CN100425998C

CN100425998C - 一种测试单板电容的方法

Info

Publication number: CN100425998C
Application number: CNB2005100775557A
Authority: CN
Inventors: 顾向荣
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2025-06-21
Also published as: CN1885046A

Abstract

本发明提出了一种测试单板电容的方法包括：进行相位调整，调整激励2的相位，使测试仪的两个激励的相位保持同步；加载被测对象后进行测量，反复调整电容，直到输出电压足够小，计算最终调整后的电容值即为测得结果；测量系统的电容和系统电阻；将测量结果减去系统电容即为最终需要得到的电容值。采用本发明所述方法，在不增加成本的前提下把测量电容的边界往小的方向挪了一大步，且精度也提高了一大步，现在可以达到10pf以下，精度为+/-0.5pf。

Description

一种测试单板电容的方法

技术领域

本发明涉及在线测试领域，尤其涉及在线测试单板电容的方法。

背景技术

所谓在线测试即在单板上对器件进行测试的一种方法，通过在线测试仪对被测试单板上的测试点施加测试探针来测试器件网络电气特性的一种方法。在线测试仪测量电阻、电容等模拟器件时，其特殊性在于必须通过选取第三点作隔离点，通过在线测试仪内部的电路保证在被测对象两端施加激励电压时激励电流不流向隔离点，即只流向被测试对象。

一个成熟的电子产品的测试过程包括焊接前单个器件的测试即对电容、电阻和电感等模拟器件的测试或IC测试；焊接后对单板上器件及连接好坏的测试即在线测试，及单板组合成产品对功能的测试。单板电容测试是在线测试内容之一，传统的单板电容测试方法主要有基本的激励电压测量电流法(TISV)，见附图3，激励的电压是交流信号，图中的DUT(一个阻抗三角形)是被测对象的等效电路，其中第三点GD即为隔离点，被测电容C在ED与FD之间，ED与GD之间及FD与GD之间的电阻都是等效的隔离电阻，RF为在线测试仪内部的标准电阻，一般为10欧姆，100欧姆，1k欧姆十进制递增到100M欧姆。TISV测电容方法的测试步骤如下：

1)根据单板上的电容标称值选出和电容的阻抗接近的RF值；

2)激励一个已知频率的交流电压；

3)分别测出vdifx0与vdiff的交流电压有效值，由于RF与激励电压都是已知的，从而可以计算出电容值C。

实际情况是被测对象C在单板上会有一个未知的且值较大的并联电阻R，称为旁路电阻，当电容较大时由于容抗较小，旁路电阻的影响较小，但当电容较小时如接近几百皮法、几十皮法时，旁路电阻的影响就变得不可忽略了，TISV测试方法的缺点就在于测量小电容时会测不准，从而引出我们新设计的一种测量单板电容的方法。。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的在线测试方法测量小电容时，尤其是几十皮法到几皮法的小电容时，测量不准确的问题而提出的一种测试单板电容的方法。

为了实现上述发明目的，本发明提出了一种测试单板电容的方法，包括：

步骤1、相位调整：不加被测对象，在测试仪内部加一个Rx电阻，Rx＝Rf，激励1与激励2加载信号必须幅值相同，180度相差，测量得到信号是零，若有激励信号不同步，依据测量的结果对激励2做适当的相位的调整，其中，Rf是测试仪内部的标准电阻网络；

步骤2、加载被测对象进行测量，具体步骤如下：

(a)用基本的激励电压测量电流法TISV先测出被测对象电容C的旁路电阻值R；

(b)计算RC并联的电抗值Zrc，用电路标称值；

(c)确定与该电抗最接近的Rf值；

(d)设定激励1电压，零相位；

(e)激励2的电压幅值＝(激励1电压/Zrc)*Rf，相差180度并偏移一个由RC引起的相角＝arctgR/C；

(f)测量输出电压，若输出电压比较小，则当前电容即为实际测量结果，进入步骤3；

(g)若输出一个既有交流又有直流的电压，输出电压较大，则进行电容的调整；(h)对电容C作一个比例的调整，重复(b)-(g)，此时电容C用调整值计算，重复多次当测量输出电压逼近一较小值后即完成测量否则再重复(b)--(g)，计算最终调整后的电容值即为实际测得的结果；

步骤3、系统电容，系统电阻的测量；

步骤4、步骤f或h得到的电容值作为测量结果减去系统电容即是最终测量得到的结果。

在线测试的领域，有一个很重要的指标，就是单板缺陷的检出率，采用这种测试方法解决在线测试仪测量电容精度不够的瓶颈，大大提高在线测试仪的测试电容精度与性能，是在线测试仪测试模拟器件方法的一个有效的发展，精度提高了，在线测试仪单板测试的缺陷检出的有效性就大大提高了，从而能够降低电子产品的返修率，提高电子产品的质量，采用本发明所述测试电容的方法在不增加成本的前提下把测量电容的边界往小的方向挪了一大步，并且精度也提高了一大步，可以达到10pf以下，精度为+/-0.5pf。

附图说明

附图1是测试电容的原理示意图；

附图2是测试电容前相位调整时的原理示意图；

附图3是传统TISV的测量电容的原理示意图；

附图4是本发明提出的测试电容的流程图。

具体实施方式

附图1为硬件电路图，硬件部分由CPU，A/D转换，D/A转换，信号放大部分，抗混叠滤波器，电流驱动，测量放大器等组成。被测对象部分为单板的某个电容器件，G极为选取的第三点即隔离点。E极与G极之间或F极与G极之间的电阻为单板上等效电阻，由于有测试仪的隔离电路，保证EG极间FG极间没有电流流过。除了被测对象外其余的都是测试仪本身的电路。

附图2是不加载被测对象时测试仪内部电路的连接。Rf与Rx都是测试仪内部的标准电阻网络，本附图是为测试前的相位调整用的。

附图3中DUT(阻抗三角)为被测对象等效图，vdiff与vdifx0分别测量被测对象与反馈电阻上的电压，由于反馈电阻也为标准电阻，从而可以计算出被测对象Zdut＝vdifx0/vdiff*Rf，，ED与ES，FD与FS，GD与GS实际是同一点。

附图4是流程图，该流程图说明测试的软件过程：

步骤1、相位调整：相位调整的目的是消除在测量过程中由于测试仪激励1激励2的相位不同步而引起的测量误差，必须保证激励1激励2在初始态时的相位同步，调整方法是：不加被测对象而是测试仪内部加一个Rx电阻，条件是Rx＝Rf见附图2，，激励1与激励2加载信号必须幅值相同，180度相差，根据电路附图2，如果两个激励信号在传输过程中没有相位偏移，测量得到信号应该是零，若有激励信号不同步，依据测量的结果对激励2做适当的相位的调整，反复测试直至测量得到的结果足够小或等于零，记下对应的相位值，见附图4。

步骤2、加载被测对象进行测量，具体步骤如下：

(b)计算RC并联的电抗值Zrc，电容值由于还没测，用电路标称值；

(c)确定与该电抗最接近的Rf值；

(d)设定激励1电压，零相位；

(g)若输出一个既有交流又有直流的电压，输出电压较大，则进行电容的调整，根据直流分量是正还是负，决定下次电容的调整的方向是增大还是减小；

(h)电容C作一个比例的调整，重复(b)--(g)，此时电容C用调整值计算，重复多次当测量输出逼近一足够小的值后即完成测量，否则再重复(b)--(g)，计算最终调整后的电容值即为测得的结果；

步骤3、系统电容，系统电阻的测量：把系统电容和系统电阻看作不加载被测对象时系统固有的并联RC，测量方法同步骤(c)；

其中激励1电压可以使用0.2V，而调整幅度可以使用36％，用这个数字来逼近更有效。即双激励桥式电路及多次逼近测量法，其特点是：

1、桥式电路的引进，为提高采样精度提供硬件基础

2、双交直流激励，激励源的幅值与相位软件可编程，为桥式电路提供激励源。

3、反复调整多次采样的逼近算法，是该测试方法的软件核心。

软件部分的处理步骤如下：

1、CPU交流信号的生成，频率可编程，最高频率不低于20khz

2、测试仪内部开关的配置

3、测试仪本身的系统电阻系统电容的测量

4、测试仪本身延时调整与相位调整

5、双激励桥多次逼近算法。

6、测量结果消除系统电容即为测得的电容值

本发明所述测试单板电容的方法与测试仪基本的测试方法TISV相比在不增加成本的前提下把测量电容的边界往小的方向挪了一大步，并且精度也提高了一大步，原来的TISV方法在测单板100pf以下的电容时就测不准了，现在可以达到10pf以下，精度为+/-0.5pf，与传统的桥式电路不同的是，桥两端的电源是交流电源且幅值与相位与频率都是软件可编程，这是能用桥式电路测量电容的基础，而软件不断调整的逼近法是提高电容测量精度的算法保证。

Claims

1、一种测试单板电容的方法，其特征在于，包括

步骤2、加载被测对象进行测量，具体步骤如下：

(b)计算RC并联的电抗值Zrc，用电路标称值；

(c)确定与该电抗最接近的Rf值；

(d)设定激励1电压，零相位；

(g)若输出一个既有交流又有直流的电压，输出电压较大，则进行电容的调整；

(h)对电容C作一个比例的调整，重复(b)----(g)，此时电容C用调整值计算，重复多次当测量输出电压逼近一较小值后即完成测量否则再重复(b)----(g)，计算最终调整后的电容值即为实际测得的结果；

步骤3、系统电容，系统电阻的测量；

2、根据权利要求1所述的测试单板电容的方法，其特征在于，所述步骤2中的(d)设定的激励1电压为0.2V。

3、根据权利要求1所述的测试单板电容的方法，其特征在于，所述步骤2中的(g)根据测得的电压的直流分量是正还是负，决定下次电容的调整是增大还是减小。

4、根据权利要求1所述的测试单板电容的方法，其特征在于，所述步骤2中的(h)对电容做比例调整时，调整幅度使用36％。

5、根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的测试单板电容的方法，其特征在于，所述测试方法测量几十pf到几pf的电容。

6、根据权利要求5所述的测试单板电容的方法，其特征在于，所采用的激励电压为交流电压，且电压的相位和频率是软件可编程的。