CN104729539A - 包括具有内部校准信号的配件的测量系统 - Google Patents

Abstract

提供了包括具有内部校准信号的配件的测量系统。一种用于与测试和测量仪器一起使用的配件。该配件包括用来接收来自处于测试当中的设备的信号的输入、被配置成应用在配件内部的校准或补偿信号的校准单元、以及用来将来自处于测试当中的设备的信号或者校准或补偿信号输出到测试和测量仪器的输出。

Description

包括具有内部校准信号的配件的测量系统

技术领域

本公开涉及电子测试和测量仪器及其配件的领域。所公开的技术具体地解决校准用于电子仪器的配件的问题。

背景技术

传统地，校准或补偿在测试和测量系统中的配件（例如探针）牵扯到从处于测试当中的设备（DUT）移除配件并且将配件连接到校准或补偿激励（stimulus）。常规地，测试和测量系统包括主机、控制器和处于测试当中的设备。配件被附接到处于测试当中的设备并且测量来自处于测试当中的设备的信号并将它发送回到主机。然而，为了校准配件，配件不得不从处于测试当中的设备移除并且被附接到典型地来自主机的校准/补偿激励。也即是说，校准或补偿激励位于诸如测试和测量仪器的主机上。将探针/配件连接到校准或补偿激励可能牵扯到使用特殊适配器和固定装置以在探针/配件与激励信号之间交接。

此外，精确地且可靠地校准或补偿用于测量系统的配件的能力受到校准或补偿输出信号的规范和能力的限制。所需要的是将校准或补偿信号注入到配件中的能力以消除需要将配件手动地连接到校准或补偿信号以及还需要从DUT移除配件以校准或补偿探针。

发明内容

所公开的技术的某些实施例包括用于与测试和测量仪器一起使用的配件。该配件包括用来接收来自处于测试当中的设备的信号的输入、被配置成应用在配件内部的校准或补偿信号的校准单元、以及用来将来自处于测试当中的设备的信号或者校准或补偿信号输出到测试和测量仪器的输出电路。

其它实施例包括用于校准配件的系统。该系统包括主机、连接到主机的控制器、以及连接到控制器的配件。该配件包括用来接收来自处于测试当中的设备的信号的输入、被配置成应用在配件内部的校准或补偿信号的校准单元、以及被配置成将来自处于测试当中的设备或者校准或补偿信号的信号输出到主机的输出电路。

其它实施例包括用于校准配件的系统。该系统包括主机和配件。配件包括用来接收来自处于测试当中的设备的信号的输入、被配置成应用在配件内部的校准或补偿信号的校准单元、以及被配置成将来自处于测试当中的设备的信号或者校准或补偿信号输出到主机的输出电路。

附图说明

图1-3图示具有包含校准单元的配件头部的测量系统。

图4图示具有包括光学传感器和校准单元的配件头部的测量系统。

图5图示根据所公开的技术的其它实施例的测量系统。

具体实施方式

在未必按照比例绘制的附图中，所公开的系统和方法的相似或对应元素用相同的参考标号来标注。

存在这样的时候，其中附接到DUT的配件不能被容易地移除以便校准或补偿配件。例如，配件可能永久性地安装在测试固定装置中、焊接到DUT、安装在难以访问或远程的位置处、处于环境腔中、或者处于危险的位置中，诸如具有高电压的位置。因而，在诸如这些的情形中，重要的是能够在不从DUT移除配件的情况下校准或补偿配件。

所公开的技术的实施例包括测试和测量系统，其包括主机100（诸如测试和测量仪器）、控制器102、配件头部104和DUT 106。这样的系统的一个示例在图1中示出。配件头部104包括校准/补偿单元108，其在下文更详细地描述。

并非从外部源或主机100供应校准/补偿激励，而是配件头部104能够经由校准/补偿单元108供应校准/补偿信号。在一些实施例中，配件头部104还包括开关110和112。

在测量操作模式期间，来自DUT 106的信号在配件头部104的输入114和116处被接收。开关110和112参与读取来自DUT 106的输入并且通过放大器118发送信号。所测量的信号然后通过主信号路径120和路径124发送到主机100。

在校准或补偿模式期间，将开关110和112如图2中所示的那样切换到校准/补偿单元108。用户可以在主机100处指示配件头部期望校准或补偿。或者主机100可以具有用于决定校准或补偿需要何时发生的算法。指令然后通过路径124发送到控制器102或直接到配件头部104，如在下文更详细地讨论的，到校准/补偿单元108。开关110和112然后如图2中所示的那样切换。校准或补偿信号然后通过主信号路径120发送到放大器118并输出到控制器102。从校准/补偿单元108发送的校准或补偿信号是已知的。因此，当信号在主机100或控制器102处读取时，所需要的任何校准或补偿可以应用到信号。

在图1和2中所示出的实施例中，用户可能需要或者可能不需要在施行校准之前使DUT 106去能（de-energize）。配件头部104可以保持连接到DUT 106并且不需要被移除。

图1和2示出用来从DUT 106接收两个输入的差分配件头部。然而，校准/补偿单元108也可以用在具有单端输入的配件头部104中，如图3中所示。图3的系统将与图1和2中所示出的系统等同地工作，除将仅需要单个开关110之外。

如图4中所示，如果配件头部104是光学配件头部，则配件头部104可以包括光学传感器。如果是这样的情况，则图4中所示出的测量系统将仍包括主机100、控制器102、校准/补偿单元108以及DUT 106，如以上关于图1和2所讨论的。并非使用开关110和112以及放大器118，而是图4的测量系统包括光学传感器400。光学传感器400可以例如是Mach-Zehnder光学传感器。然而，也可以使用其它光学传感器。

配件头部104的输入114和116连接到信号输入电极402和404。来自信号输入电极402和404的输出通过主信号路径120从光学传感器400发送到控制器102。另一方面，校准/补偿单元108连接到与信号输入电极402和404分离且电气隔离的光学传感器400的另一组控制电极406和408。

如以上所讨论的，当期望校准或补偿时，指令可以从主机100发送到控制器102。控制器102然后通过通信链路122将指令发送到校准/补偿单元108。来自校准/补偿单元108的校准或补偿信号被发送到光学传感器400中的控制电极406和408。然后光学传感器的输出通过主信号路径120发送到控制器。同样如以上所讨论的，输出然后可以按照需要在控制器102或主机100中进行校准或补偿。

在测量操作期间，来自DUT 106的信号通过光学传感器400从信号输入电极402和404读取。

如果光学传感器400用在配件头部104中，则信号输入电极402和404与控制电极406和408之间存在已知关系。此外，信号输入电极402和404与控制电极406和408彼此物理且电气隔离。由于该特征，即便是在DUT 106通电的时候，校准或补偿也可以施行。用户可能需要或者可能不需要使DUT 106去能，这取决于校准/补偿算法。由于信号输入电极402和404与控制电极406和408之间存在已知关系，所以可以确定缩放（scaling）常数。该缩放允许控制电极406和408处的输入缩放至输入信号路径电极402和404。

所公开的技术不仅能够校准例如直流电压，而且能够用来补偿交流电压的增益或频率。

所公开的技术也不受限于在电压探针上使用。配件设备可以是任何类型的换能器设备或者是要求电压、电流、功率等来操作的一般配件设备，诸如测量探针、测量探针适配器、有源滤波设备、探针校准固定装置、探针隔离配件等。

主机100可以是测试和测量仪器，诸如示波器、逻辑分析器、光谱分析器、或者具有用于接受配件设备的配件设备接口的类似这样的设备。

到配件头部104的控制器102的连接可以是如本领域技术人员所已知的有线、光纤或无线连接。如果DUT 106和配件头部104位于远程位置处，则可能必要的是具有无线连接。信号路径120,122和124中的任一个可以是如本领域技术人员所已知的有线或无线连接。

在一些实施例中，如图5中所示，并不需要控制器。也就是说，主机100直接连接到配件头部104。在该实施例中，主信号路径122直接连接到主机100。此外，来自配件头部的输出直接发送到主机100，而不是通过控制器。尽管图5被示出为具有光学传感器400，但是控制器也可以在图1和2中所示出的实施例中移除，并且校准/补偿单元108和来自配件头部104的输出可以直接发送到主机100。

如本文中所使用的术语“控制器”和“处理器”意图包括微处理器、微计算机、ASIC和专用硬件控制器。本发明的一个或多个方面可以体现在由一个或多个计算机（包括监控模块）或其它设备执行的计算机可使用数据和计算机可执行指令中，诸如在一个或多个程序模块中。一般地，程序模块包括例程、程序、对象、组件、数据结构等，其在由计算机或其它设备中的处理器执行时施行特定任务或实现特定抽象数据类型。计算机可执行指令可以存储在非暂时性计算机可读介质上，诸如硬盘、光学盘、可移动存储媒介、固态存储器、RAM等。如本领域技术人员将了解的，程序模块的功能性可以按照期望在各种实施例中进行组合或分布。此外，功能性可以整体地或部分地体现在固件或硬件等价物中，诸如集成电路、现场可编程门阵列（FPGA）等。特定数据结构可以用来更有效地实现本发明的一个或多个方面，并且这样的数据结构预期在本文所描述的计算机可执行指令和计算机可使用数据的范围内。

已经在其优选实施例中描述和说明了所公开的技术的原理，应当清楚的是，所公开的技术可以在布置和细节方面进行修改而不脱离这样的原理。我们要求保护落在所附权利要求的精神和范围内的所有修改和变型。

Claims (12)

1. 一种用于与测试和测量仪器一起使用的配件，包括：

输入，用来接收来自处于测试当中的设备的信号；

校准单元，被配置成应用在所述配件内部的校准或补偿信号；以及

输出，用来将来自处于测试当中的设备的信号或者校准或补偿信号输出到测试和测量仪器。

2. 权利要求1的配件，其中所述配件包括换能器。

3. 权利要求2的配件，其中所述换能器是电压探针或电流探针。

4. 权利要求1的配件，其中所述配件还包括开关，所述开关被配置成在测量操作期间将处于测试当中的设备的信号连接到所述配件的输出并且被配置成在校准操作期间将所述校准单元连接到所述配件的输出。

5. 权利要求1的配件，所述配件还包括光学电压传感器，其中所述输入连接到所述光学电压传感器的信号输入电极，并且所述校准单元连接到所述光学电压传感器的控制电极。

6. 权利要求1的配件，其中所述校准单元还被配置成在所述配件被附接到处于测试当中的设备时应用校准或补偿信号。

7. 权利要求1的配件，其中来自处于测试当中的设备的信号在测量操作期间从所述配件输出，并且来自所述校准单元的校准或补偿信号在校准操作期间从所述配件输出。

8. 一种用于校准根据权利要求1的配件的系统，所述系统包括测试和测量仪器。

9. 权利要求7的系统，还包括控制器。

10. 一种对包括主机、控制器和处于测试当中的设备的测量系统中的配件进行内部校准的方法，所述方法包括：

在测量操作期间经由配件测量来自处于测试当中的设备的信号；

将来自处于测试当中的设备的信号输出到所述主机；

在校准操作期间通过所述控制器将来自所述配件内部的校准单元的校准或补偿信号发送到所述主机；以及

基于在所述主机处所接收的校准或补偿信号而在所述主机处校准或补偿来自处于测试当中的设备的信号。

11. 权利要求8的方法，还包括经由开关在测量操作期间处于测试当中的设备与校准操作期间的校准下之间进行切换。

12. 权利要求8的方法，其中校准或补偿信号在所述配件被附接到处于测试当中的设备时被发送。