CN107490713B - 电压发生单元的检测电路及检测方法 - Google Patents

电压发生单元的检测电路及检测方法 Download PDF

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Abstract

一种电压发生单元的检测电路及检测方法，检测电路包括：可控电压源，适于生成可变电压；第一分压电路，其分压节点耦接电压发生单元的输出端，其输入端耦接可控电压源的输出端；和第一分压电路内部电路结构相同的第二分压电路，其输入端耦接可控电压源的输出端；检测方法包括：控制可控电压源在第一和第二分压电路的输入端分别施加可变电压，并分别检测流经二者输入端的电流，以分别得到第一和第二电压电流关系；确定第一和第二电压电流关系的交叉点；根据第二分压电路的内部电路结构确定第二分压电路的分压关系，根据分压关系和交叉点的电压计算得到电压发生单元的输出端的电压。本发明可以检测弱驱动能力的电压发生单元输出的电压，有普适性。

Description

电压发生单元的检测电路及检测方法
技术领域
本发明涉及低功耗设备检测领域，特别涉及一种电压发生单元的检测电路及检测方法。
背景技术
在电子设备中，对电压发生单元输出的电压幅度的检测是一种最为常见的测试需求。众多的专利文献公开了对电压幅度的检测方案。例如，专利文献EP19950306854中公开一种模拟信号检测系统，采用多路复用器(Multiplexer，MUX)切换被测模拟信号并将切换得到的信号作为被测电压，并采用两个电压比较器(第一电压比较器和第二电压比较器)对所述被测电压的上限值和下限值进行比较和测量；其中，所述第一电压比较器的两个输入端输入有第一参考电压和所述被测电压，所述第二电压比较器的两个输入端输入有第二参考电压和所述被测电压，将两个电压比较器所输出的比较结果传输至数字逻辑电路以判断所述被测电压的幅度。其中，所述第一参考电压和所述第二参考电压由数模转换器(Digital to Analog Converter，DAC)提供。再例如，专利文献US6653827也公开了一种模拟信号检测系统。所述模拟信号检测系统对模拟信号的测量方法与专利文献EP19950306854公开的内容相类似，其中，所述第一参考电压和所述第二参考电压由外部输入的参考电压源提供。
然而，随着基于互联网技术的物联网技术的不断演进，产品的低功耗特性显得越来越重要。以可穿戴式电子设备为例，其产品功耗极低。在低功耗产品的设计中，其内部的电压发生单元的输出端的驱动能力极低，输出的驱动电流微乎其微，这对所述电压发生单元的输出端输出的被测电压的幅度测试带来了较大的困难。一般而言，可以采用例如示波器等电子测试设备对其内部的电压发生单元的输出电压进行测试时，如果所述电子测试设备的输入阻抗较低，则会导致所述电压发生单元所输出的驱动电流产生严重变化，从而严重影响所述电压发生单元输出的电压值使得测量不准确，甚至导致测试失败。
因此，在现有技术中，低功耗产品中的电压发生单元的驱动电流弱，对电子测试设备的要求较为严苛，很难对具有弱驱动能力的电压发生单元所输出的电压进行检测。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何对具有弱驱动能力的电压发生单元所输出的电压进行检测。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种电压发生单元的检测电路，所述电压发生单元的输出端输出的驱动电流低于10nA；所述检测电路包括：可控电压源，适于生成可变电压，并经由所述可控电压源的输出端输出；第一分压电路，所述第一分压电路的分压节点耦接所述电压发生单元的输出端，所述第一分压电路的输入端耦接所述可控电压源的输出端；第二分压电路，所述第二分压电路的输入端耦接所述可控电压源的输出端，所述第二分压电路和第一分压电路的内部电路结构相同。
可选地，所述第一分压电路包括：第一阻抗，所述第一阻抗的第一端耦接所述第一分压电路的输入端；第二阻抗，所述第二阻抗的第一端耦接所述第一阻抗的第二端和所述第一分压电路的分压节点，所述第二阻抗的第二端接地。
所述第二分压电路包括：第三阻抗，所述第三阻抗的第一端耦接所述第二分压电路的输入端；第四阻抗，所述第四阻抗的第一端耦接所述第三阻抗的第二端，所述第四阻抗的第二端接地；其中，所述第三阻抗的阻值等于所述第一阻抗的阻值，所述第四阻抗的阻值等于所述第二阻抗的阻值。
可选地，所述第一阻抗为一个或者多个电阻或MOS管。
可选地，所述第二阻抗为一个或者多个电阻或MOS管。
可选地，所述电压发生单元设置于物联网设备中。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种基于以上任一项所述的检测电路的电压发生单元的检测方法，所述检测方法包括：控制所述可控电压源在所述第一分压电路和第二分压电路的输入端分别施加所述可变电压，并分别检测流经所述第一分压电路的输入端和第二分压电路的输入端的电流，以分别得到第一电压电流关系和第二电压电流关系；确定所述第一电压电流关系和第二电压电流关系的交叉点；根据所述第二分压电路的内部电路结构确定所述第二分压电路的分压关系，并根据所述分压关系和所述交叉点的电压计算得到所述电压发生单元的输出端的电压。
可选地，所述可变电压是按照预设的电压梯度，并按照幅度顺序递增或递减的。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明实施例提供一种电压发生单元的检测电路，所述检测电路可以包括：可控电压源、第一分压电路和第二分压电路；所述可控电压源适于生成可变电压，并经由所述可控电压源的输出端输出；所述第一分压电路的分压节点耦接所述电压发生单元的输出端，所述第一分压电路的输入端耦接所述可控电压源的输出端；所述第二分压电路的输入端耦接所述可控电压源的输出端，所述第二分压电路和第一分压电路的内部电路结构相同，在对电压发生单元进行测试时，可以将第一分压电路作为测试组电路，将第二分压电路作为对照组电路，当所述可变电压变化时，可以通过检测所述可变电压，以及流经所述第一分压电路的输入端和第二分压电路的输入端的电流，得到两组电压电流关系，确定两组电压电流关系的交叉点，再根据交叉点对应的可变电压的电压值计算第二分压电路的分压点的电压，计算得到的电压即可以作为所述电压发生单元的输出端的电压。其中，所述电压发生单元的输出端输出的驱动电流低于10nA，因此，所述检测电路适用于低功耗产品中驱动电流较弱的电压发生单元的输出电压的检测。
进一步而言，本实施例还提供一种基于所述检测电路的检测方法，所述检测方法可以包括：控制所述可控电压源在所述第一分压电路和第二分压电路的输入端分别施加可变电压，并分别检测流经所述第一分压电路的输入端和第二分压电路的输入端的电流，以分别得到第一电压电流关系和第二电压电流关系；确定所述第一电压电流关系和第二电压电流关系的交叉点；根据所述第二分压电路的内部电路结构确定所述第二分压电路的分压关系，并根据所述分压关系和所述交叉点的电压计算得到所述电压发生单元的输出端的电压。本实施例的检测方法可以克服电压发生单元的驱动电流很弱时对电子测试设备的严苛要求，易于实施，并具有普适性。
附图说明
图1是本发明实施例一种电压发生单元的检测电路的电路图；
图2是本发明实施例一种基于检测电路100的电压发生单元的检测方法的流程图；
图3是本发明实施例电压发生单元的检测方法的测试效果示意图。
具体实施方式
如背景技术部分所述，在现有技术中，低功耗产品中的电压发生单元的驱动电流弱，对电子测试设备的要求较为严苛，很难对具有弱驱动能力的电压发生单元所输出的电压进行检测。
针对以上技术问题，本发明实施例提供一种适用于低功耗产品中驱动电流较弱的电压发生单元输出的电压的检测电路，检测电路可以包括：可控电压源、第一分压电路和第二分压电路，并且，本发明还提供一种基于所述检测电路的电压发生单元的检测方法，通过改变可控电压源输出的电压值，对两组分压电路进行相同的电压扫描，其中的第一分压电路的分压节点接收所述电压发生单元的输出端的电压，通过检测在电压扫描时可控电压源输出的电压值，以及在电压扫描过程中，对于两组分压电路，可控电压源输出的电流值，可以通过当两组电压电流关系具有交叠时，两组分压电路的分压节点的电压相同的方式计算并确定所述电压发生单元输出的电压。所述检测方法易于实施，并具有普适性。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1是本发明实施例一种电压发生单元的检测电路的电路图。下面结合图1对所述检测电路的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例电压发生单元100的检测电路可以包括：可控电压源10、第一分压电路20和第二分压电路30。
所述可控电压源10适于生成可变电压VDD，并经由所述可控电压源10的输出端输出。
所述第一分压电路20的分压节点(图未示)耦接所述电压发生单元100的输出端，所述第一分压电路20的输入端耦接所述可控电压源10的输出端。
所述第二分压电路30的输入端耦接所述可控电压源10的输出端，所述第二分压电路30和第一分压电路20的内部电路结构相同。
进一步而言，本发明实施例的检测电路可以采用了一种分压平衡的方法对所述电压发生单元100的输出端的电压Vin进行测量。由于所述第一分压电路20和第二分压电路30的内部电路结构相同，则可将两组分压电路作为同条件下的对照电路，在第一分压电路20的分压节点接收所述电压发生单元100的输出端的电压Vin的情况下，可以通过对两组分压电路进行相同条件下的电压扫描，通过检测在电压扫描时可控电压源10输出的可变电压VDD，以及在电压扫描过程中，可控电压源10输出的电流值。由于所述电压发生单元100的输出端的电压Vin，在相同条件下的电压扫描时，在两组分压电路上，所述可控电压源10输出的电流不同，那么，所形成的两组电压电流关系将具有交叠，所得到的交叉点所对应的两个电路的分压点的电压也是相同的，从而可以得到检测结果。
其中，所述电压发生单元100的输出端输出的驱动电流低于10nA，具有较弱的驱动能力，因此本发明实施例的检测电路适用于低功耗产品。
具体地，所述电压发生单元100可以是物联网设备中的带隙基准源(bandgap)或者所述带隙基准源以外的电压发生电路。
在具体实施中，可以通过控制电路(图未示)控制所述可控电压源10输出所述可变电压VDD，并且，可以控制所述可控电压源10按照预设的电压梯度，并按照幅度顺序递增或递减。
在具体实施中，还可以采用信号发生器作为所述可控电压源10，并由所述信号发生器内部的控制电路控制输出所述可变电压VDD，还可以对所述可变电压VDD进行检测；其中，所述信号发生器可以是安捷伦33120A或者吉时利2920A等。
在具体实施中，所述第一分压电路20可以包括：第一阻抗R1和第二阻抗R2。
所述第一阻抗R1的第一端耦接所述第一分压电路20的输入端；所述第二阻抗R2的第一端耦接所述第一阻抗R1的第二端和所述第一分压电路20的分压节点，所述第二阻抗R2的第二端接地VSS。
在具体实施中，所述第二分压电路30可以包括：第三阻抗R3和第四阻抗R4。
所述第三阻抗R3的第一端耦接所述第二分压电路30的输入端；所述第四阻抗R4的第一端耦接所述第三阻抗R3的第二端，所述第四阻抗R4的第二端接地VSS。
其中，所述第三阻抗R3的阻值等于所述第一阻抗R1的阻值，所述第四阻抗R4的阻值等于所述第二阻抗R2的阻值，以使得所述第一分压电路20与第二分压电路30的内部电路结构完全相同，以满足测试的单一变量原则。
在具体实施中，所述第一阻抗R1可以为一个或者多个电阻或MOS管，所述第二阻抗R2也可以为一个或者多个电阻或MOS管，所述第三阻抗R3和第四阻抗R4同理。如本领域技术人员所熟知，阻抗可以由多种元件和/或电路实现，因此本实施例不进行特殊限制。
本发明实施例的检测电路以所述第一阻抗R1、第二阻抗R2、第三阻抗R3以及第四阻抗R4为电阻作为举例，并在图1中以电阻的形式对第一至第四阻抗R1、R2、R3、R4进行示意。具体地，所述第一阻抗R1与第二阻抗R2的电阻比可以为2:1，或者其他比值，同理，第三阻抗R3和第四阻抗R4的电阻比可以为2:1，或者其他比值，本实施例不进行特殊限制。
在本发明实施例中，所述电压发生单元100的功耗较低，且其输出的驱动电流较弱，所述电压发生单元100可以设置于物联网设备中。具体地，所述物联网设备可以是智能家居设备，也可以是可穿戴设备。
图2是本发明实施例一种基于检测电路200的电压发生单元100的检测方法的流程图。图3是本发明实施例电压发生单元100的检测方法的测试效果示意图。
下面结合图1、图2和图3对本发明实施例的检测方法进行详细说明。
所述电压发生单元100的输出端输出的驱动电流低于10nA。所述检测方法可以包括依次执行的步骤S101至步骤S103。
其中，步骤S101，控制所述可控电压源10在所述第一分压电路20和第二分压电路30的输入端分别施加所述可变电压VDD，并分别检测流经所述第一分压电路20的输入端和第二分压电路30的输入端的电流，以分别得到第一电压电流关系和第二电压电流关系。
步骤S102，确定所述第一电压电流关系和第二电压电流关系的交叉点A。
步骤S103，根据所述第二分压电路30的内部电路结构确定所述第二分压电路30的分压关系，并根据所述分压关系和所述交叉点A的电压Uc计算得到所述电压发生单元100的输出端的电压。
具体地，可以控制所述可控电压源10按照预设的电压梯度，并按照幅度顺序递增或递减输出所述可变电压VDD。
在所述步骤S101中，可以在采用信号发生器作为所述可控电压源10的同时，直接采用信号发生器对所述可变电压VDD，以及流经所述第一分压电路20的输入端和第二分压电路30的输入端的电流进行检测，并在信号发生器中对检测到的电压和电流值进行存储，再进行数据的读出与分析。
本发明实施例的检测方法以所述检测电路为基础，可以将所述第一分压电路20和第二分压电路30分别作为测试组电路和对照组电路，以保证测试的准确性。
在所述步骤S102中，可以通过绘示所述第一电压电流关系和第二电压电流关系的曲线，来确定二者的交叉点A。
在所述步骤S103中，在交叉点A以外的曲线的其他部分，第一分压电路20中的第一阻抗R1和第二阻抗R2上所流经的电流不同，当且仅当所述第一电压电流关系和第二电压电流关系所形成的曲线交叉时，第一分压电路20中的第一阻抗R1和第二阻抗R2上所流经的电流相同，并且与所述第二分压电路30中的第三阻抗R3和第四阻抗R4所流经的电流值相等，此时，所述可控电流源输出的可变电压VDD的值使得第一分压电路20和第二分压电路30的分压点的电压相等。
在对检测结果进行计算时，可以先根据第三阻抗R3和第四阻抗R4的阻抗值得到第二分压电路30的分压比，再根据第二分压电路30的分压比和所述交叉点A对应的可控电流源输出的可变电压VDD的值Uc，计算出检测结果，即所述电压发生单元100的输出端的电压Vin的电压值。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种电压发生单元的检测电路，其特征在于，所述电压发生单元的输出端输出的驱动电流低于10nA；所述检测电路包括：
可控电压源，适于生成可变电压，并经由所述可控电压源的输出端输出；
第一分压电路，所述第一分压电路的分压节点耦接所述电压发生单元的输出端，所述第一分压电路的输入端耦接所述可控电压源的输出端；
第二分压电路，所述第二分压电路的输入端耦接所述可控电压源的输出端，所述第二分压电路和第一分压电路的内部电路结构相同；
所述第一分压电路包括：
第一阻抗，所述第一阻抗的第一端耦接所述第一分压电路的输入端；
第二阻抗，所述第二阻抗的第一端耦接所述第一阻抗的第二端和所述第一分压电路的分压节点，所述第二阻抗的第二端接地；
所述第二分压电路包括：
第三阻抗，所述第三阻抗的第一端耦接所述第二分压电路的输入端；
第四阻抗，所述第四阻抗的第一端耦接所述第三阻抗的第二端，所述第四阻抗的第二端接地；
其中，所述第三阻抗的阻值等于所述第一阻抗的阻值，所述第四阻抗的阻值等于所述第二阻抗的阻值；
基于所述检测电路的电压发生单元的检测方法包括：控制所述可控电压源在所述第一分压电路和第二分压电路的输入端分别施加所述可变电压，并分别检测流经所述第一分压电路的输入端和第二分压电路的输入端的电流，以分别得到第一电压电流关系和第二电压电流关系；
通过绘制所述第一电压电流关系和第二电压电流关系的曲线，确定二者的交叉点，并根据所述第二分压电路的内部电路结构确定所述第二分压电路的分压关系，根据所述分压关系和所述交叉点的电压计算得到所述电压发生单元的输出端的电压。
2.根据权利要求1所述的电压发生单元的检测电路，其特征在于，所述第一阻抗为一个或者多个电阻或MOS管。
3.根据权利要求1所述的电压发生单元的检测电路，其特征在于，所述第二阻抗为一个或者多个电阻或MOS管。
4.根据权利要求1至3任一项所述的电压发生单元的检测电路，其特征在于，所述电压发生单元设置于物联网设备中。
5.根据权利要求1所述的电压发生单元的检测电路，其特征在于，所述可变电压是按照预设的电压梯度，并按照幅度顺序递增或递减的。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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