本文介绍了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的电容在线测试系统的设计方法。电容在线测试是指在电路板（PCB）焊接完成后，直接在板上对电容等元件进行测试，而无需拆卸。传统的离线测试方法存在操作繁琐、效率低、对电路板可能造成损伤等问题，而人工结合机器的测试方法又受到测试人员经验的限制，难以满足现代电路板对测试精准度的要求。
为了克服这些困难，本文提出了一种基于FPGA平台的电容在线测试方法。FPGA是一种可以通过编程来配置逻辑功能的集成电路，具有高集成度、高可靠性、可重配置性等特点。在本设计中，FPGA内部植入了NiosII嵌入式软核作为控制器，用于控制信号源的产生以及测试档位的自动切换，提高了测试的灵活性和精度。
测试原理部分介绍了电气隔离技术的使用。电气隔离通过使用运算放大器（运放）实现，能够将待测电容与电路板上其他元件在电气上进行隔离，从而能够独立测试每一个元件。隔离原理图展示了一种通过运算放大器实现的隔离方法，它将待测元件的两端等电位接地，从而实现隔离。
电容在线测试的硬件设计包含了一个反向积分器，它由电阻R2、电容C1以及运放构成。为了减少振荡的可能性，采用了反向输入。同时，运算放大器选择的是具有内部相位补偿功能的LM318。电路中的 Header2 是被测电容的接入插槽，而 R、C0 和 C1 是与被测电容相连的干扰阻抗。在微分电路中，运放和被测电容一同构成一个微分电路，运放的输入信号为正弦波。
电容测试需要在测试电路输入端加上一个频率可调的交流信号。文章中选择了DDS（直接数字合成）专用芯片AD9850来设计交流信号源。AD9850内部有40位控制字，其中包括32位用于频率控制，5位用于相位控制，1位用于电源休眠控制，2位用于选择工作模式。这些控制字可以通过并行或串行方式输入到FPGA控制器。本文采用串行装载控制字的方式，以节省I/O口的使用。
信号源硬件电路中，控制字的串行加载时序图展示了通过串行方式输入控制字的具体过程，而信号源硬件电路图则具体展示了如何使用AD9850芯片生成所需的交流信号。文中还特别提到了电路元件的选择，例如，应选用具有高绝缘电阻的薄膜电容，如聚丙烯电容，而不是铝电容或钽电容，以提高电路的稳定性。
文章通过一系列测试结果验证了所提方法的可行性与准确性。测试结果表明，通过设计的系统能够准确测得不同量程下的电容值，满足了电容在线测试的设计目的。这为PCB板上元件的高效、精准测试提供了有力的技术支持，具有广泛的应用前景。
