CN112449487B - 一种用于电流检测的pcba板及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于电流检测的PCBA板，包括PCBA内板以及与所述PCBA内板隔开设置的PCBA外板；所述PCBA内板包括连接器CON1，所述PCBA外板包括：电阻R3、运算放大器U1，所述连接器CON1的信号端、所述电阻R3的一端、所述运算放大器U1的PIN8连接在所述PCBA内板上，所述电阻R3的另一端与所述运算放大器U1的其他管脚均连接在所述PCBA外板上。本发明通过对PCB板进行分割为内板和外板的方式，并采用电路本身的至少一个电子元器件实现内板与外板的固定，内板上只有输入信号的导线，其余电子元器件都在外板上，实现输入待测纳安级以下的电流在PCB板呈现阻抗趋近无穷大的目的，可最大程度地减少了此输入电流信号对地产生的漏电流对纳安级以下电流的检测带来的影响。

Description

一种用于电流检测的PCBA板及其制作方法
技术领域
本发明涉及PCBA板制作领域，特别涉及一种用于纳安级以下电流检测的PCBA板及其制作方法。
背景技术
目前，纳安级以下电流检测常用于半导体芯片漏电流、芯片待机电流、产品绝缘性能测试等，这种近乎小电流极限的电流检测，目前只能依靠外国厂商的皮安计、静电计标准仪器，例如吉时利6485，是德科技的B2980A。纳安级以下电流检测最关键的技术在于纳安级以下电流转为便于识别的电压电路，其技术难点体现在电路阻抗不足和半导体工艺所导致的漏电流影响对待测纳安级电流的影响。
而漏电流由两个部分组成，其一是电流转换为电压的运算放大器芯片的输入阻抗低，及半导体工艺导致的运算放大器输入端漏电流；其二是PCB(Printed Circuit Bord，印制电路板)的阻抗不足，由于接受被测纳安级以下信号的运算放大器的输入端对地存在电势差，因此在运算放大器输入端通过PCB板形成漏电流，该漏电流可能等同或者超过待测电流值，并且随着电路工作产生温升，其PCB阻抗呈现动态变化，而漏电流也跟随其变化而变化，严重影响微弱电流的处理与检测的精度。
发明内容
本发明提供了一种用于电流检测的PCBA板及其制作方法，可以有效解决在纳安级以下电流检测时，因PCB板自身阻抗不足而带来漏电流的问题。
本发明是这样实现的：
一种用于电流检测的PCBA板，其特征在于，包括PCBA内板以及与所述PCBA内板隔开设置的PCBA外板；所述PCBA内板包括连接器CON1，所述PCBA外板包括：电阻R3、运算放大器U1，其中：所述连接器CON1的信号端、所述电阻R3的一端、所述运算放大器U1的PIN8连接在所述PCBA内板上，所述电阻R3的另一端与所述运算放大器U1的其他管脚均连接在所述PCBA外板上。
作为进一步改进的，所述PCBA外板还包括：电阻R8、电阻R11、电容C11、电容C12，其中：待测电流信号从所述连接器CON1输入，所述连接器CON1的屏蔽端接地或悬空，所述连接器CON1的信号端、所述运算放大器U1的PIN8与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端作为输出端连接后级电路，所述运算放大器U1的PIN1与所述电阻R8串联后接地，所述运算放大器U1的PIN7与PIN2连接后，再与所述电阻R11串联后连接至所述电阻R8的接地端，所述运算放大器U1的PIN3、PIN4、所述电容C11的一端连接至-5V电源，所述电容C11的另一端接地，所述运算放大器U1的PIN6连接至所述电阻R3的输出端，所述运算放大器U1的PIN5与所述电容C12的一端连接至+5V电源，所述电容C12的的另一端接地。
一种用于电流检测的PCBA板制作方法，包括以下步骤：
S1：根据电路图打印出PCB空板；
S2：对所述PCB空板进行开槽处理，使所述PCB空板以所述开槽为分界线形成PCB内板以及PCB外板，且所述PCB内板与所述PCB外板之间至少保留一个连接点；
S3：将至少一个元器件的两端分别焊接在所述PCB内板以及所述PCB外板上，然后在所述PCB外板上安装其他元器件以及在所述PCB内板上安装连接器CON1；
S4：剪断所述PCB内板与所述PCB外板之间保留的所述连接点。
作为进一步改进的，在所述步骤S1中，所述PCB内板以及所述PCB外板之间保留2～3个连接点。
作为进一步改进的，所述至少一个元器件包括所述电阻R3以及所述运算放大器U1，且所述连接器CON1的信号端、所述电阻R3的一端、所述运算放大器U1的PIN8连接在所述PCBA内板上，所述电阻R3的另一端与所述运算放大器U1的其他管脚均连接在所述PCBA外板上。
本发明的有益效果是：整块PCBA板上的内板与外板是隔开设置的，并采用电路本身的至少一个电子元器件实现内板与外板的固定，内板上只有输入信号的导线，其余电子元器件都在外板上。这种制作方法使得待测纳安级以下电流信号从内板上输入，而内板与外板是隔开设置，所以可最大程度地减少了此输入电流信号对地产生的漏电流对纳安级以下电流的检测带来的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明第一实施例提供的PCBA板电路图；
图2是本发明第一实施例提供的PCBA板制作方法流程图；
图3是本发明第一实施例提供的PCBA板制作过程中步骤S2示意图；
图4是本发明第一实施例提供的PCBA板制作过程中步骤S3示意图；
图5是本发明第一实施例提供的PCBA板制作过程中步骤S4示意图；
图6是本发明第二实施例提供的PCBA板制作过程中步骤S2示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
在本发明第一实施例中，一种用于电流检测的PCBA板，包括PCBA内板以及与所述PCBA内板隔开设置的PCBA外板；所述PCBA内板包括连接器CON1，所述PCBA外板包括：电阻R3、运算放大器U1，其中：所述连接器CON1的信号端、所述电阻R3的一端、所述运算放大器U1的PIN8连接在所述PCBA内板上，所述电阻R3的另一端与所述运算放大器U1的其他管脚均连接在所述PCBA外板上。
所述PCBA外板、还包括：电阻R8、电阻R11、电容C11、电容C12，后级输出电路包括电阻R1、电容C10，参照图1所示，图1为所述PCBA板的电路图，待测电流信号从所述连接器CON1的PIN1输入，所述连接器CON1的PIN2(屏蔽端)接地或悬空，所述连接器CON1的信号端(PIN1)、所述运算放大器U1的PIN8与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端作为输出端连接后级电路的所述电阻R1，所述运算放大器U1的PIN1与所述电阻R8串联后接地，所述运算放大器U1的PIN7与PIN2连接后，再与所述电阻R11串联后连接至所述电阻R8的接地端，所述运算放大器U1的PIN3、PIN4、所述电容C11的一端连接至-5V电源，所述电容C11的另一端接地，所述运算放大器U1的PIN6与所述电容C10的一端连接至所述电阻R3的输出端，所述电容C10的另一端接地，所述运算放大器U1的PIN5与所述电容C12的一端连接至+5V电源，所述电容C12的的另一端接地。所述运算放大器U1为高输入阻抗的运算放大器。
所述PCBA内板上的电路可概括为输入电流电路，所述PCBA外板上电路可概括为电流转换为电压电路。通过将所述PCBA内板与所述PCBA外板隔开设置，实现物理上的隔离，输入待测纳安级以下的电流在所述PCBA板呈现的阻抗趋近无穷大，其间不会在所述PCBA内板与所述PCBA外板间形成漏电流的回流路径，从而不会影响待测的纳安级以下电流信号的检测。
本发明第一实施例提供了一种用于电流检测的PCBA板制作方法，所述PCBA板包括PCBA内板以及与所述PCBA内板隔开设置的PCBA外板，制作方法参照图2所示，包括以下步骤：
S1：根据电路图打印出PCB空板；
S2：对所述PCB空板进行开槽处理，使所述PCB空板以所述开槽3为分界线形成PCB内板1以及PCB外板2，且所述PCB内板1与所述PCB外板2之间至少保留一个连接点；
S3：将至少一个元器件的两端分别焊接在所述PCB内板1以及所述PCB外板2上，然后在所述PCB外板2上安装其他元器件以及在所述PCB内板1上安装所述连接器CON1；
S4：剪断所述PCB内板1与所述PCB外板2之间保留的所述连接点。
在步骤S1中，参照图1所示，根据本发明第一实施例提供的PCBA板电路图，制作好PCB空板，所述PCB空板上已具有各电子元件之间的电连接关系，仅未安装各电子元件。
在步骤S2中，参照图3所示，对所述PCB空板进行开槽处理，使所述PCB空板以所述开槽3为分界线形成PCB内板1以及PCB外板2，且所述PCB内板1与所述PCB外板2之间至少保留一个连接点A。
在步骤S3中，参照图4所示，至少有一个元器件跨接在所述PCB内板1与所述PCB外板2上，在本实施例中，所述至少一个元器件包括所述电阻R3以及所述运算放大器U1。所述电阻R3的一端焊接在所述PCB内板1上，且另一端焊接在所述PCB外板2上，这里主要是通过锡焊的方式焊接；所述运算放大器U1的PIN8焊接在所述PCB内板1上，且其他管脚焊接在所述PCB外板2上，这里主要是贴片式焊接。所述连接器CON1采用小型连接器，安装在所述PCB内板1上。外部待测电流是通过所述连接器CON1输入所述PCBA板。
在步骤S4中，参照图5所示，由于整块PCBA板上各元器件已安装好，并且通过所述电阻R3和所述运算放大器U1已经可以实现所述PCB内板1与所述PCB外板2之间的固定，所以此时便可剪断所述PCB内板1与所述PCB外板2之间保留的所述连接点A了。
经过上述步骤，便制作成所述一种用于电流检测的PCBA板。在本实施例中，使用普通的PCB板通过走线与割板技术，实现输入电流的所述PCB内板1与电流转换为电压的所述PCB外板2全部实现物理隔离，输入待测纳安级以下的电流在PCB板呈现的阻抗趋近无穷大，其间不会在内板与外板间形成漏电流的回流路径，从而不会影响待测的纳安级以下电流信号的检测。
在本发明第二实施例中，在步骤S2中，参照图6所示，对所述PCB空板进行开槽处理，且所述PCB内板1与所述PCB外板2之间保留三个连接点，定义为A点、B点、C点，得到第一开槽31、第二开槽32、第三开槽33；使所述PCB空板以所述第一开槽31、所述第二开槽32、所述第三开槽33为分界线形成PCB内板1以及PCB外板2。在本发明第二实施例中，所述连接器CON1采用SMA连接器，这里安装是插接安装。由于SMA连接器体积较大，所以所述连接器CON1可跨接在所述PCB内板1与所述PCB外板2之间，主要是信号端安装在所述PCB内板1上，屏蔽层安装在所述PCB外板2上，且与接地线(在所述PCB外板2上)连接或悬空处理，若是悬空，可将屏蔽层插针对应的镀锡孔去锡处理而仅作空孔。由于SMA连接器体积较大，所以在步骤S2中保留3个连接点，更加利于所述PCB内板1与所述PCB外板2之间的初步固定。
在本发明第三实施例中，所述高输入阻抗的运算放大器U1也可采用场效应管与普通运算放大器二者组合来代替所述高输入阻抗的运算放大器，所述场效应管的一端连接在所述PCB内板1上，将输入信号通过场效应管输入；所述场效应管其他端子与所述普通运算放大器连接在所述PCB外板上，通过所述普通运算放大器将输入电流信号转换为电压信号。这种方式下通过所述场效应管的超大输入阻抗特性避免所述普通运算放大器的输入阻抗带来的漏电流。
本发明提出一种用于电流检测的PCBA板及其制作方法，在使用FR-4等普通型PCB板时，通过对PCB板进行分割为内板和外板的方式，并采用电路本身的至少一个电子元器件实现内板与外板的固定，内板上只有输入信号的导线，其余电子元器件都在外板上，实现输入待测纳安级以下的电流在PCB板呈现阻抗趋近无穷大的目的，可最大程度地减少了此输入电流信号对地产生的漏电流对纳安级以下电流的检测带来的影响。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于电流检测的PCBA板，其特征在于，包括PCBA内板以及与所述PCBA内板隔开设置的PCBA外板；所述PCBA内板包括连接器CON1，所述PCBA外板包括：电阻R3、运算放大器U1，其中：所述连接器CON1的信号端、所述电阻R3的一端、所述运算放大器U1的PIN8连接在所述PCBA内板上，所述电阻R3的另一端与所述运算放大器U1的其他管脚均连接在所述PCBA外板上。
2.根据权利要求1所述一种用于电流检测的PCBA板，其特征在于，所述PCBA外板还包括：电阻R8、电阻R11、电容C11、电容C12，其中：待测电流信号从所述连接器CON1输入，所述连接器CON1的屏蔽端接地或悬空，所述连接器CON1的信号端、所述运算放大器U1的PIN8与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端作为输出端连接后级电路，所述运算放大器U1的PIN1与所述电阻R8串联后接地，所述运算放大器U1的PIN7与PIN2连接后，再与所述电阻R11 串联后连接至所述电阻R8的接地端，所述运算放大器U1的PIN3、PIN4、所述电容C11的一端连接至-5V电源，所述电容C11的另一端接地，所述运算放大器U1的PIN6连接至所述电阻R3的输出端，所述运算放大器U1的PIN5与所述电容C12的一端连接至+5V电源，所述电容C12的的另一端接地。
3.一种如权利要求1所述的用于电流检测的PCBA板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据电路图打印出PCB空板；
S2：对所述PCB空板进行开槽处理，使所述PCB空板以所述开槽为分界线形成PCB内板以及PCB外板，且所述PCB内板与所述PCB外板之间至少保留一个连接点；
S3：将至少一个元器件的两端分别焊接在所述PCB内板以及所述PCB外板上，然后在所述PCB外板上安装其他元器件以及在所述PCB内板上安装连接器CON1；
S4：剪断所述PCB内板与所述PCB外板之间保留的所述连接点。
4.根据权利要求3所述一种用于电流检测的PCBA板制作方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述PCB内板以及所述PCB外板之间保留2~3个连接点。
5.根据权利要求3所述一种用于电流检测的PCBA板制作方法，其特征在于，所述至少一个元器件包括所述电阻R3以及所述运算放大器U1，且所述连接器CON1的信号端、所述电阻R3的一端、所述运算放大器U1的PIN8连接在所述PCBA内板上，所述电阻R3的另一端与所述运算放大器U1的其他管脚均连接在所述PCBA外板上。
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