CN116699475A - 基于源表的远端采样接触检测系统、方法及源表装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于源表的远端采样接触检测系统、方法及源表装置，系统包括激励源、功率输出接口和采样输出接口、功率线和采样线、放大单元和检测单元。通过激励源输出电流信号，放大单元获取激励源两端的电压并放大后输入至检测单元，检测单元根据接触阻抗的大小判断是否接触不良。本发明通过激励源、功率输出接口、采样输出接口、功率线和采样线形成一个电流回路，当功率线与采样线接触良好时，回路中的阻抗很小，当功率线与采样线接触不良时，回路中的阻抗增大，本发明通过检测线路的接触阻抗来判断是否存在接触不良，能够有效防止因为接触不良导致源表输出超出设定范围产生的各种问题。

Description

基于源表的远端采样接触检测系统、方法及源表装置

技术领域

本发明涉及源表远端采样领域，特别涉及一种基于源表的远端采样接触检测系统、方法及源表装置。

背景技术

源表是半导体行业中一种通用的仪表，用于多种测试场合。随着技术的发展，市场对源表的精度要求越来越高，但由于输出线路上存在线损，导致源表输出端口与被测单元的输入端口间存在电压差造成精度降低，为了解决这个问题，通常采用的方式是把输出端口的采样点向外移至被测单元的输入端口，这种方式称之为远端采样。

远端采样解决了精度问题，同时，它也带来了另一个技术问题，即当采样线与功率线接触不良或者断开时电压采样异常，导致源表的输出电压异常。而输出电压异常，可能会导致被测单元发生击穿、损坏，甚至触电、火灾等危险。而源表自身存在输出和测量非常微弱的信号，造成了对其它非自身输出的信号比较敏感。为了解决这个问题，一般采用在引线末端直接短路的方式，即功率线末端直接与采样线短路，并在源表内部功率线与采样线两端接用限压电路，防止两条线的电压差太多。

这种方式存在以下缺点：1、在测试过程中因运动或者拉扯导致线路中间出现断路，导致检测不到电压，2、无法应用于某些测试场合，例如工装夹具等采用探针的场合，需要通过探针或者触点在末端短路、或者需要线路延长的，都有可能出现接触不良现象。3、在源表内部功率线与采样线两端接用限压电路的方式存在电位差，这样会使得源表的输出电压不准，还有可能导致被测单元存在损坏或者发生火灾的风险。综上，目前的源表的远端采样无法准确判断是否存在接触不良。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于源表的远端采样接触检测系统、方法及源表装置，能够检测采样线与功率线之间的接触阻抗，防止因为接触不良导致源表输出超出设定范围产生的各种问题。

根据本发明第一方面实施例的基于源表的远端采样接触检测系统，连接被测单元，包括：激励源，用于输出电流信号；功率输出接口和采样输出接口，所述激励源的一端连接所述功率输出接口，所述激励源的另一端连接所述采样输出接口；功率线和采样线，所述功率线的一端连接所述功率输出接口，所述采样线的一端连接所述采样输出接口，所述功率线的另一端和所述采样线的另一端皆连接至被测单元的输入端口且在被测单元的输入端口处短接；放大单元，所述放大单元的一个输入端连接所述功率输出接口，所述放大单元的另一个输入端连接所述采样输出接口；检测单元，所述放大单元的输出端连接所述检测单元的信号输入端，所述检测单元根据放大单元反馈的采样电压计算输入端口的接触阻抗，根据接触阻抗的大小判断被测单元的输入端口是否存在接触不良；

根据本发明的一些实施例，所述激励源包括第一激励源和第二激励源，所述功率输出接口包括功率输出正极接口和功率输出负极接口，所述采样输出接口包括采样输出正极接口和采样输出负极接口，所述功率线包括正极功率线和负极功率线，所述采样线包括正极采样线和负极采样线，所述放大单元包括第一放大器和第二放大器，所述第一激励源、功率输出正极接口、采样输出正极接口、正极功率线、正极采样线和第一放大器形成正极单元连接至被测单元的输入端口正极，所述第二激励源、功率输出负极接口、采样输出负极接口、负极功率线、负极采样线和第二放大器形成负极单元连接至被测单元的输入端口负极。

根据本发明第一方面实施例的基于源表的远端采样接触检测系统，至少具有如下有益效果：

本发明实施方式中通过激励源输出电流信号，功率线和采样线在被测单元的输入端口处短接，电流信号经功率线和采样线回到激励源，放大单元获取激励源两端的电压并放大后输入至检测单元，检测单元根据放大单元反馈的采样电压计算输入端口的接触阻抗，根据接触阻抗的大小判断是否接触不良。本发明通过激励源、功率输出接口、采样输出接口、功率线和采样线形成一个电流回路，当功率线与采样线接触良好时，回路中的阻抗很小，当功率线与采样线接触不良时，回路中的阻抗增大，本发明通过检测线路的接触阻抗来判断是否存在接触不良，能够有效防止因为接触不良导致源表输出超出设定范围产生的各种问题。

根据本发明的一些实施例，所述检测单元包括采样单元和控制单元，所述放大单元的输出端连接所述采样单元的输入端，所述采样单元的输出端连接所述控制单元的输入端，所述控制单元连接源表的控制端以用于根据接触不良的判断结果控制源表的运行状态。

根据本发明的一些实施例，还包括开关，所述激励源的一端通过开关连接所述功率线，所述控制单元连接所述开关的控制端以用于通过开关进行检测信号的开启和关闭。

根据本发明的一些实施例，还包括接触阻抗设置单元，所述接触阻抗设置单元用于设置接触阻抗限定值，所述接触阻抗设置单元的输出端连接所述控制单元的输入端，所述控制单元根据放大单元反馈的采样电压计算出输入端口的接触阻抗，并与接触阻抗限定值进行对比，根据对比结果判断被测单元的输入端口是否存在接触不良。

根据本发明第二方面实施例的基于源表的远端采样接触检测方法，包括以下步骤：

激励源输出电流信号，电流信号经功率线和采样线回到激励源；

放大单元获取激励源两端的电压并放大后输入至检测单元；

检测单元根据放大单元反馈的采样电压计算输入端口的接触阻抗，根据接触阻抗的大小判断是否接触不良。

根据本发明的一些实施例，所述激励源输出电流信号步骤中，检测单元通过开关控制激励源输出电流信号的开启和关闭。

根据本发明的一些实施例，所述根据接触阻抗的大小判断是否接触不良的具体步骤为：

根据源表的输出功率和线路状态设定接触阻抗限定值；

将接触阻抗限定值输入检测单元；

检测单元将计算出的输入端口的接触阻抗与接触阻抗限定值进行对比，若接触阻抗小于接触阻抗限定值，则判定未发生接触不良，若接触阻抗大于等于接触阻抗限定值，则判定发生接触不良。

根据本发明第二方面实施例的基于源表的远端采样接触检测方法，至少具有如下有益效果：

本发明实施方式中通过激励源输出电流信号，功率线和采样线在被测单元的输入端口处短接，电流信号经功率线和采样线回到激励源，放大单元获取激励源两端的电压并放大后输入至检测单元，检测单元根据放大单元反馈的采样电压计算输入端口的接触阻抗，根据接触阻抗的大小判断是否接触不良。本发明通过激励源、功率输出接口、采样输出接口、功率线和采样线形成一个电流回路，当功率线与采样线接触良好时，回路中的阻抗很小，当功率线与采样线接触不良时，回路中的阻抗增大，本发明通过检测线路的接触阻抗来判断是否存在接触不良，能够有效防止因为接触不良导致源表输出超出设定范围产生的各种问题。

根据本发明第三方面实施例的源表装置，包括源表，所述源表内设置有上述的基于源表的远端采样接触检测系统。

根据本发明第三方面实施例的源表装置，至少具有如下有益效果：

本发明实施方式中通过激励源输出电流信号，功率线和采样线在被测单元的输入端口处短接，电流信号经功率线和采样线回到激励源，放大单元获取激励源两端的电压并放大后输入至检测单元，检测单元根据放大单元反馈的采样电压计算输入端口的接触阻抗，根据接触阻抗的大小判断是否接触不良。本发明通过激励源、功率输出接口、采样输出接口、功率线和采样线形成一个电流回路，当功率线与采样线接触良好时，回路中的阻抗很小，当功率线与采样线接触不良时，回路中的阻抗增大，本发明通过检测线路的接触阻抗来判断是否存在接触不良，能够有效防止因为接触不良导致源表输出超出设定范围产生的各种问题。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例中基于源表的远端采样接触检测系统的电路原理图；

图2为本发明实施例中带开关的基于源表的远端采样接触检测系统的电路原理图；

图3为本发明实施例中基于源表的远端采样接触检测方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1所示，一种基于源表的远端采样接触检测系统，连接被测单元，包括：激励源、功率输出接口和采样输出接口、功率线和采样线、放大单元和检测单元。激励源的一端连接功率输出接口，激励源的另一端连接采样输出接口；功率线的一端连接功率输出接口，采样线的一端连接采样输出接口，功率线的另一端和采样线的另一端皆连接至被测单元的输入端口且在被测单元的输入端口处短接。应能理解的是，本申请中的激励源是专门用来检测接触阻抗的电源，并非源表自身的输出源，本申请中激励源采用恒流源电路来输出电流信号，当然也可以采用其他的电流源电路的功率线指的是源表自身的功率线，功率线不仅连接激励源，还连接源表自身的输出源。放大单元的一个输入端连接功率输出接口，放大单元的另一个输入端连接采样输出接口，本实施例中放大单元采用差分放大器，因此差分放大器的同相端连接功率输出接口，差分放大器的反相端连接采样输出接口，这样差分放大器可以获取激励源两端的电压，放大单元的输出端连接检测单元的信号输入端，像检测单元反馈激励源两端的采样电压值，检测单元根据放大单元反馈的采样电压计算输入端口的接触阻抗，根据接触阻抗的大小判断被测单元的输入端口是否存在接触不良。

下面说明本申请的工作原理：

通过激励源输出一个电流信号，流经功率线和采样线回到激励源，放大单元并接在激励源两端，信号经放大后送至检测单元。激励源、功率输出接口、采样输出接口、功率线和采样线形成一个电流回路。

当功率线与采样线接触不良时，电流回路中的阻抗增大，根据欧姆定律，V=I*R，阻抗增大，激励源的两端的电压信号增大，放大单元输入的电压增大，检测单元检测到的采样信号增大。

当功率线与采样线接触良好时，回路中的阻抗非常小，激励源的两端的信号越非常微弱，放大单元输入的信号非常小，检测单元检测到的采样信号非常小。

因此可以根据检测单元检测到的采样电压信号大小来判断是否存在接触不良。

检测单元判断发生接触不良后，可以向源表发送一个反馈信号，源表执行暂停输出、降低输出等操作，或者直接发送报警提示，让测试人员结合实际测试情况执行后续动作。

具体的，本发明中检测单元包括采样单元和控制单元，放大单元的输出端连接采样单元的输入端，采样单元的输出端连接控制单元的输入端，控制单元连接源表的控制端以用于根据接触不良的判断结果控制源表的运行状态。

需要说明的是，采样单元采用常规的模数转换器等器件，将模拟信号转换为数字信号，再送至控制单元，控制单元采用MCU或者其他的处理器，可以根据接触阻抗的大小来确认是否接触良好，或者把测量出来的值给用户进行判断是否接触良好。

需要说明的是，因为激励源产生的电流信号为微安级（1uA=10^6pA），对于一般输出的电流在安培级以上的源表没有影响，因此图1中激励源始终接入功率线和采样线。而部分源表的输出和测量范围非常宽，当输出电流较小时，激励源产生的微安级电流信号会影响到源表的输出和测量精度。为了解决这一问题，参考图2所示，本申请中还设置有开关，激励源的一端通过开关连接功率线，控制单元连接开关的控制端，通过开关进行检测信号的开启和关闭，当检测接触阻抗时闭合开关，当检测完毕后断开开关，采用分时检测的方式进行接触阻抗的测量，避免影响源表自身的输出和测量精度。

需要说明的是，根据测试环境的不同、源表输出功率的不同以及线路长短的不同，判断接触不良的接触阻抗的阻值也不相同，因此控制单元需要能够调节接触阻抗的限定值，本申请中还包括接触阻抗设置单元，接触阻抗设置单元用于设置接触阻抗限定值，接触阻抗设置单元的输出端连接控制单元的输入端，控制单元根据放大单元反馈的采样电压计算出输入端口的接触阻抗，并与接触阻抗限定值不同的接触阻抗限定值，当电路回路中的阻抗比较大，如线路比较长导致的线路阻抗较高，此时不一定发生了接触不良，用户通过设置一个较高的的接触阻抗限定值，可以有效的防止误处理。

示例性的，通常接触阻抗限定值可以设置为50Ω，对于大功率的电源可以设置为10Ω，对于线路比较长的测试环境，考虑线路的阻抗，可以适当增加。

参考图1和图2所示，因为被测单元的输入端口包括正极端子和负极端子，因此本申请中激励源包括第一激励源E1和第二激励源E2，功率输出接口包括功率输出正极接口J1+和功率输出负极接口J1-，采样输出接口包括采样输出正极接口J2+和采样输出负极接口J2-，功率线包括正极功率线和负极功率线，采样线包括正极采样线和负极采样线，放大单元包括第一放大器U1和第二放大器U2，第一激励源E1、功率输出正极接口J1+、采样输出正极接口J2+、正极功率线、正极采样线和第一放大器U1形成正极单元连接至被测单元的输入端口正极，第二激励源E2、功率输出负极接口J1-、采样输出负极接口J2-、负极功率线、负极采样线和第二放大器U2形成负极单元连接至被测单元的输入端口负极，在进行接触阻抗的检测时，可以通过开关控制，先进行正极单元的检测，再进行负极单元的检测。当然也可以根据测试需要，只设置单独正极单元或负极单元。

参考图3所示，本发明还涉及一种基于源表的远端采样接触检测方法，包括以下步骤：

S100、激励源输出电流信号，电流信号经功率线和采样线回到激励源；

S200、放大单元获取激励源两端的电压并放大后输入至检测单元；

S300、检测单元根据放大单元反馈的采样电压计算输入端口的接触阻抗，根据接触阻抗的大小判断是否接触不良。

具体的，步骤S100中检测单元通过开关控制激励源输出电流信号的开启和关闭，从而实现接触阻抗检测的开启和关闭，可以避免影响源表自身的输出和测量精度。

具体的，步骤S300中根据接触阻抗的大小判断是否接触不良的具体步骤为：

S301、根据源表的输出功率和线路状态设定接触阻抗限定值；

S302、将接触阻抗限定值输入检测单元；

S303、检测单元将计算出的输入端口的接触阻抗与接触阻抗限定值进行对比，若接触阻抗小于接触阻抗限定值，则判定未发生接触不良，若接触阻抗大于等于接触阻抗限定值，则判定发生接触不良。

本发明还涉及一种源表装置，包括源表，源表内设置有上述实施例的基于源表的远端采样接触检测系统。

综上，本发明实施方式中通过激励源输出电流信号，功率线和采样线在被测单元的输入端口处短接，电流信号经功率线和采样线回到激励源，放大单元获取激励源两端的电压并放大后输入至检测单元，检测单元根据放大单元反馈的采样电压计算输入端口的接触阻抗，根据接触阻抗的大小判断是否接触不良。本发明通过激励源、功率输出接口、采样输出接口、功率线和采样线形成一个电流回路，当功率线与采样线接触良好时，回路中的阻抗很小，当功率线与采样线接触不良时，回路中的阻抗增大，本发明通过检测线路的接触阻抗来判断是否存在接触不良，能够有效防止因为接触不良导致源表输出超出设定范围产生的各种问题。此外通过设置开关和控制单元实现激励源输出电流的开启和关闭，可以避免影响源表自身的输出和测量精度，此外通过接触阻抗设置单元可以设置和调节接触阻抗限定值，从而量化接触阻抗。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种基于源表的远端采样接触检测系统，连接被测单元，其特征在于，包括：

激励源，用于输出电流信号；

功率输出接口和采样输出接口，所述激励源的一端连接所述功率输出接口，所述激励源的另一端连接所述采样输出接口；

功率线和采样线，所述功率线的一端连接所述功率输出接口，所述采样线的一端连接所述采样输出接口，所述功率线的另一端和所述采样线的另一端皆连接至被测单元的输入端口且在被测单元的输入端口处短接；

放大单元，所述放大单元的一个输入端连接所述功率输出接口，所述放大单元的另一个输入端连接所述采样输出接口；

检测单元，所述放大单元的输出端连接所述检测单元的信号输入端，所述检测单元根据放大单元反馈的采样电压计算输入端口的接触阻抗，根据接触阻抗的大小判断被测单元的输入端口是否存在接触不良；

所述激励源包括第一激励源和第二激励源，所述功率输出接口包括功率输出正极接口和功率输出负极接口，所述采样输出接口包括采样输出正极接口和采样输出负极接口，所述功率线包括正极功率线和负极功率线，所述采样线包括正极采样线和负极采样线，所述放大单元包括第一放大器和第二放大器，所述第一激励源、功率输出正极接口、采样输出正极接口、正极功率线、正极采样线和第一放大器形成正极单元连接至被测单元的输入端口正极，所述第二激励源、功率输出负极接口、采样输出负极接口、负极功率线、负极采样线和第二放大器形成负极单元连接至被测单元的输入端口负极。

2.根据权利要求1所述的基于源表的远端采样接触检测系统，其特征在于，所述检测单元包括采样单元和控制单元，所述放大单元的输出端连接所述采样单元的输入端，所述采样单元的输出端连接所述控制单元的输入端，所述控制单元连接源表的控制端以用于根据接触不良的判断结果控制源表的运行状态。

3.根据权利要求2所述的基于源表的远端采样接触检测系统，其特征在于，还包括开关，所述激励源的一端通过开关连接所述功率线，所述控制单元连接所述开关的控制端以用于通过开关进行检测信号的开启和关闭。

4.根据权利要求2所述的基于源表的远端采样接触检测系统，其特征在于，还包括接触阻抗设置单元，所述接触阻抗设置单元用于设置接触阻抗限定值，所述接触阻抗设置单元的输出端连接所述控制单元的输入端，所述控制单元根据放大单元反馈的采样电压计算出输入端口的接触阻抗，并与接触阻抗限定值进行对比，根据对比结果判断被测单元的输入端口是否存在接触不良。

5.一种应用于权利要求1至4任意一项所述系统的基于源表的远端采样接触检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

激励源输出电流信号，电流信号经功率线和采样线回到激励源；

放大单元获取激励源两端的电压并放大后输入至检测单元；

检测单元根据放大单元反馈的采样电压计算输入端口的接触阻抗，根据接触阻抗的大小判断被测单元的输入端口是否存在接触不良。

6.根据权利要求5所述的基于源表的远端采样接触检测方法，其特征在于，所述激励源输出电流信号步骤中，检测单元通过开关控制激励源输出电流信号的开启和关闭。

7.根据权利要求5所述的基于源表的远端采样接触检测方法，其特征在于，所述根据接触阻抗的大小判断是否接触不良的具体步骤为：

根据源表的输出功率和线路状态设定接触阻抗限定值；

将接触阻抗限定值输入检测单元；

检测单元将计算出的输入端口的接触阻抗与接触阻抗限定值进行对比，若接触阻抗小于接触阻抗限定值，则判定未发生接触不良，若接触阻抗大于等于接触阻抗限定值，则判定发生接触不良。

8.一种源表装置，其特征在于，包括源表，所述源表内设置有权利要求1至4任意一项所述的基于源表的远端采样接触检测系统。