CN111308206B - 阻抗检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻抗检测装置及其检测方法。阻抗检测装置包括控制单元、电流调节单元和放大增益调节单元；放大增益调节单元的第二输入端与待测阻抗的第一端连接，用于对待测阻抗输出的电压信号放大；控制单元的输入端与放大增益调节单元的输出端连接，用于根据待测阻抗的电压信号判断待测阻抗的阻抗值；控制单元的第二输出端与电流调节单元的输入端连接，用于根据放大增益调节单元输出的信号调节电流调节单元输出的电压信号。控制单元获取待测阻抗的电压信号，并根据待测阻抗的电压信号调节电流调节单元输出的电压信号，实现电流调节单元的量程自动切换，提高了阻抗检测装置的使用寿命和检测精度，增加了阻抗检测装置的使用范围。

Description

阻抗检测装置及其检测方法

技术领域

本发明实施例涉及测试技术领域，尤其涉及一种阻抗检测装置及其检测方法。

背景技术

在模组测试设备中，恒流源阻抗检测电路检测阻值不确定的阻抗时，恒流源阻抗检测电路输出的电压难以控制。而模组测试设备具有最大加载电压，当恒流源阻抗检测电路检测的阻抗的阻值比较大时，会导致加载在模组测试设备上的电压超出最大加载电压，因此降低了模组测试设备的使用寿命，限制了恒流源阻抗检测电路检测阻抗的范围，同时降低了阻抗的检测精度。

发明内容

本发明提供一种阻抗检测装置及其检测方法，以提高阻抗检测装置的使用寿命和检测精度，同时增加了阻抗检测装置的使用范围。

第一方面，本发明实施例提供了一种阻抗检测装置，包括控制单元、电流调节单元和放大增益调节单元；

所述放大增益调节单元包括第一输入端、第二输入端、输出端和控制端，所述放大增益调节单元的第一输入端与所述电流调节单元的输出端连接，所述放大增益调节单元的第二输入端与待测阻抗的第一端连接，用于对所述电流调节单元输出的电压信号或所述待测阻抗输出的电压信号放大；所述控制单元的输入端与所述放大增益调节单元的输出端连接，用于根据所述放大增益调节单元输出的信号获取所述电流调节单元的电压信号，或根据所述待测阻抗的电压信号判断所述待测阻抗的阻抗值；所述控制单元的第一输出端与所述放大增益调节单元的控制端连接，用于根据获取的所述电压信号调节所述放大增益调节单元的放大增益倍数；所述控制单元的第二输出端与所述电流调节单元的输入端连接，用于根据所述放大增益调节单元输出的信号调节所述电流调节单元输出的电压信号；所述待测阻抗的第二端与所述电流调节单元的输出端连接，所述电流调节单元用于为所述待测阻抗提供电压信号。

可选的，所述电流调节单元包括可调节恒流源和电流采样电阻；

所述可调节恒流源包括输入端和输出端，所述电流采样电阻包括第一端和第二端，所述可调节恒流源的输入端作为所述电流调节单元的输入端，所述可调节恒流源的输出端与所述电流采样电阻的第一端连接，所述电流采样电阻的第二端作为所述电流调节单元的输出端。

可选的，所述可调节恒流源包括电流调节模块，所述电流调节模块的输出端与所述电流采样电阻的第一端连接，所述电流调节模块用于输出不同的电流。

可选的，所述放大增益调节单元包括可调增益放大器，所述可调增益放大器包括多档放大增益倍数。

可选的，所述放大增益倍数与所述可调节恒流源输出的电流对应。

可选的，沿所述可调节恒流源输出的电流由小到大的方向，所述可调增益放大器的放大增益倍数由小到大。

可选的，阻抗检测装置还包括模拟数字信号转换单元；所述控制单元的输入端与所述放大增益调节单元的输出端通过所述模拟数字信号转换单元连接，所述模拟数字信号转换单元用于将所述放大增益调节单元输出的模拟信号转换为数字信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种一种阻抗检测的方法，采用本发明任意实施例提供的阻抗检测装置实施，其特征在于，包括：

控制单元获取电流调节单元提供的电压信号；

控制单元根据所述电压信号调节放大增益调节单元的放大增益倍数；

控制单元获取待测阻抗提供的电压信号；

控制单元根据所述电压信号调节所述电流调节单元提供的电压信号，并判断所述待测阻抗的阻抗值。

可选的，控制单元根据所述电压信号判断所述待测阻抗的阻抗值，包括：

若所述电压信号大于所述控制单元的第一预设值，且小于所述控制单元的第二预设值，根据所述电压信号和所述放大增益调节单元的放大增益倍数计算所述待测阻抗的阻抗值；其中，所述第一预设值小于所述第二预设值；

若所述电压信号大于所述控制单元的第二预设值，所述控制单元判断所述待测阻抗的阻抗值为无穷大；

若所述电压信号小于所述控制单元的第一预设值，所述控制单元调节所述电流调节单元提供的电压信号。

本发明实施例的技术方案，控制单元先根据电流调节单元输出的电压信号调节放大增益单元的放大增益倍数，然后控制单元获取待测阻抗的电压信号，并根据待测阻抗的电压信号调节电流调节单元输出的电压信号，实现电流调节单元的量程自动切换，使得待测阻抗提供的电压信号根据待测阻抗的阻抗值变化，从而使得控制单元获取的信号在控制单元的工作电压范围内，提高了阻抗检测装置的使用寿命和检测精度。另外，通过调节电流调节单元输出的电压信号，可以增加控制单元检测的待测阻抗的阻抗值的范围，从而增加了阻抗检测装置的使用范围。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的一种阻抗检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种阻抗检测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种阻抗检测装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种阻抗检测的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。贯穿本说明书中，相同或相似的附图标号代表相同或相似的结构、元件或流程。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1为本发明实施例提供的一种阻抗检测装置的结构示意图。如图1所示，该阻抗检测装置包括控制单元110、电流调节单元120和放大增益调节单元130；放大增益调节单元130包括第一输入端131、第二输入端132、输出端133和控制端134，放大增益调节单元130的第一输入端131与电流调节单元120的输出端121连接，放大增益调节单元130的第二输入端132与待测阻抗140的第一端连接，用于对电流调节单元120输出的电压信号或待测阻抗140输出的电压信号放大；控制单元110的输入端111与放大增益调节单元130的输出端133连接，用于根据放大增益调节单元130输出的信号获取电流调节单元120的电压信号，或根据待测阻抗140的电压信号判断待测阻抗140的阻抗值；控制单元110的第一输出端112与放大增益调节单元130的控制端134连接，用于根据获取的电压信号调节放大增益调节单元130的放大增益倍数；控制单元110的第二输出端113与电流调节单元120的输入端122连接，用于根据放大增益调节单元130输出的信号调节电流调节单元120输出的电压信号；待测阻抗140的第二端与电流调节单元120的输出端121连接，电流调节单元120用于为待测阻抗140提供电压信号。

具体的，控制单元110可以为控制器，例如微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。电流调节单元120可以输出不同的电压值，当控制单元110输出控制信号至电流调节单元120时，电流调节单元120可以根据控制单元110输出的控制信号调节输出的电压值。放大增益调节单元130可以对输入的不同电压信号进行不同放大增益倍数的放大，使得放大增益调节单元130输出的信号在控制单元110的采样范围内，提高控制单元110的采样精度。

在阻抗检测装置测量待测阻抗的阻抗值的过程中，电流调节单元120输出电压信号通过放大增益调节单元130的第一输入端131输入至放大增益调节单元130，放大增益调节单元130对电流调节单元120输出的电压信号进行放大后输出至控制单元110，控制单元110根据获取的信号判断电流调节单元120输出的电压信号对应的电流值，然后根据电流值调节放大增益调节单元130的放大增益倍数，使得放大增益调节单元130的放大增益倍数与电流调节单元120输出的电流值对应。然后待测阻抗140输出的电压信号通过放大增益调节单元130的第二输入端132输入至放大增益调节单元130，放大增益调节单元130对待测阻抗140输出的电压信号进行放大后输出至控制单元110，控制单元根据获取的信号判断待测阻抗140的阻抗值。

控制单元110工作时具有一定的电压范围，而待测阻抗140输出的电压信号与电流调节单元120输出的电压信号以及待测阻抗140的阻抗值呈正比例关系。在测量一待测阻抗140时，当待测阻抗140输出的电压信号比较大，使得控制单元110获取的信号大于控制单元110的工作电压范围，可以调节电流调节单元120输出的电压信号减小，使得待测阻抗140输出的电压信号减小，从而使控制单元110获取的信号在控制单元110的工作电压范围内，减小了控制单元110的损伤概率，提高了控制单元110的使用寿命，同时可以提高控制单元110的检测精度，进而提高了阻抗检测装置的使用寿命和检测精度。另外，通过调节电流调节单元120输出的电压信号值，可以增加控制单元110检测的待测阻抗140的阻抗值的范围，从而增加了阻抗检测装置的使用范围。同理，当待测阻抗140输出的电压信号比较小时，使得控制单元110获取的信号小于控制单元110的工作电压范围，可以调节电流调节单元120输出的电压信号增加，使得待测阻抗140输出的电压信号增加，从而使控制单元110获取的信号在控制单元110的工作电压范围内。

另外，待测组件140的第一端通过两根侦测线与放大增益调节单元130连接，此时两根侦测线短接，待测组件140的第二端通过两根电源线与电流调节单元120连接，此时两根电源线短接，从而可以实现侦测点与电流输出在待测阻抗140端短接，降低测试误差。

图2为本发明实施例提供的另一种阻抗检测装置的结构示意图。如图2所示，电流调节单元120包括可调节恒流源123和电流采样电阻124；可调节恒流源123包括输入端和输出端，电流采样电阻124包括第一端和第二端，可调节恒流源123的输入端作为电流调节单元120的输入端122，可调节恒流源123的输出端与电流采样电阻124的第一端连接，电流采样电阻124的第二端作为电流调节单元120的输出端121。

具体的，可调节恒流源123可以输出不同值的电流，示例性的，可调节恒流源123可以是型号为AD5560的芯片，其可以输出30微安、300微安、3毫安、30毫安和100毫安的电流。电流采样电阻124可以为阻值固定的电阻。在电流调节单元120调节输出的电压信号值时，可以调节可调节恒流源123输出的电流值，从而可以实现调节电流调节单元120输出的电压信号值。

示例性的，可调节恒流源123包括电流调节模块，电流调节模块的输出端与电流采样电阻124的第一端连接，电流调节模块用于输出不同的电流。

具体的，可调节恒流源123电路可以包括电压输入电路和电压电流转换电路。电压输入电路可以包括电压输入调节模块，例如可变电阻，使得电压输入电路输出至电压电流转换电路的电压值可变，从而可以实现电压电流转换电路输出的电流值可变，使得可调节恒流源123可以输出不同的电流值。电流调节模块可以为电压输入调节模块，通过电流调节模块实现可调节恒流源123输出不同的电流。另外，电流调节模块可以通过控制单元110控制，控制单元110输出控制信号至电流调节模块，控制电流调节模块输出的电压值。

在上述各技术方案的基础上，放大增益调节单元可以包括可调增益放大器。可调增益放大器具有不同的放大增益倍数，可调增益放大器包括多档放大增益倍数。示例性的，可调增益放大器可以为型号为AD8253的芯片，其具有1倍、10倍、100倍和1000倍放大增益倍数。因此可以根据需要选择不同的放大增益倍数。另外，可调增益放大器可以通过控制单元110控制。

可选的，放大增益倍数与可调节恒流源输出的电流对应。

具体的，通过设置可调增益放大器的放大增益倍数与可调节恒流源输出的电流对应，可以保证可调增益放大器对输入的信号线性放大，保证了可调增益放大器输出的信号的精确度。

示例性的，沿可调节恒流源输出的电流由小到大的方向，可调增益放大器的放大增益倍数由小到大。

具体的，可调节恒流源输出的电流比较小时，对应的可调增益放大器的放大增益倍数比较小；可调节恒流源输出的电流比较大时，对应的可调增益放大器的放大增益倍数比较大。例如，当可调节恒流源可以输出30微安、300微安、3毫安、30毫安和100毫安的电流，可调增益放大器具有1倍、10倍、100倍和1000倍放大增益倍数时，可以使可调节恒流源输出30微安电流时，可调增益放大器的放大增益倍数为1倍，可调节恒流源输出300微安电流时，可调增益放大器的放大增益倍数为10倍，可调节恒流源输出3毫安电流时，可调增益放大器的放大增益倍数为100倍，可调节恒流源输出30毫安或100毫安电流时，可调增益放大器的放大增益倍数为1000倍。

另外，在上述过程中，当待测阻抗的阻抗值不确定时，可调节恒流源的电流可以由小电流开始输出，避免电流过大引起阻抗检测装置的损伤。例如，当可调节恒流源输出30微安的电流时，经过电流采样电阻输出至可调增益放大器，可调增益放大器对电流采样电阻输出的电压信号进行放大，并输出至控制单元。控制单元根据获取的信号调节可调增益放大器的放大增益倍数为1倍，然后待测阻抗输出的电压信号通过可调增益放大器放大后输出至控制单元，控制单元根据待测阻抗输出的电压信号判断待测阻抗的阻抗值。当待测阻抗输出的电压信号大于控制单元的最小工作电压，且小于控制单元的最大工作电压，此时控制单元可以根据可调增益放大器的放大增益倍数以及可调节恒流源输出的电流计算待测阻抗的阻抗值。当待测阻抗输出的电压信号大于控制单元的最大工作电压时，控制单元判断待测阻抗的阻抗值为无穷大，即待测阻抗处为断路。当待测阻抗输出的电压信号小于控制单元的最小工作电压时，控制单元控制可调节恒流源依次输出比较大的电流，例如为300微安的电流，然后重复上述过程，依次设置可调增益放大器的放大增益倍数依次增加，再次判断待测阻抗的阻抗值。当可调节恒流源输出最大电流，可调增益放大器的放大增益倍数为最大上，待测阻抗输出的电压信号仍然小于控制单元的最小工作电压时，控制单元判断待测阻抗的阻抗值为零，即待测阻抗处为短路。

图3为本发明实施例提供的另一种阻抗检测装置的结构示意图。如图3所示，该阻抗检测装置还包括模拟数字信号转换单元150；控制单元110的输入端111与放大增益调节单元130的输出端133通过模拟数字信号转换单元150连接，模拟数字信号转换单元150用于将放大增益调节单元130输出的模拟信号转换为数字信号。

具体的，放大增益调节单元130输出的信号为模拟信号，而控制单元110识别的信号为数字信号。通过在两者之间增加模拟数字信号转换单元150，可以实现控制单元110与放大增益调节单元130的通信。

在其他实施例中，阻抗检测装置还可以包括通信模块，表现为阻抗检测装置包括通信接口，从而可以实现阻抗检测装置与上位机通信连接，便于阻抗检测装置的调试与测试，同时可以实时采集数据。

图4为本发明实施例提供的一种阻抗检测的方法的流程示意图。如图4所示，该方法包括：

S10、控制单元获取电流调节单元提供的电压信号。

S11、控制单元根据电压信号调节放大增益调节单元的放大增益倍数。

S12、控制单元获取待测阻抗提供的电压信号。

S13、控制单元根据电压信号调节电流调节单元提供的电压信号，并判断待测阻抗的阻抗值。

本实施例的技术方案，控制单元根据电流调节单元提供的电压信号调节放大增益调节单元的放大增益倍数后，获取待测阻抗提供的电压信号，并根据电压信号调节电流调节单元提供的电压信号，实现电流调节单元的量程自动切换，使得待测阻抗提供的电压信号根据待测阻抗的阻抗值变化，从而使得控制单元获取的信号在控制单元的工作电压范围内，提高了阻抗检测装置的使用寿命和检测精度。另外，通过调节电流调节单元输出的电压信号，可以增加控制单元检测的待测阻抗的阻抗值的范围，从而增加了阻抗检测装置的使用范围。

在上述技术方案的基础上，控制单元根据电压信号判断待测阻抗的阻抗值，包括：

若电压信号大于控制单元的第一预设值，且小于控制单元的第二预设值，根据电压信号和放大增益调节单元的放大增益倍数计算待测阻抗的阻抗值；其中，第一预设值小于第二预设值；

若电压信号大于控制单元的第二预设值，控制单元判断待测阻抗的阻抗值为无穷大；

若电压信号小于控制单元的第一预设值，控制单元调节电流调节单元提供的电压信号。

具体的，第一预设值可以为阻抗检测装置的最小工作电压值，第二预设值可以为阻抗检测装置的最大工作电压值，通过比较电压信号与第一预设值和第二预设值的关系，可以在保证阻抗检测装置的使用寿命和检测精度的基础上，判断待测阻抗的阻抗值的范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种阻抗检测装置，其特征在于，包括控制单元、电流调节单元和放大增益调节单元；

所述放大增益调节单元包括第一输入端、第二输入端、输出端和控制端，所述放大增益调节单元的第一输入端与所述电流调节单元的输出端连接，所述放大增益调节单元的第二输入端与待测阻抗的第一端连接，所述放大增益调节单元用于对所述电流调节单元输出的电压信号或所述待测阻抗输出的电压信号放大；所述控制单元的输入端与所述放大增益调节单元的输出端连接，所述控制单元用于根据所述放大增益调节单元输出的信号获取所述电流调节单元的电压信号，或根据所述待测阻抗的电压信号判断所述待测阻抗的阻抗值；所述控制单元的第一输出端与所述放大增益调节单元的控制端连接，所述控制单元用于根据获取的所述电压信号调节所述放大增益调节单元的放大增益倍数；所述控制单元的第二输出端与所述电流调节单元的输入端连接，所述控制单元还用于根据所述放大增益调节单元输出的信号调节所述电流调节单元输出的电压信号；所述待测阻抗的第二端与所述电流调节单元的输出端连接，所述电流调节单元用于为所述待测阻抗提供电压信号。

2.根据权利要求1所述的阻抗检测装置，其特征在于，所述电流调节单元包括可调节恒流源和电流采样电阻；

所述可调节恒流源包括输入端和输出端，所述电流采样电阻包括第一端和第二端，所述可调节恒流源的输入端作为所述电流调节单元的输入端，所述可调节恒流源的输出端与所述电流采样电阻的第一端连接，所述电流采样电阻的第二端作为所述电流调节单元的输出端。

3.根据权利要求2所述的阻抗检测装置，其特征在于，所述可调节恒流源包括电流调节模块，所述电流调节模块的输出端与所述电流采样电阻的第一端连接，所述电流调节模块用于输出不同的电流。

4.根据权利要求3所述的阻抗检测装置，其特征在于，所述放大增益调节单元包括可调增益放大器，所述可调增益放大器包括多档放大增益倍数。

5.根据权利要求4所述的阻抗检测装置，其特征在于，所述放大增益倍数与所述可调节恒流源输出的电流对应。

6.根据权利要求5所述的阻抗检测装置，其特征在于，沿所述可调节恒流源输出的电流由小到大的方向，所述可调增益放大器的放大增益倍数由小到大。

7.根据权利要求1所述的阻抗检测装置，其特征在于，还包括模拟数字信号转换单元；所述控制单元的输入端与所述放大增益调节单元的输出端通过所述模拟数字信号转换单元连接，所述模拟数字信号转换单元用于将所述放大增益调节单元输出的模拟信号转换为数字信号。

8.一种阻抗检测的方法，采用权利要求1-7任一项所述的阻抗检测装置实施，其特征在于，包括：

控制单元获取电流调节单元提供的电压信号；

控制单元根据所述电压信号调节放大增益调节单元的放大增益倍数；

控制单元获取待测阻抗提供的电压信号；

控制单元根据所述电压信号调节所述电流调节单元提供的电压信号，并判断所述待测阻抗的阻抗值。

9.根据权利要求8所述的阻抗检测的方法，其特征在于，控制单元根据所述电压信号判断所述待测阻抗的阻抗值，包括：

若所述电压信号大于所述控制单元的第一预设值，且小于所述控制单元的第二预设值，根据所述电压信号和所述放大增益调节单元的放大增益倍数计算所述待测阻抗的阻抗值；其中，所述第一预设值小于所述第二预设值；

若所述电压信号大于所述控制单元的第二预设值，所述控制单元判断所述待测阻抗的阻抗值为无穷大；

若所述电压信号小于所述控制单元的第一预设值，所述控制单元调节所述电流调节单元提供的电压信号。

Images