CN115184686A - 电容测试电路及电路板 - Google Patents

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    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
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Abstract

本发明涉及电子电路技术领域，公开了一种电容测试电路及电路板，该电容测试电路包括：信号源、待测电容、第一反向放大器模块、第二反向放大器模块和第一电阻，其中，信号源的输入端为集成电路总线接口，信号源的输出端连接第一反向放大器模块的信号输入端，第一反向放大器模块的信号输出端连接第一电阻的输入端，第一电阻的输出端连接待测电容的输入端，待测电容的输出端连接第二反向放大器模块的信号输入端，提高对待测电容进行容值测量的准确度。

Description

电容测试电路及电路板
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种电容测试电路及电路板。
背景技术
半导体微电子、材料、生物医药、微机电系统领域的科学研究和生产制造中，通常采用集成电路测试仪器治具在装配印刷电路板中找出焊接和组件的问题，这些问题包括但不限于检查短路，开路，电阻，电容和其他基本量，以检测装配印刷电路板是否正确制造，其中，广泛涉及微弱电容的检测问题。
目前，通过人工使用万用表对装配印刷电路板上的器件一个一个的进行测量，不仅检测效率低下，还存在测量不准确的问题，又或者通过电阻电容组成的RC电路来对电容进行测量，而RC电路是一阶动态电路，在电路中由于受电阻和电容元件参数的限制，RC电路的时间常数通常很小，测量过程难于实现，导致测量的数据不准确。
发明内容
本发明实施例提供一种电容测试电路及电路板，以提高微电容的容值测量结果的准确度。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种电容测试电路，包括：信号源、待测电容、第一反向放大器模块、第二反向放大器模块和第一电阻，
其中，所述信号源的输入端为集成电路总线接口，，所述信号源的输出端连接所述第一反向放大器模块的信号输入端，所述第一反向放大器模块的信号输出端连接所述第一电阻的输入端，所述第一电阻的输出端连接所述待测电容的输入端，所述待测电容的输出端连接所述第二反向放大器模块的信号输入端。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种电路板，所述电路板集成和/或焊接上述电容测试电路。
本发明实施例提供的电容测试电路，包括信号源、待测电容、第一反向放大器模块、第二反向放大器模块和第一电阻，其中，所述信号源的输入端为集成电路总线接口，信号源的输出端连接第一反向放大器模块的信号输入端，第一反向放大器模块的输出端连接第一电阻的输入端，第一电阻的输出端连接待测电容的输入端，待测电容的输出端连接第二反向放大器模块的信号输入端，本申请通过第一反向放大器模块对信号源输出的信号放大，再通过第二反向放大器模块对待测电容两端的电压进行放大，从而提高对待测电容进行容值测量的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请的电路测试电路的一个实施例的电路结构示意图；
图2是本申请的电容测试电路的一个实施例的第一反向放大器模块的电路结构示意图；
图3是根据本申请的电容测试电路的一个实施例的第二反向放大器模块的电路结构示意图。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，如图1所示，电容测试电路包括：信号源10、待测电容40、第一反向放大器模块20、第二反向放大器模块50和第一电阻30，其中，所述信号源的输入端为集成电路总线接口，信号源10的输出端连接第一反向放大器模块20的信号输入端，第一反向放大器模块20的信号输出端连接第一电阻30的输入端，第一电阻30的输出端连接待测电容40的输入端，待测电容40的输出端连接第二反向放大器模块50的信号输入端。
具体的，信号源的输入端为集成电路总线接口，该接口用于通过集成电路总线使信号源接收外接设备(如，计算机设备)的输入信号，以控制信号源的输出频率，信号源10为激励信号源，激励信号源的输入端为集成电路总线接口，该接口用于通过集成电路总线使激励信号源接收外接设备的输入信号，以控制激励信号源的输出频率，激励信号源的输出端连接第一反向放大器模块20的信号输入端，第一反向放大器模块20的信号输出端输出的电压经过第一电阻30接到待测电容40的输入端，待测电容40的输出端接入第二反向放大器模块50的信号输入端，通过第二反向放大器模块50的信号输出端的输出电压和第二反向放大器模块50的信号放大倍数，根据如下公式(1)计算的第二反向放大器模块50的输入端的电压，即待测电容40的两端电压：
Figure BDA0003755624450000041
式中，Uc为待测电容40的两端电压，Uout为第二反向放大器模块50的信号输出端的输出电压，Au2为第二反向放大器模块50的信号放大倍数。
再获取激励信号源的电流值，根据如下公式(2)计算待测电容的两端容抗：
cx＝Uc/I (2)
式中，cx为待测电容40的两端容抗，Uc为待测电容40的两端电压，I为激励信号源的电流值。
再根据如下公式(3)计算待测电容40的容值：
Figure BDA0003755624450000051
式中，cx为待测电容40的两端容抗值，f为激励信号源输出的电流信号的频率，c为容值。
本实施例提供一种电容测试电路，包括信号源10、待测电容40、第一反向放大器模块20、第二反向放大器模块50和第一电阻30，其中，信号源10的输出端连接第一反向放大器模块20的信号输入端，第一反向放大器模块20的输出端连接第一电阻30的输入端，第一电阻30的输出端连接待测电容40的输入端，待测电容40的输出端连接第二反向放大器模块50的信号输入端，本申请通过第一反向放大器模块20对信号源的输出信号的电压，并通过第二反向放大器模块增大第二反向放大器模块50的输出信号，从而提高对待测电容40进行容值测量的准确度。
进一步的，如图2所示，第一反向放大器模块20包括：第一运算放大器23、第三输入电阻21和第一反馈电阻22，其中，将第三输入电阻21的输出端作为第一反向放大器模块20的信号输入端，将第一运算放大器23的输出端作为第一反向放大器模块20的信号输出端，第一反馈电阻22的输入端连接第一运算放大器23的输出端，第一反馈电阻22的输出端连接第一运算放大器23的反向输入端，第一运算放大器23的正向输入端接地。
在本实施例中，通过第一运算放大器23、第三输入电阻21和第一反馈电阻22组成的第一反向放大器模块20放大信号源10的输出信号的电压，从而提高对待测电容40进行容值测量的准确度。
进一步的，如图3所示，第二反向放大器模块50包括：第二运算放大器64、第一输入电阻61、第二输入电阻62和第二反馈电阻63，
其中，将第一输入电阻61的输入端作为第二反向放大器模块50的信号输入端，第一输入电阻61的输出端连接第二运算放大器64的反向输入端，将第二输入电阻62的输出端作为第二反向放大器模块50的信号输入端，第二输入电阻62的输入端接地，将第二运算放大器64的输出端作为第二反向放大器模块50的信号输出端，第二反馈电阻63的输出端连接第一输入电阻61的输入端，第二运算放大器64的输出端连接第二反馈电阻63的输入端。
在本实施例中，通过第二运算放大器64、第一输入电阻61、第二输入电阻62、第二反馈电阻63构成的第二反向放大器模块50增大第二反向放大器模块50的输出信号，从而提高对待测电容40进行容值测量的准确度。
进一步的，第二输入电阻62作为匹配电阻，用于匹配第二运算放大器64的输入阻抗。
在本实施例中，匹配电阻有利于使第一反向放大器模块20的电路稳定，从而有利于减轻电路不稳定形成的干扰对信号源10的输出信号造成影响，并通过第二反向放大器模块50增大待测电容40两端电压，从而提高对待测电容40进行容值测量的准确度。
进一步的，第一电阻30为限流电阻，用于防止待测电容40损坏。
进一步的，计算第二反向放大器模块50的信号放大倍数包括：
获取第一输入电阻61的阻值和第二反馈电阻63的阻值。
具体的，可通过信号发生器获取第一输入电阻61的阻值和第二反馈电阻63的阻值，其中，信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备，此外，第一输入电阻61的阻值和第二反馈电阻63的阻值可通过万用表测量获取，其中，万用表又称为复用表、多用表、三用表、繁用表等,是电力电子等领域不可缺少的测量仪表，可用于测量电压、电流和电阻。
根据第一输入电阻61的阻值和第二反馈电阻63的阻值，计算得到第二反向放大器模块50的信号放大倍数。
具体的，根据如下公式(4)计算第二反向放大器模块50的信号放大倍数：
Figure BDA0003755624450000071
式中，Au2为第二反向放大器模块50的信号放大倍数，R20为第二反馈电阻63的阻值，R22为第一输入电阻61的阻值。
进一步的，当计算第一反向放大器模块20的信号放大倍数时，根据第三输入电阻21的阻值和第一反馈电阻22的阻值，计算得到第一反向放大器模块20的信号放大倍数。
具体的，根据如下公式(5)计算第一反向放大器模块20的信号放大倍数：
Figure BDA0003755624450000072
式中，Au1为第一反向放大器模块20的信号放大倍数，R10为第一反馈电阻22的阻值，R11为第三输入电阻21的阻值。
进一步的，当对待测电容40进行容值测试时，采集第二反向放大器模块50的输出端的输出电压。
具体的，根据第二反向放大器模块50的信号放大倍数和第二反向放大器模块50的输出端的输出电压进行计算，得到待测电容40的两端电压值；
获取信号源10的电流值，根据电流值和两端电压值进行计算，得到待测电容40的两端容抗值；
具体的，通过读取信号源10预先设定的电流值，再根据电流值和两端电压值进行计算，得到待测电容40的两端容抗值
根据如下公式(6)，计算待测电容40的容值：
Figure BDA0003755624450000081
其中，cx为两端容抗值，f为信号源10输出的电流信号的频率，c为容值。
在本实施例中，信号源10可以为激励信号源由于待测电容40的容值C为定值，在激励信号源输出的电流大小不变的情况下，增大输入频率f会增加待测电容40的容抗，增大第二反向放大器模块50的输入电压信号，从而增大了第二反向放大器模块50的输出电压信号，因此，对于容值更小的待测电容40，在预设的频率范围内(如500KHz-1MHz)增大信号源10的输出信号的输出频率f，以准确测试不同大小的待测电容40的容值，扩大可测试的待测电容40的容值范围，此处需要特别说明的是，待测电容40的容值C为定值，在激励信号源输出的电流大小不变的情况下，在预设的频率范围内，激励信号源的输出信号的输出频率f越大，测得的待测电容40的容值越精确。
在一实施例中，提供一种电路板，该电路板集成和/或焊接上述电容测试电路。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电容测试电路，其特征在于，所述电容测试电路包括：信号源、待测电容、第一反向放大器模块、第二反向放大器模块和第一电阻，
其中，所述信号源的输入端为集成电路总线接口，所述信号源的输出端连接所述第一反向放大器模块的信号输入端，所述第一反向放大器模块的信号输出端连接所述第一电阻的输入端，所述第一电阻的输出端连接所述待测电容的输入端，所述待测电容的输出端连接所述第二反向放大器模块的信号输入端。
2.如权利要求1所述的电容测试电路，其特征在于，所述第一反向放大器模块包括：第一运算放大器、第三输入电阻和第一反馈电阻，
其中，将所述第三输入电阻的输入端作为所述第一反向放大器模块的信号输入端，将所述第一运算放大器的输出端作为所述第一反向放大器模块的信号输出端，所述第一反馈电阻的输入端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第一反馈电阻的输出端连接所述第一运算放大器的反向输入端，将所述第三输入电阻的输出端连接所述第一运算放大器的反向输入端，所述第一运算放大器的正向输入端接地。
3.如权利要求1所述的电容测试电路，其特征在于，所述第二反向放大器模块包括：第二运算放大器、第一输入电阻、第二输入电阻、第二反馈电阻，
其中，将所述第一输入电阻的输入端作为所述第二反向放大器模块的信号输入端，所述第一输入电阻的输出端连接所述第二运算放大器的反向输入端，将所述第二输入电阻的输出端连接所述第二运算放大器的正向输入端，所述第二输入电阻的输入端接地，将所述第二运算放大器的输出端作为所述第二反向放大器模块的信号输出端，所述第二反馈电阻的输出端连接所述第一输入电阻的输入端，所述第二反馈电阻的输入端连接所述第二运算放大器的输出端。
4.如权利要求3所述的电容测试电路，其特征在于，所述第二输入电阻作为匹配电阻，用于匹配所述第二运算放大器的输入阻抗。
5.如权利要求1所述的电容测试电路，其特征在于，所述第一电阻为限流电阻，用于防止待测电容损坏。
6.如权利要求1至5任一项所述的电容测试电路，其特征在于，
当对所述待测电容进行容值测试时，采集所述第二反向放大器模块的输出端的输出电压，并计算所述第二反向放大器模块的信号放大倍数；
根据所述第二反向放大器模块的信号放大倍数和所述第二反向放大器模块的输出端的输出电压进行计算，得到所述待测电容的两端电压值；
获取所述信号源的电流值，根据所述电流值和所述两端电压值进行计算，得到所述待测电容的两端容抗值；
根据如下公式，计算所述待测电容的容值：
Figure FDA0003755624440000021
其中，cx为两端容抗值，f为信号源输出的电流信号的频率，c为容值。
7.如权利要求6所述的电容测试电路，所述计算所述第二反向放大器模块的信号放大倍数包括：
获取第一输入电阻的阻值和第二反馈电阻的阻值；
根据所述第一输入电阻的阻值和所述第二反馈电阻的阻值，计算得到所述第二反向放大器模块的信号放大倍数。
8.一种电路板，其特征在于，所述电路板集成和/或焊接如权利要求1至7任一项所述电容测试电路。
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