CN101614785A - 电路参数检测的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提出一种电路参数检测的方法包括以下步骤：测试电路选取待测电路中的至少两个节点；在待测电路处于通电工作状态时，测试电路测量得到所述节点的工作电压值；在待测电路处于断电状态时，测试电路给所述节点提供测试电流，在所述节点之间形成电连接通路，测试电路计算各节点的测试电流值和所述测试电压值；根据所述节点的各工作电压值、所述测试电流值、和所述测试电压值，计算得到待测电路处于通电正常工作状态时的工作电流值。本发明实施例通过提出的所述检测方法和使用上述方法的装置，避免了现有技术测试时破坏设备的电路物理结构和外观的缺陷，很好适用于芯片等电子器件在线工作状态电路参数的检测。

Description

电路参数检测的方法和装置
技术领域
本发明涉及电路参数的检测，特别是涉及电路板上器件管脚的电路参数的检测。
背景技术
通信设备系统一般由多块单板组成，每单板上都有数量众多的芯片等电子器件。电子器件在线工作状态时的性能下降，往往会给通信系统带来严重的损失。例如，芯片在线工作状态时发热或其他因素导致其性能和可靠性下降。芯片的发热与功耗有关。在产品调试中，如何准确的检测芯片功耗是令人头疼的问题。
如果能准确的获得芯片的在线工作状态的功耗，就能评估系统长远工作可靠性，也可以作为新开发设备的输入来预测芯片工作的温升是否满足要求，并给出最优性价比的系统设计方案。厂商提供的芯片数据中通常只有对芯片静态功耗和最大功耗的描述，实际工作状态下的芯片功耗或者电流无法获得和评估，导致设计冗余和成本高昂。
如图1所示，目前测试芯片在线工作状态功耗的方法是在芯片通路中串如一个电流表，或者电流探头，或者功率计。
发明人发现目前测试芯片等电子器件在线工作状态功耗的方法有如下缺点：
在工作中的设备电路支路串入电流检测计，破坏了设备的电路物理结构和外观，现实中通常是不允许的；如果一个电源网络有很多芯片负载，这些芯片负载在同一个电源平面上，无法找到电流检测计的串入位置；如果一个芯片负载有很多的电源管脚，这些电源管脚直接接在电源平面上，无法为每个电源管脚都串入一个电流检测计。
这些原因导致目前测试方法不能很好适用于芯片等电子器件在线工作状态的功耗检测。
发明内容
本发明实施例提供电路板上器件管脚的电路参数的检测方法、装置和系统，解决目前不能很好适用于芯片等电子器件在线工作状态电路参数的检测。
本发明实施例提出一种电路参数的检测方法，包括以下步骤：
测试电路选取待测电路中的至少两个节点，所述节点包括至少一个电子器件管脚；
在待测电路处于通电工作状态时，测试电路测量得到所述节点的工作电压值；
在待测电路处于断电状态时，测试电路给所述节点提供测试电流，在所述节点之间形成电连接通路，测试电路计算各节点的测试电流值和所述测试电压值；
根据所述节点的各工作电压值、所述测试电流值、和所述测试电压值，计算得到待测电路处于通电正常工作状态时的工作电流值。
本发明实施例提出一种电路参数的检测装置，包括：
设备接入接口、稳压电源、逻辑控制单元、中央处理单元、数据处理单元、人机通信接口；
设备接入接口，用于与待测电路中选取的至少两个节点电性连接，在待测电路处于通电正常工作状态时，将测试电路和待测电路隔离，检测各节点工作电压；以及在待测电路处于断电状态时，在逻辑控制单元控制下，将稳压电源提供的电源提供给外部待测电路，给待测电路的节点提供测试电流和测试电压；
逻辑控制单元用于将来自于设备接入接口的数字信号传送给中央处理单元和数据处理单元。
数据处理单元用于根据来自于逻辑控制单元的数字信号中所测得的各节点工作电压值、测试电流值和测试电压值，在中央处理单元的控制下，计算所述节点之间的阻抗值，并根据节点工作电压值和节点之间的阻抗值，进而计算得到各节点之间的工作电流值或功耗。
本发明实施例通过提出的所述检测方法和装置，避免了现有技术需要在工作中的设备电路支路串入电流检测计，破坏了设备的电路物理结构和外观，很好适用于芯片等电子器件在线工作状态电路参数的检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术电路参数的检测装置的流程示意图；
图2为本发明电路参数的检测方法流程图；
图3为本发明电路参数的检测方法在待测电路处于断电状态时，测试待测电路断电状态下的任意两节点间的电阻值的流程图；
图4为本发明电路参数的检测方法在待测电路处于通电工作状态时，测量得到节点之间的工作电压值的流程图；
图5为本发明电路参数的检测方法在根据电路原理计算得出待测电路处于通电正常工作状态时的工作电流值的流程图；
图6为本发明实施例二有源流出节点的网络测试示意图；及
图7为本发明实施例三一种电路参数检测的装置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2，本发明实施例一提出一种电路参数的检测方法，包括以下步骤：
步骤200：测试电路选取待测电路中的至少两个节点，所述节点包括至少一个电子器件管脚。本步骤中，选取待测电路中的至少两个节点可以通过以下方式实现：将待测电路剖分为一定数量的网格，根据检测到的网格节点间的电压关系，将符合所述电压关系的一定数量的网格合并成一个节点，测试电路选取待测电路中若干个节点。此处的电压关系可以为：若干网格节点间的电压之间的设定的最大电压与设定的最小电压差小于给定的一个值。
由于一个芯片的所有电源管脚在电源平面上占据一定的物理区域，可以将该物理区域可以剖分为一定数量的细分网格，细分的数量可以根据检测的每个网格节点间的电压梯度来决定，当检测到每两点间的电压梯度为给定的高阶极小值时，将这些网格合并为一个节点。该网格的表面电流密度积分即为流出该节点的电流，即流进该网格内所有电源管脚的电流；或者自定义一个电压差数值，如果在一定数量的网格中，当检测到任意两个网格间的电压差小于给定的一个数值时，将这些网格合并为一个节点。例如，存在3.03V、3.04V、3.02V、5V、5.01V、12V，将每个网格之间的电压差小于或等于0.01V时的网格合并为一个节点，及将3.03V、3.04V和3.02V三网格合并为节点A；5V和5.01V两网格合并为节点B；12V网格设为节点C。进而最终可以将整个电路简化为有n个有源流出节点(每个芯片有一个或多个有源流出节点，数量自适应检测)的电路网络。
步骤210：在待测电路处于通电工作状态时，测试电路测量得到所述至少两个节点的工作电压值。在步骤200选取好节点之后，将待测电路通电，然后测量，得到节点的工作电压值。
步骤220：在待测电路处于断电状态时，测试电路给所述节点提供测试电流，在所述节点之间形成电连接通路，测试电路计算各节点的测试电流值和所述测试电压值。
可选的，可以在步骤210待测电路处于通电工作状态时得到节点的工作电压值之后，再将在待测电路断电，以得到计算得到电连接通路中所述节点之间的阻抗值。也可以先在步骤200选取好节点之后，先通过步骤220，将待测电路置于断电状态，得到电连接通路中所述节点之间的阻抗值，然后进行步骤210，将待测电路置于通电工作状态得到节点的工作电压值。
步骤230：根据步骤210、步骤220得到的所述节点的各工作电压值、所述测试电流值、和所述测试电压值，计算得到待测电路处于通电正常工作状态时的工作电流值。
步骤230根据电路原理计算得出待测电路处于通电正常工作状态时的工作电流值。这样避免了现有技术需要在工作中的设备电路支路串入电流检测计，破坏了设备的电路物理结构和外观，很好适用于芯片等电子器件在线工作状态电路参数的检测。
可选的，请结合参阅图3，步骤220，在待测电路处于断电状态时，测试电路给所述节点提供测试电流，在所述节点之间形成电连接通路，测试电路计算各节点的测试电流值和所述测试电压值。具体为以下步骤：
步骤221：测试电路上电，实现内部数字信号处理单元、中央处理单元中央处理单元、和单元逻辑控制单元的初始化；
步骤222：中央处理单元检测得到数字信号处理单元，逻辑控制单元状态就绪后；
步骤223：在待测电路处于断电状态时在设定的一定时间内，所述中央处理单元下发测试命令，启动待测电路断电状态下的任意两节点间的电阻测试；
步骤224：逻辑控制单元控制测试电路中的稳压电源输出直流电源到待测设备对象任意两节点；
步骤225：分别采样该两节点电压和电流，并将采样得到的一组电压值和电流值保存到外部存储器中；
步骤226：分别依次完成所述若干个节点中的任意两节点的全部组合测试。
可选的，请结合参阅图4，步骤210，在待测电路处于通电工作状态时，测试电路测量得到所述至少两个节点的工作电压值。在步骤200选取好节点之后，将待测电路通电，然后测量，得到节点的工作电压值。具体为以下步骤：
步骤211：在待测电路处于通电工作状态至少在设定的一定时间内；
步骤212：中央处理单元控制测试电路将待测电路接入；
步骤213：中央处理单元下发测试命令，指使数字信号处理单元通知逻辑控制单元开始采样待测电路通电工作状态下的各节点电压值；
步骤214：逻辑控制单元控制测试电路的设备接入接口A/D对各节点的电压值进行采样，并将采样得到的电压值保存到外部存储器中。
可选的，请结合参阅图5，步骤230，根据步骤210、步骤220得到的所述节点的各工作电压值、所述测试电流值、和所述测试电压值，计算得到待测电路处于通电正常工作状态时的工作电流值。具体为以下步骤：
步骤231：在逻辑控制单元控制测试电路的数模接入接口A/D对各节点的电压值进行采样过程中，数字信号处理单元通过A/D监测全部采样过程；
步骤232：数字信号处理单元通过A/D监测到全部采样结束后，将外部存储器中的数据送到数字信号处理单元的内部存储器SDRAM中；
步骤233：数字信号处理单元进行数据处理，计算待测电路的电流和功耗。
最后，通过将数字信号处理单元计算得到的待测电路的电流值和功耗值传给测试电路的显示单元，将所述电流值和功耗值显示在显示单元的显示界面上，方便了在电子设备中，根据用户的节能减派需求，对具有待测电路的电子设备适时调整其用电功耗。
请参阅图6，本实施例二以下面以最终为3个有源流出节点的网络为例进行说明。
本实施例中，待测电路被选取得到四个节点：N0、N1、N2、和N3。其中N0为电源流进节点，N1、N2、N3为有源流出节点。四个节点之间通过电阻R11、R12、R13、R22、R23、和R33相连。N0和N1通过R11连接；N0和N2通过R22连接；N0和N3通过R23连接；N1和N2通过R12连接；N1和N3通过R13连接；N2和N3通过R23连接。在待测电路处于通电工作状态时，四个节电的电压对应分别为V0、V1、V2、V3。
根据电路理论，获得了R11、R12、R13、R22、R23、R33以及V0、V1、V2、V3的值，就可以通过电路相关理论得到：
系统总电流I0及总功耗P0、每个电流流出节点的电流I1、I2、I3、和对应的功耗。
本实施例中为自适应等效网络的电流流出节点数量为3的情况下，需要确定的未知量数量为C3+1 2+(3+1)，共10个。另外，当自适应等效网络的电流流出节点数量为n的情况下，需要确定的未知量数量为Cn+1 2+(n+1)。这些未知量可以通过如下的方法获得：在芯片工作状态稳定的情况下，分别检测出每个节点的电压；在系统断电不工作的状态下，分别检测每两个节点间的直流电阻值；这样可以建立Cn+1 2+(n+1)个方程，求解出Cn+1 2+(n+1)个未知量，从而检测出每个芯片的在线状态功耗和设备总功耗。
这样避免了现有技术需要在工作中的设备电路支路串入电流检测计，破坏了设备的电路物理结构和外观，使得当一个电源网络有很多芯片负载，负载在同一个电源平面上时，很容易测得芯片电流值和功耗值，很好适用于芯片等电子器件在线工作状态电路参数的检测。
请参阅图7，适用于实施例一所揭露检测方法的一种电路参数检测装置700，电路参数检测装置700包括：设备接入接口701、稳压电源702、逻辑控制单元703、中央处理单元704、数据处理单元705、人机通信接口706、和显示单元707。
逻辑控制单元703分别与设备接入接口701、稳压电源702、中央处理单元704、和数据处理单元705相连。设备接入接口701与稳压电源702相连。中央处理单元704还分别连接有数据处理单元705、人机通信接口706和显示单元707。另外数据处理单元705和显示单元707连接。
设备接入接口701，用于与待测电路中选取的至少两个节点电性连接，在待测电路处于通电正常工作状态时，将测试电路和待测电路隔离，检测各节点工作电压；以及在待测电路处于断电状态时，在逻辑控制单元703控制下，将稳压电源702提供的电源提供给外部待测电路，给待测电路的节点提供测试电流和测试电压。设备接入接口内部具有若干A/D接口(Analog/DigitConvertor，模拟/数字信号转换器)。设备接入接口完成待测电路的电压信息采集，并将采集到的模拟电压信号转换为适合于DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)处理的数字信号，以及自适应增益调节。
逻辑控制单元703内部含有FPGA(Field Programming Group Array，现场可编程阵列)，进行组织数据格式和数据交换，将来自于设备接入接口701的数字信号传送给中央处理单元704和数据处理单元705。
数据处理单元705内部含有DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)。用于处理来自于逻辑控制单元703的数字信号，进行如四端微阻算法，解方程等。数据处理单元根据来自于逻辑控制单元703的数字信号中所测得的各节点工作电压值、测试电流值和测试电压值，在中央处理单元704的控制下，计算得所述节点之间的阻抗值，并根据节点工作电压值和节点之间的阻抗值，进而计算得到各节点之间的工作电流值或功耗。
中央处理单元704用于控制与硬件有关的流程以及与数据处理单元之间的通信，接受来自于人机通信接口706的外部命令，进行人机通讯、命令控制、数据交付等控制。例如控制设备接入接口701、稳压电源702、逻辑控制单元703、数据处理单元705、人机通信接口706之间的信息交换。
为方便用户的节能减派等需求，本发明实施例中显示单元707接收数据处理单元705计算得到的待测电路的电流值和功耗值，将所述电流值和功耗值显示在显示单元707的显示界面上，以根据用户对具有待测电路的电子设备适时调整其用电功耗等。
可选的，在逻辑控制单元703和数据处理单元705之间还串联接入一个数据存储单元(RAM，Random Access Memory，随机存取存储器)，以存储数据处理单元705和中央处理单元等704用到的来自逻辑控制单元703的数据。电路参数检测的装置700的具体使用方法可以参考本发明实施例如一所提出的一种电路参数的检测方法，在此不再赘述。
将待测设备的各检测节点电压通过同轴电缆连接到芯片在线状态功耗检测系统，通过人机通信接口706的串口发出启动电压测试命令，逻辑控制单元控制A/D启动采样，对待测试系统的n+1个电压节点进行采样，采样数据由逻辑控制单元进行数据帧重组后可以保存在逻辑控制单元703和数据处理单元705之间的数据存储单元RAM(图未示)中；然后将待检测电路端电，逻辑控制单元控制稳压电源接入待检测电路的设备，依次完成任意两节点间的电压，电流检测。数字信号处理单元检测到全部检测结束后，从RAM中取出采样的所有状态下的电压数据和电流数据，然后进行一系列的运算，主要是解方程，把处理完的数据重新保存到RAM中，并通知中央处理单元704控制把数据传给显示单元707。避免了现有技术需要在工作中的设备电路支路串入电流检测计，破坏了设备的电路物理结构和外观，很好适用于芯片等电子器件在线工作状态电路参数的检测。方便了在电子设备中，根据用户的节能减派需求，对具有待测电路的电子设备适时调整其用电功耗。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种电路参数检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
测试电路选取待测电路中的至少两个节点，所述节点包括至少一个电子器件管脚；
在待测电路处于通电工作状态时，测试电路测量得到所述节点的工作电压值；
在待测电路处于断电状态时，测试电路给所述节点提供测试电流，在所述节点之间形成电连接通路，测试电路计算各节点的测试电流值和所述测试电压值；
根据所述节点的各工作电压值、所述测试电流值、和所述测试电压值，计算得到待测电路处于通电正常工作状态时的工作电流值。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，选取待测电路中的至少两个节点包括以下步骤：
将待测电路剖分为一定数量的网格，根据检测到的网格节点间的电压关系，将符合所述电压关系的一定数量的网格合并成一个节点；
测试电路选取待测电路中若干个节点。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述网格节点间的电压关系是：当检测到任意两个网格间的电压差小于给定的一个数值时，将这些网格合并为一个节点。
4、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在待测电路处于断电状态时，测试电路给所述节点提供测试电流和测试电压，在所述节点之间形成电连接通路，测试电路根据所述测试电流值和所述测试电压值，包括以下步骤：
测试电路上电，实现内部数字信号处理单元、中央处理单元、和现场可编程阵列单元逻辑控制单元的初始化；
中央处理单元检测得到数字信号处理单元，逻辑控制单元状态就绪后；
在待测电路处于断电状态时在设定的一定时间内，所述中央处理单元下发测试命令，启动待测电路断电状态下的任意两节点间的电阻测试；
逻辑控制单元控制测试电路中的稳压电源输出直流电源到待测设备对象任意两节点；
分别采样该两节点电压和电流，并将采样得到的一组电压值和电流值保存到外部存储器中；
分别依次完成所述若干个节点中的任意两节点的全部组合测试。
5、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在待测电路处于通电工作状态时，测试电路测量得到所述至少两个节点的工作电压值，包括以下步骤：
在待测电路处于通电工作状态至少在设定的一定时间内；
中央处理单元控制测试电路将待测电路接入；
中央处理单元下发测试命令，指使数字信号处理单元通知逻辑控制单元开始采样待测电路通电工作状态下的各节点电压值；
逻辑控制单元控制测试电路的设备接入接口对各节点的电压值进行采样，并将采样得到的电压值保存到外部存储器中。
6、如权利要求5或所述的方法，其特征在于，所述根据所述节点的各工作电压值、所述测试电流值、和所述测试电压值，计算得到待测电路处于通电正常工作状态时的工作电流值，包括以下步骤：
在逻辑控制单元控制测试电路的数模接入接口对各节点的电压值进行采样过程中，数字信号处理单元通过数模接入接口监测全部采样过程；
数字信号处理单元通过数模接入接口监测到全部采样结束后，将外部存储器中的数据送到数字信号处理单元的内部存储器中；
数字信号处理单元进行数据处理，计算待测电路的电流和功耗。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，将数字信号处理单元计算得到的待测电路的电流值和功耗值传给测试电路的显示单元，将所述电流值和功耗值显示在显示单元的显示界面上。
8、一种电路参数检测的装置，其特征在于，包括：设备接入接口、稳压电源、逻辑控制单元、中央处理单元、数据处理单元、人机通信接口；
设备接入接口，用于与待测电路中选取的至少两个节点电性连接，在待测电路处于通电正常工作状态时，将测试电路和待测电路隔离，检测各节点工作电压；以及在待测电路处于断电状态时，在逻辑控制单元控制下，将稳压电源提供的电源提供给外部待测电路，给待测电路的节点提供测试电流和测试电压；
逻辑控制单元用于将来自于设备接入接口的数字信号传送给中央处理单元和数据处理单元；
数据处理单元用于根据来自于逻辑控制单元的数字信号中所测得的各节点工作电压值、测试电流值和测试电压值，在中央处理单元的控制下，计算所述节点之间的阻抗值，并根据节点工作电压值和节点之间的阻抗值，进而计算得到各节点之间的工作电流值或功耗。
9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括，显示单元；所述显示单元用于接收数据处理单元计算得到的待测电路的电流值和功耗值，将所述电流值和功耗值显示在显示单元的显示界面上。
10、如权利要求9所述的装置，其特征在于，在逻辑控制单元和数据处理单元之间还串联接入一个数据存储单元，以存储来自逻辑控制单元的数据。
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