基于边界扫描技术的电网故障录波器行波测距卡的研制

论文摘要

论文主要介绍了基于边界扫描技术的电网故障录波器行波测距卡的设计与实现。行波测距卡是电网故障录波器中的信号采集单元,在电网发生故障时,以650KSPS的采样率高速并行采集16路电网暂态行波,为分析电力线路故障原因及故障定位提供科学的依据。将边界扫描技术应用到行波测距卡的可测设计中,能够很好地解决复杂电路设计中的连通性测试问题。论文首先介绍了电路板测试技术的发展、电网故障录波器的构成以及故障测距的原理,以此为基础,分析了行波测距卡的功能需求,设计了以串行AD为模数转换器,以DSP、FPGA为控制核心,辅以大容量SDRAM存储器以及其他功能模块的硬件电路,并根据板上器件的封装以及互连线的密度给出了其中的待测电路。结合边界扫描结构、测试方法及边界扫描描述语言等技术标准,论文提出了基于PC机并口的边界扫描测试系统,分析了该测试系统的功能与结构,详尽论述了待测电路可测性设计的设计思路和设计规范,并给出了具体的电路实现。文章的最后给出了并口驱动程序的设计和测试软件主要功能模块的开发流程。本文所讨论的电网故障录波器行波测距卡已调试完毕,对电路板的可测性设计已经完成,并编写测试软件对电路板进行测试,达到了预期的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电路板测试技术概述
• 1.2 电网故障录波器故障测距概述
• 1.2.1 电网故障录波器简介
• 1.2.2 测距技术概述
• 1.3 课题的任务与主要研究内容
• 第二章 行波测距卡的硬件设计
• 2.1 行波测距卡的设计要求
• 2.2 行波测距卡的硬件结构
• 2.3 数据采集模块
• 2.3.1 信号调理单元
• 2.3.2 滤波单元
• 2.3.3 抗混叠滤波器与高速模数转换器的动态范围
• 2.3.4 模数转换单元
• 2.3.5 数字采集单元时序设计
• 2.4 逻辑控制模块
• 2.5 数据存储模块
• 2.6 锁相倍频模块
• 2.7 接口模块
• 2.8 待测电路
• 2.9 抗干扰设计
• 2.10 行波测距卡的工作流程
• 第三章 边界扫描技术及其应用
• 3.1 边界扫描的基本结构
• 3.1.1 测试存取口的信号
• 3.1.2 TAP 控制器
• 3.1.3 测试数据寄存器
• 3.1.4 指令寄存器
• 3.2 边界扫描测试方式
• 3.2.1 旁路指令（BYPASS）
• 3.2.2 取样（SAMPLE）
• 3.2.3 预装指令（PRELOAD）
• 3.2.4 外测试方式（EXTEST）
• 3.2.5 内测试（INTEST）
• 3.2.6 运行内建自测试指令（RUNBIST）
• 3.2.7 取器件标志指令（IDCODE）
• 3.2.8 用户编码指令（USERCODE）
• 3.2.9 组件指令（CLAMP）
• 3.2.10 输出高阻指令（HIGHZ）
• 3.3 边界扫描描述语言BSDL
• 3.3.1 TAP 描述
• 3.3.2 边界扫描寄存器描述
• 3.4 边界扫描技术的应用
• 第四章 边界扫描测试系统的功能与结构
• 4.1 测试系统的基本功能
• 4.2 边界扫描测试系统的结构
• 4.2.1 并口转换器
• 4.2.2 被测电路板
• 4.2.3 软件部分
• 第五章 行波测距卡的可测性设计
• 5.1 板级扫描电路的基本连接方式
• 5.2 PCB 可测性设计基本方法
• 5.2.1 边界扫描器件置换法
• 5.2.2 自建扫描结构置入法
• 5.2.3 边界扫描器件置入法
• 5.3 扫描链路设计中需注意的问题
• 5.3.1 JTAG 信号的驱动问题
• 5.3.2 电压兼容问题
• 5.4 电路设计
• 第六章 PC 并口驱动程序与测试软件的设计
• 6.1 PC 并口驱动程序的实现
• 6.2 板级测试软件的设计
• 6.2.1 TAP 完整性测试
• 6.2.2 芯片ID 码的检测
• 6.2.3 BS 器件互连测试
• 6.2.4 簇测试
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果