CN1090052A - 电路内的测试装置 - Google Patents

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Abstract

一种电路内部测试装置包括提供恒定电压的恒 压源，根据来自恒压源的恒定电压输出恒定电流的电 流放大电路，用于传送来自电流放大电路的恒定电流 的开关，对由开关传送的恒定电流进行反相放大的相 反放大器，一个继电器电路用于传送由反相放大器反 相放大后的恒定电流，一个测试板，电容器被插入该 测试板中并且用继电器电路所传送的恒定电流按照 预定时间周期对其充电，一个电压跟随器放大电容器 上的充电电压，以免该充电电压通过电容器的内电阻 被放电，一个比较电路把电容器上的充电电压分别与 一个基准电压比较，从而测出电容器的电容，并且根 据测得的电容识出反向插入的电容器。

Description

本发明主要涉及一种电路内的测试装置，特别是一种对反向插入一块PCB板的电容器进行检测的电路内部测试装置，从而防止电路的故障操作。
图1中示出了一种惯用的电路内部测试装置的方框图。如图所示的惯用的电路内部测试电路包括一个用于提供恒定电流I1的恒流源，一个继电器电路2用于从恒流源1传送恒定电流I1，以及一个测试板3。把电容器C1和C2插入测试板3并且用通过继电器电路2传送的恒定电流I1充电。
在这种惯用的电路内部测试装置中设有一个电压跟随器4，用于放大电容器C1和C2上的充电电压V1和V2，以防止充电电压V1和V2随着继电器电路2的状态通过电容器C1和C2的内电阻放电。
这种惯用的电路内部测试装置还包括一个放大器5，用于放大电压跟随器4的输出电压，一个采样保持器6用于以预定的周期对放大器5的输出电压进行采样并保持该采样电压，一个模/数（A/D）转换器7把采样/保持器6的输出电压转换成数字信号，以及一个微处理器8响应来自A/D转换器7的数字信号，用于确定电容器C1和C2的电容。
继电器电路2包括用于把来自恒流源1的恒定电流I1传送到电容器C1和C2，以及继电器RY2和RY′ 2，用于把由继电器RY1传送的恒定电流I1转换到电容器C1和C2上，用恒定电流I1对电容器C1和C2充电。
以下描述具有上述结构的惯用的电路内部测试装置的操作方式。
首先说明对正常地插入测试板3的电容器C1确定其电容的操作。
由恒流源1提供恒定电流I1，并且接通继电器电路2中的继电器RY1和RY2。此时，来自恒流源1的恒定流I1通过继电器RY1被传送给测试板3上的电容器C1。由此传送的恒定电流I1以预定的时间周期时电容器C1充电。电容器C1上的充电电压V1可以由下式表示：
V1＝（I1×T）/C1
在电容器C1充电完成时关断继电器电路2中的继电器RY1，并且用电压跟随器4放大电容器C1上的充电电压V1。电压跟随器4的输出电压被放大器5按预定等级放大并且接着提供给采样/保持器6。采样/保持器6以预定的周期对放大器5的输出电压采样并且保持采样电压。
采样/保持器6的输出电压由A/D转换器7转换成数字信号，然后提供给微处理器8。微处理器8响应来自A/D转换器7的数字信号，确定电容器C1的电容。
接着说明对反向插入测试板3的电容器C2确定其电容的操作方式。
与用于确定电容器C1的电容时的操作方式类似，由恒流源1提供恒定电流I1，并且接通继电器电路2中的继电器RY1和RY′ 2。其结果是，来自恒流源1的恒定电流I1通过继电器RY1被传送到插入测试板3的电容器2。被传送的恒定电流I1以预定的时间周期对电容器C2充电。电容器C2上的充电电压V2可以由下式表示：
V2＝（I1×T）/C2
在电容器C2充电完成时，关断继电器电路2中的继电器RY1，并且由电压跟随器4放大电容器C2上的充电电压V2。电压跟随器4的输出电压由放大器5按预定的等级放大，然后再提供给采样/保持器6。采样/保持器6以预定的周期对放大器5的输出电压采样并且保持该采样电压。
A/D转换器7把采样/保持器6的输出电压转换成数字信号并且提供给微处理器8。微处理器8响应来自A/D转换器7的数字信号，从而确定电容器C2的电容。
然而，惯用的电路内部测试电有一个缺点，那就是说，无论电容器是正常还是反向地插在测试板中，都只能测出电容器（例如电解电容器）的电容。如果电路在电容器维持其反向插入状态的情况下被长时间地操作，就可能导致电路中元件的损坏，由此造成电路的错误操作。电路的错误操作对相关的设备会造成很坏的影响。
因此，本发明就是针对上述问题而提出的，并且本发明的一个目的就是提供一种电路内部测试装置，其中对电容器上的充电电压进行检测，从而可以对正常和反向插入PCB板的电容器进行检测，以便防止电路的错误操作。
按照本发明，可以由一个电路内部测试装置实现上述和其他的目的，该装置包括用于提供恒定电压的恒压装置，根据来自上述恒压装置的恒定电压输出一个恒定电流的电流放大装置;用于传送来自上述电流放大装置的恒定电流的切换装置;用于对上述切换装置所传送的恒定电流进行反相放大装置反相放大装置;用于传送由上述反相放大装置反相放大后的恒定电流的继电器装置;一个测试板，电容器被插在上述测试板上并且以预定的时间周期用上述继电器装置所传送的恒定电流充电;电压跟随装置，用于放大电容器上的充电电压，以防该充电电压通过电容器的内电阻放电;比较装置，用于把电容器上的充电电压分别与一个基准电压比较，从而确定电容器的电容，并且根据测得的电容检测出反向插入的电容器;缓冲装置用于寄存来自上述比较装置的输出信号;以及控制装置响应于来自上述缓冲装置的输出信号，用于确定电容器电容以及反向插入状态。
通过以下结合附图的详细描述可以更清楚地了解本发明的上述及其他目的，特征和优点，其中：
图1是一种惯用的电路内部测试装置的方框图。
图2是按照本发明的电路内部测试装置的方框图，以及
图3是用于说明图2所示电路内部测试装置的操作方式的一个流程图。
参见图2，图中示出了按照本发明的电路内部测试装置的一个框图。如图所示，这一电路内部测试装置包括一个恒压源10用于提供恒定电压VC1和VC2，一个电流放大电路20用于按照来自恒压源10的恒定电压VC1和VC2输出恒定电流I1，一个开关30用于传送来自电流放大电路20的恒定电流I1，一个反相放大器40用于反相放大由开关30传送的恒定电流I1，一个继电器电路50用于传送的由反相放大器40反相放大的恒定电流1，以及一个测试板60。电容器C10和C20被插入测试板60，并且按预定的周期用来自继电器电路50的恒定电流I1充电。
在该电路内部测试装置中设有一个电压跟随器70，用于放大电容器C10和C20上的充电电压V1和V2，以防止充电电压V1和V2通过电容器C10和C20的内电阻而放电。
在电路内部测试装置中还有一个比较电路80，用于把电容器C10和C20上的充电电压V1和V2分别与一个基准电压Vr比较，从而测出电容器C10和C20的电容，并且根据测出的电容检测出反向插入电容器C10和C20。
电路内部测试装置还包括一个缓冲器90，用于寄存来自比较电路80的输出信号，以及一个微处理器100响应来自缓冲90的输出信号，用于检测出电容和反向插入的电容器C10和C20。
电流放大电路20包括一个放大器OP1，在其反相输入端（一）输入来自恒压源10经过电阻R1降压的恒定电压VC1，并且在其同相输入端（+）输入来自恒压源10的恒定电压VC2，一个场效应晶体管FET1响应来自放大器OP1的输出信号执行开关操作，从其源极到其漏极传送来自恒压源10经过电阻R1降压后的恒定电压VC1，一个二极管D1把来自恒压源10经过电阻R1降压的恒定电压VC1转换成电流I1，以及一个晶体管Q1响应自场效应管FET1漏极的输出电压执行开关操作，把来自二极管D1的恒定电流从其集电极传送到其发射极。
开关30通常可以包括一个继电器。
比较电路80包括一个分压器81，用于把输入电压Vc分压，输出一个基准电压Vr。分压器81由电阻R4和5构成。
此外，比较电路80还包括一个比较器82用于把电容器C10和C20上的充电电压V1和V2分别与来自分压器81的基准电压Vr相比较，并且在电容器C10和C20上的充电电压V1和V2均高于来自分压器81的基准电压Vr时输出一个高信号，否则就输出一个低信号，以及一个钳位电路83用于使比较器82的输出信号钳位。
反相放大器40和电压跟随器70可以分别由标准的放大器构成。继电器电路50包括多个继电器RY1-RY3以及RY1′-RY3′。尚未描述的标号R2和R3代表电容器C10和C20的内电阻。
以下降参照图2和3详细描述具有上述结构的本发明的电部内部测试装置的操作方式。
首先描述在对正常插入测试板60的电容器C10进行测试时的操作。
最初由恒压源10提供恒定电压VC1和VC2。在电流放大电路20中，来自恒压源10的恒定电压VC1由电阻R1降压后被施加到场效应管FET1的源极，二极管D31的阳极，以及放大器OP1的反相输入端（一）。来自恒压源10的恒定电压VC2被加到放大器OP1的同相输入端（+）。
此时由于恒定电压VC1高于恒定电压VC2，从放大器OP1的输出端输出一个低信号。响应于来自放大器OP1的低信号，场效应管FET1被接通，从而使通过电阻R1降压的恒定电压VC1从场效应管FET1的源极被传送到其漏极，并且加在晶体管Q1的基极上。结果使晶体管Q1接通。
在晶体管Q1接通时，来自二极管D1的恒定电流I1从晶体管Q1的集电极被传送到其发射极。
值得注意的是，此处的场效应管FET1和晶体管Q1起到电流切除器的作用，以防止放大器OP1的热击穿。来自晶体管Q1发射极的恒定电流I1可以由下式表示：
I1＝（VC1-Vb）/R1
其中Vb是经过电阻R1降压后的恒定电压VC1。
例如，如果来自晶体管Q1发射极的恒定电流I1为10mA，而来自恒压源10的恒定电压VC1为+5V时，电阻R1则为250Ω。
来自晶本管Q1发射极的恒定电流通过开关30被传送到反相放大器40的反相输入端（一）。被传送到恒定电流I1通过继电器电路50中的继电器RY1和RY1′被提供给电容器C10，然后以预定时间周期对电容器C10充电。电容器C10上的充电电压可由下式表法：
V1＝（I1×T）/C10
尽管充电时间T随电容器C10的电容而变，但大约为100-300毫秒。当电容器C10随着充电时间T的消逝而完成充电时，开关30被关断，从而反相放大器40保持电容器C10的充电电压V1。
此外，电容器C10上的充电电压V1被电容器C10的内电阻R2和R3降压，而后通过继电器电路50中的继电器RY2和RY2′被提供给电压跟随器70的反相输入端（一）。来自开关30的电压同时被加到电压跟随器70的同相输入端（+）上。其结果是，在内电阻R2和R3的上电压降被电压跟随器70放大。电压跟随器70的这种放大作用必然使电容器C10上的充电电压V1得以维持。
另一方面，电压Vc在比较电路80中被电阻R4和R5分压，并接着加到比较器82的反相输入端（-）上，在比较器82的同相输入端（+）上施加电容器C10的充电电压V1。比较器82把输入电压相互比较，并且根据比较结果输出高或低信号。
在此情况下，由于分压后的电压低于电容器C10上的充电电压，比较器输出高信号。
来自比较器82的高信号被钳位电路83中的二极管D2和D3钳位，并接着通过缓冲器90被提供给微处理器100。微处理器100响应于来自缓冲器90的输出信号;识别出正常插入的电容器C10。
在识别出正常插入的电容器C10时，电容器C10上的充电电压V1通过继电器电路50的继电器RY3和RY3′被放电。然后，操作就准备转去测试电容器C20。
接下来详细描述对反向插入测试板60的电容器C20进行的测试操作。
与对正常插入测试板60的电容器C20进行测试时的操作相同，由恒压源10提供恒定电压VC1和VC2，并将所得的恒定电流I1通过开关30，反相放大器40以及继电器电路50传送到测试板60上的电容器C20。所传送的恒定电流I1以预定的时间周期对电容器C20充电。
此时开关30是接通的，从而使电容器C20上的充电电压V2被加到反相放大器40的上输入端（-）上。其结果使电容器C20上的充电电压V2瞬时放电。另外，电容器C20上的充电电压还被加到比较器82的同相输入端（+）上，而由电阻R4和R5分压后的电压则被加在比较器82的反相输入端上。
比较器82把输入互相比较并且根据比较结果输出高或低信号。在此情况下由于电容器C20被放电，其上的电压V2低于分压的电压中。结果，比较器82就输出低信号。来自比较器82的低信号被钳位电路83中的二极管D2和D3钳位，然后通过缓冲器90被提供微处理器100。响应于缓冲器90的输出信号，微处理器100由此识别出反向插入的电容器C20。
从以上描述中可见，按照本发明，电容器上的充电电压受到检测，从而可以测出正常和反向插入PCB板的电容器。因此无需逐个地检查电容器的极性。其效果是免除了测试中的麻烦，并且减少了所需的测试时间。
尽管为了说明的目的采用了最佳实施例来描述本发明，本领域中的熟练人员完全有可能在不超出如权利要求书中所述本发明的范围和实质的条件下做出各种变更和增删。

Claims (5)

1、一种电路内部测试装置包括：
用于提供恒定电压的恒压装置；
根据来自上述恒压装置的恒定电压输出恒定电流的电流放大装置；
开关装置，用于传送来自上述电流放大装置的恒定电流；
反相放大装置，用于反相放大由上述开关装置传送的恒定电流；
继电器装置，用于传送由上述反相放大装置反相放大后的恒电流；
一个测试板，电容器被插入该测试板，并且用上述继电器装置传送的恒定电流按预定时间周期对该电容器充电。
电压跟随装置，用于放大电容器上的充电电压，以免该充电电压通过电容器的内电阻放电；
比较装置，用于把电容器上的充电电压分别与一个基准电压比较，从而测出电容器的电容，并且根据测得的电容识别出反向插入的电容器；
缓冲装置用于寄存上述比较装置的输出信号；以及
控制装置，响应于上述缓冲装置的输出信号，检测出电容以及反向插入的电容器。
2、按照权利要求1的电路内部测试装置，其特征是上述反相放大装置包括：
一个放大器，用于在上述开关装置关断之后反相放大上述测试板上的充电电压。
3、按照权利要求1的电路内部测试装置，其特征是上述开关装置包括：
用于传送来自上述电流放大装置的恒电流的继电器。
4、按照权利要求1的电路内部测试装置，其特征是上述电压跟随装置包括：
一个放大器，用于放大电容器上的充电电压，以免该充电电压通过电容器的内电阻放电。
5、按照权利要求1的电路内部测试装置，其特征是上述比较装置包括：
一个分压器，用于对输入电压分压，输出基准电压;
一个比较器把电容器上的充电电压与来自上述分压器的基准电发别进行比较，并且在电容器上的每个充电电压高于来自上述分压器的该基准电压时输出一个高信号，否则就输出一个低信号;以及一个钳位电路用于使上述比较器的输出信号钳位。
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