和反向偏置二极管与硬币电池隔离。

但是，使用VS引脚时要小心，因为超过最大输入电压会对元件造成损坏。

连接到PCB可以在边缘手指或头引脚。

建议焊接二极管/二极管测试的连接，以消除附加电阻。

使用非接触式交流电压指示灯时，请将手指远离PCB背面的线圈，以防止错误指示。不要将其直接连接到市电交流电，因为这会对组件和用户造成损害。

二极管测试器只能在无电源电路上使用。

信号注入器用于低压供电电路，但根据要求，可能需要衰减，放大和/或用合适的电路(例如电容器网络)隔离输出，以避免输出反向偏置，从而导致损坏。

本文编译自hackster.io