CN104764933B - 量测装置及其量测方法 - Google Patents

Abstract

一种量测装置及其量测方法，包括第一至第四边界元件、量测信号源、传感积分单元及处理单元。第一边界元件与第一信号通道的一端耦接于第一节点。第二边界元件耦接至第一信号通道的另一端。第三边界元件与第二信号通道的一端耦接于第二节点。第四边界元件耦接至第二信号通道的另一端。量测信号源产生脉波信号并输出至第一信号通道。传感积分单元传感响应于脉波信号的响应信号，并依据响应信号产生量测信号。处理单元在第一及第二电阻值分别与第三及第四电阻值相差大于一倍率时，依据量测信号产生第一信号通道所等效的电阻以及电抗值，或是在第一及第二电阻值分别等同于第三及第四电阻值时，依据量测信号产生第一及第二信号通道之间所等效的互抗值。

Description

量测装置及其量测方法

技术领域

本发明是有关于一种量测装置及其方法，且特别是有关于一种可量测信号通道所等效的电阻值、电抗值以及互抗值的量测装置及其方法。

背景技术

对于高速接口信号传输的通道，阻抗匹配与串音(cross-talk)干扰，是决定信号品质的两大要素。阻抗(impedance)与通道本身所含的电阻(R)/电感(L)/电容(C)值有绝对关系，且此R/L/C值亦为设计具良好传送及接收电路的依据。另外，串音干扰则和相邻通道间的互感(mutual inductance)及互容(mutual capacitance)密切相关。

现有技术中，若想得知信号通道的R/L/C值，通常需以时域反射分析仪(TimeDomain Reflectometer,TDR)进行量测。然而，TDR技术要求信号取样时间点精确，不仅实现上的成本较高，且TDR技术亦无法计算信号通道间的互感及互容值。

因此，如何提供一种可有效量测信号通道的电阻、电抗以及互抗值的量测装置及其方法，乃目前业界所致力的课题之一。

发明内容

本发明是有关于一种量测装置及其方法，借由调整设置于信号通道两侧的元件电阻值，即可量测信号通道所等效的电阻值、电抗值以及互抗值。

根据本发明的一方面，提出一种量测装置，用以量测信号通道所等效的电阻值以及电抗(reactance)值。量测装置包括第一边界元件、第二边界元件、第三边界元件、第四边界元件、量测信号源、传感积分单元以及处理单元。第一边界元件具有第一电阻值，用以与第一信号通道的一端耦接于第一节点。第二边界元件具有第二电阻值，用以耦接至第一信号通道的另一端。第三边界元件具有第三电阻值，用以与第二信号通道的一端耦接于第二节点。第四边界元件具有第四电阻值，用以耦接至第二信号通道的另一端。量测信号源用以产生脉波信号并输出至第一信号通道。传感积分单元用以自第一节点或第二节点传感响应于脉波信号的响应信号，并依据响应信号进行积分以产生量测信号。处理单元用以在(1)第一电阻值及第二电阻值分别与第三电阻值及第四电阻值相差大于一倍率时，依据量测信号产生第一信号通道所等效的电阻值以及电抗值，或是在(2)第一电阻值及第二电阻值分别实质上等同于第三电阻值及第四电阻值时，依据量测信号产生第一信号通道及第二信号通道之间所等效的互抗(mutual reactance)值。

根据本发明的另一方面，提出一种量测方法，用以量测信号通道所等效的电阻值以及电抗(reactance)值。量测方法包括以下步骤。首先，提供量测装置，量测装置包括第一边界元件、第二边界元件、第三边界元件、第四边界元件、量测信号源以及传感积分单元，第一边界元件具有第一电阻值，用以与第一信号通道的一端耦接于第一节点，第二边界元件具有第二电阻值，用以耦接至第一信号通道的另一端，第三边界元件具有第三电阻值，用以与第二信号通道的一端耦接于第二节点，第四边界元件具有第四电阻值，用以耦接至第二信号通道的另一端。接着，通过量测信号元产生脉波信号并输出至该第一信号通道。之后，通过传感积分单元自第一节点或第二节点传感响应于脉波信号的响应信号，并依据响应信号进行积分以产生量测信号。然后，在(1)第一电阻值及第二电阻值分别与第三电阻值及第四电阻值相差大于一倍率时，依据量测信号产生第一信号通道所等效的电阻值以及电抗值，或是在(2)第一电阻值及第二电阻值分别实质上等同于第三电阻值及第四电阻值时，依据量测信号产生第一信号通道及第二信号通道之间所等效的互抗(mutual reactance)值。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示依据本发明的一实施例的量测装置的方块图。

图2绘示依据本发明的另一实施例的量测装置的方块图。

图3绘示信号通道的等效电路示意图。

图4绘示脉波信号的示意图。

图5绘示图1的传感积分单元与相关周边元件的方块图。

图6绘示图5的积分电路的一例与相关周遭元件的方块图。

图7绘示图5的积分电路的另一例与相关周遭元件的方块图。

图8绘示图5的积分电路的另一例与周遭相关元件的方块图。

具体实施方式

以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并不会限缩本揭露欲保护的范围。此外，实施例中的附图省略不必要的元件，以清楚显示本发明的技术特点。

请参考图1，其绘示依据本发明的一实施例的量测装置100的方块图。量测装置100可量测信号通道所等效的电阻值以及电抗(reactance)值。量测装置100包括第一边界元件102、第二边界元件104、第三边界元件106、第四边界元件108、量测信号源110、传感积分单元112以及处理单元114。第一边界元件102具有第一电阻值R1，用以与第一信号通道CH1的一端耦接于第一节点N1。第二边界元件104具有第二电阻值R2，用以耦接至第一信号通道CH1的另一端。第三边界元件106具有第三电阻值R3，用以与第二信号通道CH2的一端耦接于第二节点N2。第四边界元件108具有第四电阻值R4，用以耦接至第二信号通道CH2的另一端。第一至第四边界元件102～108例如是电阻元件，像是传统电阻或可变电阻，其电阻值可依据所欲量测的信号通道参数不同而做对应的配置或调整。第一及第二信号通道CH1、CH2可以是信号线、电子元件或其它待测元件所形成的信号通道，其两端各别与一边界元件耦接。

量测信号源110用以产生脉波信号PS，并将其输出至第一信号通道CH1或第二信号通道CH2。举例来说，借由对多工器118的控制，可选择性地将脉波信号PS输出至第一信号通道CH1或第二信号通道CH1。量测信号源110例如是信号产生器或其它可产生脉波信号的装置。脉波信号PS例如是周期的脉波信号，像是周期方波信号。在本实施例中，是以第一信号通道CH1为量测自感(self-inductance)值、自容(self-capacitance)值的对象做说明，故配置量测信号源110输出脉波信号PS至第一信号通道CH1。但可以理解的是，本发明并不限于此。针对不同的待测信号通道，量测信号源110可对其输出脉波信号PS以进行量测。举例来说，当以第二信号通道CH2为量测自感值、自容值的对象时，量测信号源110是将脉波信号PS输出至第二信号通道CH2以进行量测。

传感积分单元112用以自第一节点N1或第二节点N2传感响应于脉波信号PS的响应信号RES，并依据响应信号RES进行积分以产生量测信号MS。在图1中，传感积分单元112是通过多工器116以选择自第一或第二节点N1、N2传感响应信号RES。但可以理解的是，本发明并不限于此。传感积分单元112亦可通过其他的电路实现以选择性地自第一或第二节点N1、N2传感响应信号RES。在本实施例中(以脉波信号PS输出至第一信号通道CH1为例)，当欲量测第一信号通道CH1所等效的电阻值或电抗值(包括自感值或自容值)，传感积分单元112是自第一节点N1传感响应信号RES以产生相应的量测信号MS。反之，当欲量测第一信号通道CH1对第二信号通道CH2所等效的互抗(mutual reactance)值，包括互感值(mutualinductance)或互容值(mutual capacitance)，传感积分单元112是自第二节点N2传感响应信号RES以产生相应的量测信号MS。

处理单元114用以在(1)第一电阻值R1及第二电阻值R2分别与第三电阻值R3及第四电阻值R4相差大于一倍率K时，依据量测信号MS产生第一信号通道CH1所等效的电阻值以及电抗值，或是在(2)第一电阻值R1及第二电阻值R2分别实质上等同于第三电阻值R3及第四电阻值R4时，依据量测信号MS产生第一信号通道CH1及第二信号通道CH2之间所等效的互抗值。上述的倍率K例如至少为10倍。

以K=100为例，当第一电阻值R1(例如1000欧姆)比第三电阻值R3(例如4欧姆)大于100倍以上，且第二电阻值R2(例如为开路)比第四电阻值R4(例如为短路)大于100倍以上，处理单元114即可依据量测信号MS产生第一信号通道CH1所等效的电阻值以及电容值。反之，当第一电阻值R1(例如4欧姆)比第三电阻值R3(例如1000欧姆)小于100倍以上，且第二电阻值R2(例如为短路)比第四电阻值R4(例如为开路)小于100倍以上，处理单元114即可依据量测信号MS产生第一信号通道CH1所等效的电阻值以及电感值。

另外，当第一电阻值R1(例如1000欧姆)与第三电阻值R3(例如1000欧姆)相同，且第二电阻值R2(例如为开路)与第四电阻值R4(例如为开路)相同，处理单元114即可依据量测信号MS产生第一信号通道CH1及第二信号通道CH2之间所等效的互容值。反之，当第一电阻值R1(例如4欧姆)与第三电阻值R3(例如4欧姆)相同且相对为小电阻(相对上例而言)，且第二电阻值R2(例如为短路)与第四电阻值R4(例如为短路)相同且相对为小电阻(相对上例而言)，处理单元114即可依据量测信号MS产生第一信号通道CH1所等效的互感值。

依据上述，本发明实施例的量测装置100借由适当地调整设置于信号通道两侧的元件电阻值，即可量测信号通道所等效的电阻值、电抗值以及多个信号通道间的互抗值。如此不仅可大幅降低量测所需的设备成本，更可在同一电路架构下测得信号通道的电抗及互抗值，以简化使用者的量测操作。

在图1的例子中，量测装置100仅针对第一及第二信号通道CH1、CH2进行量测。但可以理解的是，本发明并不限于此，本发明实施例的量测装置亦可针对两个以上信号通道进行自容值、互容值、自感值、互感值及电阻值的量测。兹以图2做进一步说明。

请参考图2，其绘示依据本发明的另一实施例的量测装置200的方块图。与前一实施例主要不同之处在于，量测装置200更可针对第三信号通道CH3及第四信号通道CH4进行量测。

如图2所示，量测装置200更包括第五边界元件202、第六边界元件204、第七边界元件206以及第八边界元件208。第五边界元件202具有第五电阻值R5，用以与第三信号通道CH3的一端耦接于第三节点N3。第六边界元件204，具有第六电阻值R6，用以耦接至第三信号通道CH3的另一端。第七边界元件206具有第七电阻值R7，用以与第四信号通道CH4的一端耦接于第四节点N4。第八边界元件208具有第八电阻值R7，用以与第四信号通道CH4的一端耦接于第四节点N4。第一信号通道CH1、第二信号通道CH2、第三信号通道CH3以及第四信号通道CH4为并行排列。且第一信号通道CH1与第三通道CH3之间至少以第二信号通道CH2间隔开来。

在本实施例中，量测信号源110可通过多工器210以选择将脉波信号PS输出至第一至第四信号通道CH1～CH4其中之一。以量测信号源110输出脉波信号PS至第一信号通道CH1为例，传感积分单元112可自第三节点N3传感响应于脉波信号PS的响应信号RES，并对此响应信号RES进行积分以产生量测信号MS。而处理单元114可依据此量测信号MS产生第一信号通道CH1与第三信号通道CH3之间所等效的互抗值。另一方面，传感积分单元112亦可自第四节点N4传感响应于脉波信号PS的响应信号RES，并对此响应信号RES进行积分以产生量测信号MS。而处理单元114可依据此量测信号MS产生第一信号通道CH1与第四信号通道CH4之间所等效的互抗值。

简单地说，本发明实施例的量测装置可通过选择撷取响应信号的节点，计算与此节点相对应的信号通道的电抗值(当此节点所对应的信号通道相同于脉波信号PS所输入的信号通道)或互抗值(当此节点所对应的信号通道相异于脉波信号PS所输入的信号通道)。

基于与前一实施例相同的量测机制，通过适当地配置第一至第八电阻值R1～R8，量测装置200可量测出信号通道的自容值、互容值、自感值以及互感值。以量测第一信号通道CH1的自容值为例，可配置第一至第八电阻值R1～R8如下表一所示：

CH4	R7	4欧姆	R8	短路或接近0欧姆
					CH1	R1	1000欧姆	R2	开路
CH2	R3	4欧姆	R4	短路或接近0欧姆
					CH3	R5	4欧姆	R6	短路或接近0欧姆

表一

由表一可看出，当欲量测第一信号通道CH1的自容值，可将第一信号通道CH1两侧的边界元件电阻值R1、R2设定为大于其他信号通道CH2～CH4的两侧边界元件电阻值。申请人研究发现，通过此配置，可降低第一信号通道CH1与其他信号通道CH2～CH4间的耦合效应，故可提升量测第一信号通道CH1自容值的准确度。

另外，以量测第一信号通道CH1对第四信号通道CH4之间的互容值为例，可配置第一至第八电阻值R1～R8如下表二所示：

CH4	R7	1000欧姆	R8	开路
					CH1	R1	1000欧姆	R2	开路
CH2	R3	4欧姆	R4	短路或接近0欧姆
					CH3	R5	4欧姆	R6	短路或接近0欧姆

表二

由表二可看出，当欲量测第一信号通道CH1对第四信号通道CH4之间的互容值，可将第一信号通道CH1与第四信号通道CH4两侧的边界元件电阻值R1、R2、R7、R8设定为大于其他信号通道CH2～CH3的两侧边界元件电阻值。同理，当欲量测第一信号通道CH1对第二信号通道CH2之间的互容值，或第一信号通道CH1对第三信号通道CH3之间的互容值，只需将第二信号通道CH2或第三信号通道CH3的两侧边界元件电阻值调整为与第一信号通道CH1的两侧边界元件电阻值相同，并调整剩余的信号通道(例如信号通道CH4)的两侧边界元件电阻值小于第一信号通道CH1的两侧边界元件电阻值即可。

另外，以量测第一信号通道CH1的自感值为例，可配置第一至第八电阻值R1～R8如下表三所示：

CH4	R7	1000欧姆	R8	开路
					CH1	R1	4欧姆	R2	短路或接近0欧姆
CH2	R3	1000欧姆	R4	开路
					CH3	R5	1000欧姆	R6	开路

表三

由表三可看出，当欲量测第一信号通道CH1的自感值，可将第一信号通道CH1两侧的边界元件电阻值R1、R2设定为小于其他信号通道CH2～CH4的两侧边界元件电阻值。申请人研究发现，通过此配置，可降低第一信号通道CH1与其他信号通道CH2～CH4间的耦合效应，故可提升量测第一信号通道CH1自感值的准确度。

另外，以量测第一信号通道CH1对第四信号通道CH4之间的互感值为例，可配置第一至第八电阻值R1～R8如下表四所示：

CH4	R7	4欧姆	R8	短路或接近0欧姆
					CH1	R1	4欧姆	R2	短路或接近0欧姆
CH2	R3	1000欧姆	R4	开路
					CH3	R5	1000欧姆	R6	开路

表四

由表四可看出，当欲量测第一信号通道CH1对第四信号通道CH4之间的互感值，可将第一信号通道CH1与第四信号通道CH4两侧的边界元件电阻值R1、R2、R7、R8设定为小于其他信号通道CH2～CH3的两侧边界元件电阻值。同理，当欲量测第一信号通道CH1对第二信号通道CH2之间的互感值，或第一信号通道CH1对第三信号通道CH3之间的互感值，只需将第二信号通道CH2或第三信号通道CH3的两侧边界元件电阻值调整为与第一信号通道CH1的两侧边界元件电阻值相同，并调整剩余的信号通道(例如信号通道CH4)的两侧边界元件电阻值大于第一信号通道CH1的两侧边界元件电阻值即可。

请参考图3，其绘示信号通道的等效电路300示意图。如图3所示，等效电路300至少包括等效电感L、等效电阻R以及等效电容C，而节点N及N’是信号通道的两端节点。其中，等效电感L与等效电阻R为串联，而等效电容C为并联。通过将前述例子所求得的信号通道自感值、电阻值以及自容值带入此等效电路300中进行计算，即可求得信号通道的等效阻抗值Z，以作为电路设计时的一设计指标。

请参考图4，其绘示脉波信号PS的示意图。脉波信号PS在周期T内具有第一期间T1以及第二期间T2。且脉波信号PS在第一期间T1内与第二期间T2内分别为第一电压电位VL1以及第二电压电位VL2。在本实施例中，第一期间T1内的第一电压电位VL1是大于第二期间T2内的第二电位VL2。申请人研究发现，基于电阻、电容以及电感元件的物理特性不同，在第一期间T1内所撷取的响应信号RES可用于计算信号通道所等效的电阻值、自感值以及互感值；在第二期间T2内所撷取的响应信号RES则可用于计算信号通道所等效的自容值或互容值。以下将作进一步说明。

请参考图5，其绘示图1的传感积分单元112与相关周边元件的方块图。传感积分单元112包括开关控制电路502以及积分电路504。开关控制电路502耦接至第一节点N1或第二节点N2(视所欲量测的信号通道参数而定)，用以选择性地输出相应于第一期间T1内的响应信号RES的第一传感信号SEN1或相应于第二期间T2内的响应信号RES的第二传感信号SEN2。举例来说，开关控制电路502具有一受控的开关元件(未绘示)，当此开关元件在第一期间T1内导通并在第二期间T2内断开，开关控制电路502是撷取第一期间T1内的响应信号RES并输出第一传感信号SEN1；反的，当此开关元件在第一期间T1内断开并在第二期间T2内导通，则开关控制电路502是撷取第二期间T2内的响应信号RES并输出第二传感信号SEN2。

积分电路504用以接收第一传感信号SEN1或第二传感信号SEN2，并依据所接收的第一传感信号SEN1或第二传感信号SEN2进行积分以产生量测信号MS。在本实施例中，第一传感信号SEN1是对应于信号通道所等效的电阻值、电感值(即自感值)以及互感值的计算，而第二传感信号SEN2是对应于信号通道所等效的电容值(即自容值)或互容值的计算。为帮助了解，以下通过不同例子说明如何产生信号通道所等效的电阻值、电感值、互感值、电容值以及互容值。

以第三电阻值R3大于K倍的第一电阻值R1，且第四电阻值R4大于K倍的第二电阻值R2(K为一正数)的配置为例(此例中脉波信号PS是输出至第一信号通道CH1)，当开关控制电路502依据来自第一节点N1的响应信号RES输出第一传感信号SEN1，且积分电路504依据第一传感信号SEN1进行积分以输出相应的量测信号MS，处理单元114即可依据此量测信号MS产生第一信号通道CH1所等效的电阻值以及电感值。

在本实施例中，处理单元114例如可依据一电阻计算公式产生第一信号通道CH1所等效的电阻值。此电阻计算公式为

其中，V1代表响应信号MS于第一期间T1的终点时所被截取的第一终点电压数据EV1与脉波信号PS的第二电压电位VL2的差值(即EV1-VL2)，R1代表第一电阻值，Vpp代表第一电压电位VL1与第二电压电位VL2的差值(即VL1-VL2)。

处理单元114亦可依据一电感计算公式产生第一信号通道CH1所等效的电感值。此电感计算公式为

其中，R1代表该第一电阻值，Int代表积分电路504所产生的量测信号MS的大小，N代表积分电路504对第一传感信号SEN1进行积分时所累积的总取样次数，V1代表响应信号MS于第一期间T1的终点时所被截取的第一终点电压数据EV1与脉波信号PS的第二电压电位VL2的差值(即EV1-VL2)，T代表脉波信号PS的周期，M代表大于1的正整数，Vpp代表第一电压电位VL1与第二电压电位VL2的差值。

另外，以第一电阻值R1(此例中约0至50欧姆)与第二电阻值R2分别等同于第三电阻值R3与第四电阻值R4，且第二电阻值R2接近短路为例(此例中脉波信号PS是输出至第一信号通道CH1)，当开关控制电路502依据来自第二节点N2的响应信号RES输出第一传感信号SEN1，且积分电路504依据第一传感信号SEN1进行积分以输出量测信号MS，处理单元114即可依据此量测信号MS产生第一信号通道CH1与第二信号通道CH2之间所等效的互感值。

在本实施例中，处理单元114例如可依据一互感计算公式产生第一信号通道CH1与第二信号通道CH2之间所等效的互感值。此互感计算公式为

其中，R1代表第一电阻值，R2代表第二电阻值，Int代表积分电路504所产生的量测信号MS的大小，N代表积分电路504对第一传感信号SEN1进行积分时所累积的总取样次数，V1代表响应信号RES在第一期间T1的终点时所被截取的第一终点电压数据EV1与脉波信号PS的第二电压电位VL2的差值(即EV1-VL2)，T代表脉波信号PS的周期，M代表大于1的正整数，Vpp代表第一电压电位VL1与第二电压电位VL2的差值。

又，假如第一终点电压数据EV1与脉波信号PS的第二电压电位VL2的差值趋近零(例如第一终点电压数据EV1与脉波信号PS的第二电压电位VL2的差值的绝对值小于等于0.005)，即前述的V1值，处理单元114则可依据另一互感计算公式产生第一信号通道CH1与第二信号通道CH2之间所等效的互感值。此互感计算公式为

其中，R2代表第二电阻值，Int代表积分电路504所产生的量测信号MS的大小，N代表积分电路504对第一传感信号SEN1进行积分时所累积的总取样次数，T代表脉波信号PS的周期，M代表大于1的正整数，Vpp代表第一电压电位VL1与第二电压电位VL2的差值。

另外，以第一电阻值大R1于K倍的第三电阻值R3，且第二电阻值R2大于K倍的第四电阻值R4(此例中脉波信号PS是输出至第一信号通道CH1)为例，当开关控制电路502依据来自第一节点N1的响应信号RES输出第二传感信号SEN2，且积分电路504依据第二传感信号SEN2进行积分以输出量测信号MS，处理单元114即可依据此量测信号MS产生第一信号通道CH1所等效的电容值。

在本实施例中，处理单元114例如可依据一电容计算公式产生第一信号通道CH1所等效的电容值。此电容计算公式为

其中，Int代表积分电路504所产生的量测信号MS的大小，T代表脉波信号PS的周期，M代表大于1的正整数，N代表积分电路504对第二传感信号SEN2进行积分时所累积的总取样次数，R1代表第一电阻值，Vpp代表第一电压电位VL1与第二电压电位VL2的差值。

另外，以第一电阻值R1与第二电阻值R2分别等同于第三电阻值R3与第四电阻值R4，且第二电阻值R2接近开路为例(此例中脉波信号PS是输出至第一信号通道CH1)，当开关控制电路502依据来自第二节点N2的响应信号RES输出第二传感信号SEN2，且积分电路504依据第二传感信号SEN2进行积分以输出量测信号MS，处理单元114即可依据此量测信号MS产生第一信号通道CH1与第二信号通道CH2之间所等效的互容值。

在本实施例中，处理单元114例如可依据一互容计算公式产生第一信号通道CH1与第二信号通道CH2之间所等效的互容值。此互容计算公式为

其中，Int代表积分电路504所产生的量测信号MS的大小，T代表脉波信号PS的周期，M代表大于1的正整数，N代表积分电路504对第二传感信号SEN2进行积分时所累积的总取样次数，R2代表该第二电阻值，Vpp代表第一电压电位VL1与第二电压电位VL2的差值。

请参考图6，其绘示图5的积分电路的一例与相关周遭元件的方块图。在此例中，积分电路604是以模拟方式来实现。积分电路604包括模拟积分器612以及模拟数字转换电路614。模拟积分器612耦接至开关控制电路502，用以自开关控制电路502接收第一传感信号SEN1或第二传感信号SEN2。并且对所接收的第一传感信号SEN1或第二传感信号SEN2进行积分以产生模拟积分结果IR。

模拟数字转换电路614耦接至模拟积分器612以及第一节点N1或第二节点N2，用以对模拟积分结果IR进行模拟数字转换以产生量测信号MS。并用以接收来自第一节点N1或第二节点N2的响应信号RES，以产生所接收的响应信号RES在第一期间T1的终点时的第一终点电压数据EV1，或在第二期间T2的终点时的第二终点电压数据EV2。简单地说，模拟数字转换电路614一方面用以产生量测信号MS，一方面用以撷取响应信号RES的第一终点电压数据EV1及/或第二终点电压数据EV2以供后续计算。

在此例中，处理单元114可依据此第一终点电压数据EV1决定(1)第一信号通道CH1所等效的电阻值及电感值，或(2)第一信号通道CH1与第二信号通道CH2之间所等效的互感值。处理单元114更可依据第二终点电压数据EV2决定(1)第一信号通道CH1所等效的电容值，或(2)第一信号通道CH1与第二信号通道CH2之间所等效的互容值。

请参考图7，其绘示图5的积分电路的另一例与周遭相关元件的方块图。在此例中，积分电路704是以数字方式来实现。如图7所示，积分电路704包括模拟数字转换电路712以及数字积分器714。模拟数字转换电路712耦接至开关控制电路502以及第一节点N1或第二节点N2，用以对所接收的响应信号RES进行模拟数字转换以输出数字响应信号MS_D至开关控制电路502。并产生所接收的响应信号RES在第一期间T1的终点时的第一终点电压数据EV1，或在第二期间T2的终点时的第二终点电压数据EV2。简单地说，模拟数字转换电路712一方面用以产生数字响应信号MS_D，一方面用以撷取响应信号RES的第一终点电压数据EV1及/或第二终点电压数据EV2以供后续计算。

数字积分器714耦接至开关控制电路502，用以自开关控制电路502接收第一传感信号SEN1或第二传感信号SEN2，并且对所接收的第一传感信号SEN1或第二传感信号SEN2进行积分以产生数字积分结果作为量测信号MS。

在此例中，处理单元114可依据第一终点电压数据EV1与积分结果决定(1)第一信号通道CH1所等效的电阻值及电感值，或(2)第一信号通道CH1与第二信号通道CH2之间所等效的互感值。处理单元114更可依据第二终点电压数据EV2与积分结果决定(1)第一信号通道CH1所等效的电容值，或(2)第一信号通道CH1与第二信号通道CH2之间所等效的互容值。

请参考图8，其绘示图5的积分电路的另一例与周遭相关元件的方块图。积分电路804包括模拟数字转换电路812以及数字积分器814。模拟数字转换电路812耦接至开关控制电路502，用以对第一传感信号SEN1或第二传感信号SEN2进行模拟数字转换以输出数字响应信号MS_D。其中，当开关控制电路502为开路时，模拟数字转换电路812的输出为数据“0”。此外，模拟数字转换电路812亦可产生响应信号RES在第一期间T1的终点时的第一终点电压数据EV1，或在第二期间T2的终点时的第二终点电压数据EV2。

数字积分器814耦接至模拟数字转换电路812，用以对数字响应信号MS_D进行积分以产生数字积分结果作为量测信号MS。

在此例中，处理单元114可依据第一终点电压数据EV1与数字积分结果决定(1)第一信号通道CH1所等效的电阻值及电感值，或(2)第一信号通道CH1与第二信号通道CH2之间所等效的互感值。处理单元114更可依据第二终点电压数据EV2与数字积分结果决定(1)第一信号通道CH1所等效的电容值，或(2)第一信号通道CH1与第二信号通道CH2之间所等效的互容值。

根据本发明的另一方面，提出一种量测方法，用以量测信号通道所等效的电阻值以及电抗(reactance)值。此量测方法包括以下步骤。首先，提供量测装置，量测装置包括第一边界元件、第二边界元件、第三边界元件、第四边界元件、量测信号源以及传感积分单元，第一边界元件具有第一电阻值，用以与第一信号通道的一端耦接于第一节点，第二边界元件具有第二电阻值，用以耦接至第一信号通道的另一端，第三边界元件具有第三电阻值，用以与第二信号通道的一端耦接于第二节点，第四边界元件具有第四电阻值，用以耦接至第二信号通道的另一端。接着，通过量测信号元产生脉波信号并输出至该第一信号通道。之后，通过传感积分单元自第一节点或第二节点传感响应于脉波信号的响应信号，并依据响应信号进行积分以产生量测信号。然后，在(1)第一电阻值及第二电阻值分别与第三电阻值及第四电阻值相差大于一倍率时，依据量测信号产生第一信号通道所等效的电阻值以及电抗值，或是在(2)第一电阻值及第二电阻值分别实质上等同于第三电阻值及第四电阻值时，依据量测信号产生第一信号通道及第二信号通道之间所等效的互抗(mutual reactance)值。

综上所述，本发明实施例的量测装置及其量测方法通过适当地调整设置于信号通道两侧的元件电阻值，即可量测信号通道所等效的电阻值、电抗值以及多个信号通道间的互抗值。如此不仅可大幅降低量测所需的设备成本，更可在同一电路架构下测得信号通道的电抗及互抗值，以简化使用者的量测操作。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (18)

1.一种量测装置，用以量测信号通道所等效的电阻值以及电抗值，该量测装置包括：

一第一边界元件，具有一第一电阻值，用以与一第一信号通道的一端耦接于一第一节点；

一第二边界元件，具有一第二电阻值，用以耦接至该第一信号通道的另一端；

一第三边界元件，具有一第三电阻值，用以与一第二信号通道的一端耦接于一第二节点；

一第四边界元件，具有一第四电阻值，用以耦接至该第二信号通道的另一端；

一量测信号源，用以产生一脉波信号并输出至该第一信号通道；

一传感积分单元，用以自该第一节点或该第二节点传感响应于该脉波信号的一响应信号，并依据该响应信号进行积分以产生一量测信号；以及

一处理单元，用以在(1)该第一电阻值与该第三电阻值相差大于一倍率并且该第二电阻值与该第四电阻值相差大于该倍率时，依据该量测信号产生该第一信号通道所等效的电阻值以及电抗值，或是在(2)该第一电阻值实质上等同于该第三电阻值并且该第二电阻值实质上等同于该第四电阻值时，依据该量测信号产生该第一信号通道与该第二信号通道之间所等效的互抗值。

2.如权利要求1所述的量测装置，其特征在于，该量测装置更包括：

一第五边界元件，具有一第五电阻值，用以与一第三信号通道的一端耦接于一第三节点；

一第六边界元件，具有一第六电阻值，用以耦接至该第三信号通道的另一端；

其中，该第一信号通道、该第二信号通道以及该第三信号通道为并行排列，且第一信号通道与该第三通道之间至少以该第二信号通道间隔开来，该传感积分单元更用以自该第三节点传感响应于该脉波信号的另一响应信号，并对该另一响应信号进行积分以产生一另一量测信号，该处理单元更用以依据该另一量测信号产生该第一信号通道与该第三信号通道之间所等效的互抗值。

3.如权利要求1所述的量测装置，其特征在于，该脉波信号在一周期内具有一第一期间以及一第二期间，该脉波信号在该第一期间内与该第二期间内分别为一第一电压电位以及一第二电压电位，该第一电压电位大于该第二电位，该传感积分单元包括：

一开关控制电路，耦接至该第一节点或该第二节点，用以选择性地输出相应于该第一期间内的该响应信号的一第一传感信号或相应于该第二期间内的该响应信号的一第二传感信号；以及

一积分电路，用以接收该第一传感信号或该第二传感信号，并依据所接收的该第一传感信号或该第二传感信号进行积分以产生该量测信号。

4.如权利要求3所述的量测装置，其特征在于，该积分电路包括：

一模拟积分器，耦接至该开关控制电路，用以自该开关控制电路接收该第一传感信号或该第二传感信号，并且对所接收的该第一传感信号或该第二传感信号进行积分以产生一模拟积分结果；以及

一模拟数字转换电路，耦接至该模拟积分器以及该第一节点或该第二节点，用以对该模拟积分结果进行模拟数字转换以产生该量测信号，并用以接收来自该第一节点或该第二节点的该响应信号，以产生所接收的该响应信号在该第一期间的终点时的一第一终点电压数据，或产生该响应信号在该第二期间的终点时的一第二终点电压数据；

其中，该处理单元依据该第一终点电压数据与该模拟积分结果决定(1)该第一信号通道所等效的电阻值及电感值，或(2)该第一信号通道与该第二信号通道之间所等效的互感值；该处理单元更依据该第二终点电压数据与该模拟积分结果决定(1)该第一信号通道所等效的电容值，或(2)该第一信号通道与该第二信号通道之间所等效的互容值。

5.如权利要求1所述的量测装置，其特征在于，该脉波信号在一周期内具有一第一期间以及一第二期间，该脉波信号在该第一期间内与该第二期间内分别为一第一电压电位以及一第二电压电位，该第一电压电位大于该第二电位，该传感积分单元包括：

一模拟数字转换电路，耦接至该第一节点或该第二节点，用以对所接收的该响应信号进行模拟数字转换以输出一数字响应信号，并产生所接收的该响应信号在该第一期间的终点时的一第一终点电压数据，或产生该响应信号在该第二期间的终点时的一第二终点电压数据；

一开关控制电路，耦接该模拟数字转换电路，用以接收该数字响应信号，并选择性地输出相应于该第一期间内的该数字响应信号的一第一传感信号或相应于该第二期间内的该数字响应信号的一第二传感信号；以及

一数字积分器，耦接至该开关控制电路，用以自该开关控制电路接收该第一传感信号或该第二传感信号，并且对所接收的该第一传感信号或该第二传感信号进行积分以产生一数字积分结果作为该量测信号；

其中，该处理单元依据该第一终点电压数据与该数字积分结果决定(1)该第一信号通道所等效的电阻值及电感值，或(2)该第一信号通道与该第二信号通道之间所等效的互感值；该处理单元更依据该第二终点电压数据与该数字积分结果决定(1)该第一信号通道所等效的电容值，或(2)该第一信号通道与该第二信号通道之间所等效的互容值。

6.如权利要求3所述的量测装置，其特征在于，该积分电路包括：

一模拟数字转换电路，耦接至该开关控制电路，用以对该第一传感信号或该第二传感信号进行模拟数字转换以输出一数字响应信号，并用以产生该响应信号在该第一期间的终点时的一第一终点电压数据，或产生该响应信号在该第二期间的终点时的一第二终点电压数据；以及

一数字积分器，耦接至该模拟数字转换电路，用以对所接收的该数字响应信号进行积分以产生一数字积分结果作为该量测信号；

其中，该处理单元依据该第一终点电压数据与该数字积分结果决定(1)该第一信号通道所等效的电阻值及电感值，或(2)该第一信号通道与该第二信号通道之间所等效的互感值；该处理单元更依据该第二终点电压数据与该数字积分结果决定(1)该第一信号通道所等效的电容值，或(2)该第一信号通道与该第二信号通道之间所等效的互容值。

7.如权利要求3所述的量测装置，其特征在于，该第三电阻值大于K倍的该第一电阻值，且该第四电阻值大于K倍的该第二电阻值，K为一正数，当该开关控制电路依据来自该第一节点的该响应信号输出该第一传感信号，且该积分电路依据该第一传感信号进行积分以输出该量测信号，该处理单元是依据该量测信号产生该第一信号通道所等效的电阻值以及电感值。

8.如权利要求7所述的量测装置，其特征在于，该处理单元依据一电阻计算公式产生该第一信号通道所等效的电阻值，该电阻计算公式是

<mfrac> <mrow> <mi>V</mi> <mn>1</mn> <mo>&amp;times;</mo> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>V</mi> <mi>p</mi> <mi>p</mi> <mo>-</mo> <mi>V</mi> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac>

其中，V1代表该响应信号在该第一期间的终点时所被截取的一第一终点电压数据与该脉波信号的该第二电压电位的差值，R1代表该第一电阻值，Vpp代表该第一电压电位与该第二电压电位的差值。

9.如权利要求3所述的量测装置，其特征在于，该第一电阻值实质上等同于该第三电阻值并且该第二电阻值实质上等同于该第四电阻值，且该第二电阻值为短路，当该开关控制电路依据来自该第二节点的该响应信号输出该第一传感信号，且该积分电路依据该第一传感信号进行积分以输出该量测信号，该处理单元是依据该量测信号产生该第一信号通道与该第二信号通道之间所等效的互感值。

10.如权利要求3所述的量测装置，其特征在于，该第一电阻值大于K倍的该第三电阻值，该第二电阻值大于K倍的该第四电阻值，K为一正数，当该开关控制电路依据来自该第一节点的该响应信号输出该第二传感信号，且该积分电路依据该第二传感信号进行积分以输出该量测信号，该处理单元是依据该量测信号产生该第一信号通道所等效的电容值。

11.如权利要求3所述的量测装置，其特征在于，该第一电阻值与该第二电阻值分别等同于该第三电阻值与该第四电阻值，且该第二电阻值接近开路，当该开关控制电路依据来自该第二节点的该量测信号输出该第二传感信号，且该积分电路依据该第二传感信号进行积分以输出该量测信号，该处理单元是依据该量测信号产生该第一信号通道与该第二信号通道之间所等效的互容值。

12.如权利要求1所述的量测装置，其特征在于，该倍率大约为10倍。

13.一种量测方法，用以量测信号通道所等效的电阻值以及电抗值，该量测方法包括：

提供一量测装置，该量测装置包括一第一边界元件、一第二边界元件、一第三边界元件、一第四边界元件、一量测信号源以及一传感积分单元，该第一边界元件具有一第一电阻值，用以与一第一信号通道的一端耦接于一第一节点，该第二边界元件具有一第二电阻值，用以耦接至该第一信号通道的另一端，该第三边界元件具有一第三电阻值，用以与一第二信号通道的一端耦接于一第二节点，该第四边界元件具有一第四电阻值，用以耦接至该第二信号通道的另一端；

通过该量测信号源产生一脉波信号并输出至该第一信号通道；

通过该传感积分单元，自该第一节点或该第二节点传感响应于该脉波信号的一响应信号，并依据该响应信号进行积分以产生一量测信号；以及

在(1)该第一电阻值与该第三电阻值相差大于一倍率并且该第二电阻值与该第四电阻值相差大于该倍率时，依据该量测信号产生该第一信号通道所等效的电阻值以及电抗值，或是在(2)该第一电阻值实质上等同于该第三电阻值并且该第二电阻值实质上等同于该第四电阻值时，依据该量测信号产生该第一信号通道与该第二信号通道之间所等效的互抗值。

14.如权利要求13所述的量测方法，其特征在于，该脉波信号在一周期内具有一第一期间以及一第二期间，该脉波信号在该第一期间内与该第二期间分别为一第一电压电位以及一第二电压电位，该第一电压电位大于该第二电位，该产生该量测信号的步骤更包括：

选择性地输出相应于该第一期间内的该响应信号的一第一传感信号或相应于该第二期间内的该响应信号的一第二传感信号；以及

接收该第一传感信号或该第二传感信号，并依据所接收的该第一传感信号或该第二传感信号进行积分以产生该量测信号。

15.如权利要求14所述的量测方法，其特征在于，该第三电阻值大于K倍的该第一电阻值，且该第四电阻值大于K倍的该第二电阻值，K为一正数，该方法更包括：

依据来自该第一节点的该响应信号输出该第一传感信号；

依据该第一传感信号进行积分以输出该量测信号；以及

依据该量测信号产生该第一信号通道所等效的电阻值以及电感值。

16.如权利要求14所述的量测方法，其特征在于，该第一电阻值实质上等同于该第三电阻值并且该第二电阻值实质上等同于该第四电阻值，且该第二电阻值为短路，该方法更包括：

依据来自该第二节点的该响应信号输出该第一传感信号；

依据该第一传感信号进行积分以输出该量测信号；以及

依据该量测信号产生该第一信号通道与该第二信号通道之间所等效的互感值。

17.如权利要求14所述的量测方法，其特征在于，该第一电阻值大于K倍的该第三电阻值，该第二电阻值大于K倍的该第四电阻值，K为一正数，该方法更包括：

依据来自该第一节点的该响应信号输出该第二传感信号；

依据该第二传感信号进行积分以输出该量测信号；以及

依据该量测信号产生该第一信号通道所等效的电容值。

18.如权利要求14所述的量测方法，其特征在于，该第一电阻值实质上等同于该第三电阻值并且该第二电阻值实质上等同于该第四电阻值，且该第二电阻值接近开路，该方法更包括：

依据来自该第二节点的该响应信号输出该第二传感信号；

依据该第二传感信号进行积分以输出该量测信号；以及

依据该量测信号产生该第一信号通道与该第二信号通道之间所等效的互容值。