CN102478615B - 检测电容缺失的方法 - Google Patents

Abstract

一种检测电容缺失的方法，适于检测多个相互并联的旁路电容。此种检测方法包括输入一交流信号至旁路电容，其中交流信号具有多个测试频率；记录旁路电容在每一测试频率时的测试电压值，以形成一测试结果表；判断测试结果表是否相同于一标准电压表；以及当判断结果为不相同时，输出缺失信号。应用此种检测方法可有效识别旁路电容中是否存在有缺失，并且藉此解决大电容与小电容并联情况下小电容不可测的问题。

Description

检测电容缺失的方法

技术领域

本发明涉及一种检测电容缺失的方法，特别是一种用以检测多个相互并联的旁路电容是否具有缺失的检测方法。

背景技术

一般而言，电路基板(printed circuit board，PCB)在出厂前皆必须完成其电性检测、外观及表面瑕疵的检验作业。而其中，为判断电路基板电性质量之优劣，又特别以电性检测项目为目前业界相当重视的环节之一。

举例而言，当在线测试设备(in-circuit tester)针对电路基板进行电性检测时，其检测项目包含有电阻(resistor)、电感(inductor)、以及电容(capacitor)等分立器件的检测。其中，当检测电容时，由于电路基板上大多具有不只一个电容；也就是说，其等效电容为多个大电容及多个小电容并联形成时，在此种情况下，常规的在线测试设备并无法有效执行电容的检测工作。

其原因在于，根据奥姆定律，当多个电容并联时，其形成的等效电容值为累加每一电容器的电容值所组成。举例而言，当并联多个电容，其各自具有电容值C1、C2……Cn时，其等效电容值Cx即为C1+C2+……+Cn。而其中，当该些电容的电容值相差甚大，例如：部分为大电容，部分为小电容，且大电容的电容值与小电容的电容值相差1000倍以上时，由于一般电容的精度较低(约为-20％至+20％之间)，因此，大电容自身的误差即可能大到足以覆盖掉小电容的电容值。于此，在使用现有技术相位差法、电压差法、抑或是电容桥法测量等效电容的总容抗时，并无法准确的识别出小电容是否存在或者是否具有缺失。

因此，如何解决现有技术检测并联电容所产生的问题，并且提供一种可准确识别电容缺失与否的检测方法，实为相关技术领域者目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种检测电容缺失的方法，以解决现有技术存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种检测电容缺失的方法，适于检测多个相互并联的旁路电容(by-pass capacitor)。此种检测方法包括以下步骤：输入一交流信号至该些旁路电容，其中交流信号具有多个测试频率；记录该些旁路电容在每一测试频率时的测试电压值，以形成一测试结果表；判断该测试结果表是否相同于一标准电压表；以及当判断结果为不相同时，输出一缺失信号。

根据本发明提出的检测方法，其中该等测试频率可为多个连续(continuous)的频率值，或是多个各自离散(discrete)的频率值。

当该等测试频率为连续的频率值时，根据本发明一实施例的检测方法，另包括步骤：输入交流信号至标准电容；以及记录标准电容在每一测试频率时的标准电压值，以形成标准电压表，其中标准电容为该些旁路电容之中的至少一个。

当该等测试频率为各自离散的频率值时，根据本发明一实施例的检测方法，另包括步骤：输入交流信号至标准电容；记录标准电容在每一测试频率时的标准电压值；以及根据该等测试频率与标准电压值执行线性回归，以形成标准电压表，其中标准电容为该些旁路电容之中的至少一个。

本发明的有益功效在于：根据本发明提出的检测电容缺失的方法，利用电容的交流特性，记录旁路电容(意即待测电容)在不同频率下的响应曲线(response curve)与测试结果，并且通过与标准电压表的比对步骤，进一步确认电容异常的缺失与否，藉此解决大电容与小电容并联情况下小电容不可测的问题。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为根据本发明实施例的检测电路的电路方块图；

图2为根据本发明实施例的检测方法的步骤流程图；

图3A为根据本发明实施例的检测方法，当测试频率为连续的频率值时，其形成标准电压表的步骤流程图；

图3B为根据本发明一实施例，建立标准电压表时检测电路的电路方块图；

图3C为根据本发明一实施例，建立标准电压表时检测电路的电路方块图；

图3D为根据本发明一实施例，建立标准电压表时检测电路的电路方块图；

图3E为根据本发明一实施例，建立标准电压表时检测电路的电路方块图；

图3F为根据本发明一实施例，建立标准电压表时检测电路的电路方块图；

图4A为根据本发明另一实施例的检测方法，当测试频率为离散的频率值时，其形成标准电压表的步骤流程图；

图4B为根据图3F的标准电容无遗失旁路电容时，标准电压值标准化后对应测试频率的响应数据图；

图4C为根据图3B的标准电容遗失旁路电容C1时，标准电压值标准化后对应测试频率的响应数据图；

图4D为根据图3C的标准电容遗失旁路电容C2时，标准电压值标准化后对应测试频率的响应数据图。

其中，附图标记

10信号产生器        20电压传感器

20’电压传感器      30微处理器

30’微处理器

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

图1为根据本发明实施例的检测电路的电路方块图，检测电路包括有一信号产生器(或称信号激励源)10、一分压电阻ZR、一电压传感器20与一微处理器(micro processor)30。其中，信号产生器10用以提供交流信号VS，分压电阻ZR连接于相互并联的旁路电容C1，C2，C3，C4与信号产生器10之间。旁路电容C1，C2，C3，C4并且连接分压电阻ZR至接地端GND，以将交流信号VS中不必要的高频噪声(noise)引入接地端GND。根据本发明的实施例，旁路电容C1，C2，C3，C4可视为此种检测电路(或称相移(by pass)电路)中的滤波电容，其数量并非用以限定本发明的发明范畴。唯便于解释本发明的技术内容，本发明的实施例以旁路电容的数量为四，作为以下的示范说明之用。

微处理器30连接电压传感器20，且电压传感器20可以是但不限于一示波器(oscillator)。电压传感器20连接分压电阻ZR与旁路电容C4的共同接点，并据以检测旁路电容C1，C2，C3，C4形成的等效电容的分压VX。其中

$\mathrm{VX}=\frac{\mathrm{Zx}}{Z_1+\mathrm{Zx}}\×\mathrm{VS}$

$\mathrm{Zx}=\frac{1}{j2\mathrm{\πf}(P1+P2+P3+P4)}$

其中Z1为分压电阻ZR的阻值，P1，P2，P3，P4分别为旁路电容C1，C2，C3，C4的电容值，f为交流信号VS的频率，其可以是多个不同的频率值f1，f2……fn。

请一并参阅图2，为根据本发明实施例的检测方法的步骤流程图，此种检测方法可适于检测图1中相互并联的旁路电容C1，C2，C3，C4是否具有缺失。检测方法包括以下步骤S202至S208：

步骤S202：输入交流信号至旁路电容，其中交流信号具有多个测试频率；

步骤S204：记录旁路电容在每一测试频率时的测试电压值，以形成一测试结果表；

步骤S206：判断测试结果表是否相同于一标准电压表；以及

步骤S208：当判断结果为不相同时，输出一缺失信号。

根据本发明实施例图1的检测电路与图2的检测方法，则步骤S202为输入交流信号VS至旁路电容C1，C2，C3，C4，其中交流信号VS具有多个测试频率f1，f2……fn。接着，于步骤S204中，电压传感器20即可记录旁路电容C1，C2，C3，C4所形成的等效电容，在每一测试频率f1，f2……fn下的测试电压值，并且接着将测试结果传至微处理器30，以形成测试频率对应测试电压的测试结果表。然后，于步骤S206中，微处理器30即可根据测试结果表，判断其是否相同于一标准电压表。最后，当判断结果不相同时，如步骤S208所示，微处理器30即输出一缺失信号VF(fail signal)，以指示出旁路电容C1，C2，C3，C4中可能具有遗失件或损坏件。

详细而言，标准电压表可以是一内建于微处理器30中的比对数据表，或者是根据交流信号VS的测试频率，而分别以下述二种实施例形成的比对数据表。图3A为根据本发明实施例的检测方法，当测试频率为连续(continuous)的频率值时，其形成标准电压表的步骤流程图。请配合一并参阅图3B至图3F的检测电路，首先于步骤S302中，输入交流信号VS至标准电容C’，并且于步骤S304中，电压传感器20’记录标准电容C’在每一测试频率时的标准电压值，令微处理器30’根据该些测试频率与其对应的标准电压值形成标准电压表。

其中，标准电容C’可以是如图3B所示，包括旁路电容C2，C3，C4(遗失旁路电容C1)、如图3C所示，包括旁路电容C1，C3，C4(遗失旁路电容C2)、如图3D所示，包括旁路电容C1，C2，C4(遗失旁路电容C3)、如图3E所示，包括旁路电容C1，C2，C3(遗失旁路电容C4)、或者是如图3F所示，包括旁路电容C1，C2，C3，C4(无遗失旁路电容)。其中，标准电容C’的取用并不以上述方式为限，测试者当可自行设计标准电容C’为旁路电容C1，C2，C3，C4其中的至少一个。

是以，根据本发明的实施例，储存有测试结果表的微处理器30即可藉由电性连接至储存有标准电压表的微处理器30’，比对测试结果表是否相同于标准电压表，并且在二者不相同时，输出缺失信号VF。举例而言，当测试结果表不同于图3F中微处理器30’形成的标准电压表时，微处理器30即会输出缺失信号VF，指示旁路电容C1，C2，C3，C4之中具有遗失件。进一步地，若该测试结果表比对于图3B中微处理器30’形成的标准电压表，且二者相同时，测试者即可得知该遗失件为旁路电容C1。

其次，由于连续的测试频率所建立出的测试结果表与标准电压表，其数据库可能过于庞大，而增加运算时的复杂度，因此，图4A为根据本发明另一实施例的检测方法，当测试频率为离散(discrete)的频率值时，其形成标准电压表的步骤流程图。同样地，请一并配合参阅图3B至图3F的检测电路，首先于步骤S402中，输入交流信号VS至标准电容。接着，于步骤S404中，电压传感器20’记录标准电容在每一测试频率时的标准电压值。然后，于步骤S406中，微处理器30’根据该些测试频率与其对应的标准电压值执行线性回归(或称曲线近似(curve fitting))，以形成标准电压表。其中，标准电容的选用可以如前一实施例所言，选自图3B至图3F的旁路电容，故在此不再赘述。

图4B至图4D分别为根据图3F的标准电容无遗失旁路电容、图3B的标准电容遗失旁路电容C1与图3C的标准电容遗失旁路电容C2时，其标准电压值标准化(normalized)后对应测试频率的响应数据图。其中，实线所示为离散频率下所实际测得的多个标准电压值形成的曲线，虚线所示为根据实线测得的数据，执行多项式分析的线性回归后形成的预测曲线。因此，如图4B至图4D所示，其线性回归后的预测曲线分别为

y＝-0.168x⁴+1.001x³-2.590x²+2.651x

y＝0.025x⁵-0.431x⁴+2.749x³-7.943x²+10.04x-0.356

y＝-0.034x⁵+0.588x⁴-3.670x³+10.47x²-13.71x+7.24

微处理器30’即可撷取该些多项式预测曲线的各项系数，以作为测试比对用时的标准电压表。

除此之外，在步骤S206中，比对测试结果表与标准电压表时，其判断方式可以采用精确比对(意即每一测试频率所对应的测试电压值与标准电压值皆要相等)，抑或是根据一容许误差来进行比对步骤，也就是说，每一测试频率所对应的测试电压值若在标准电压值的容许误差范围内，则判定为二者相同。于此，设计者当可根据检测所要求的精度，而自行决定比对时容许误差的大小。

更详细地说，根据本发明提出的检测方法，其中当旁路电容的数量过多，或是微处理器的运算量无法负荷大量的比对数据库(包括测试结果表与标准电压表)时，检测者亦可选择先行针对旁路电容中可测得的大电容进行常规检测。在大电容测试皆为正常的情况下，检测者仅需要针对小电容进行如本发明前述的检测方法即可，于此，不仅有效节约建立比对数据库的成本，更可增加检测作业的效率。

综上所述，根据本发明提出的检测方法，利用信号产生器产生的交流信号输入旁路电容，并且透过电压传感器记录旁路电容在不同频率下的测试电压值，以形成测试结果表。藉由比对测试结果表与标准电压表是否相同，本发明提出的检测方法可识别旁路电容中是否存在有缺失，并且藉此解决大电容与小电容并联情况下小电容不可测的问题。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种检测电容缺失的方法，适于检测多个相互并联的旁路电容，其中一交流信号输入至该些旁路电容，该交流信号具有多个测试频率，其特征在于，该检测电容缺失的方法包括：

记录该些旁路电容在每一该测试频率时的测试电压值，以形成一测试结果表；

判断该测试结果表是否相同于一标准电压表；以及

当该判断结果为不相同时，输出一缺失信号。

2.如权利要求1所述的检测电容缺失的方法，其特征在于，该些测试频率为多个连续的频率值。

3.如权利要求2所述的检测电容缺失的方法，其特征在于，还包括：

输入该交流信号至一标准电容；以及

记录该标准电容在每一该测试频率时的标准电压值，以形成该标准电压表；

其中，该标准电容为该些旁路电容的中的至少一个。

4.如权利要求1所述的检测电容缺失的方法，其特征在于，该些测试频率为多个各自离散的频率值。

5.如权利要求4所述的检测电容缺失的方法，其特征在于，还包括：输入该交流信号至一标准电容；

记录该标准电容在每一该测试频率时的标准电压值；以及

根据该些测试频率与标准电压值执行线性回归，以形成该标准电压表；

其中，该标准电容系为该些旁路电容的中的至少一个。

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