CN219496488U - 阻抗测试电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种阻抗测试电路及装置，通过电压基准源电路、阻抗电压转换电路、隔离电路、差分放大电路、模拟开关电路和模数转换器构成阻抗测试电路，以及电压基准源电路与阻抗电压转换电路电连接，阻抗电压转换电路分别与隔离电路及待测电路电连接，隔离电路与差分放大电路电连接，差分放大电路与模拟开关电路电连接，模拟开关电路与模数转换器电连接。则本技术方案相较于传统阻抗测试方式，无需采用万用表，以及无需频繁插接操作，更不需要开发可以切换测试网络的切换板和配套控制软件，由此具备低成本、测试效率高等优势。

Description

阻抗测试电路及装置

技术领域

本实用新型涉及阻抗测试技术领域，具体涉及阻抗测试电路及装置。

背景技术

目前，板卡检测中有两个主要测试项目，一个是电源网络和大功率网络的对地阻抗检测（又称短路检测），一般在板卡上电检测前进行，其测试目的是防止在贴片后电源网络和大功率网络存在短路，在上电时若板卡烧毁，会造成不可逆损坏。

传统对地阻抗测试方法有两种，一种是针对关键板卡、用量较大的板卡，在做功能检测前先经过ICT测试（In Circuit Tester，自动在线测），拦截短路问题、器件不良贴错等问题，该工艺需要开发ICT夹具，成本与工装治具相当，成本高；另一种是直接使用万用表测量，由于有众多电源网络和大功率网络需要测试，万用表仅有一个，测试通道不足，故需要开发一个可以切换测试网络的切换板及配套控制软件，测试方案中万用表成本高，切换板与配套软件开发也需要成本。大部分公司出于成本考虑，很少做ICT测试，所以该功能基本不测试，使用万用表测试方案，由于万用表模式转换器ADC数量有限，需要新增继电器逐个切换网络测试，同时万用表需要与待测点进行插接，这容易导致测试时间较长，测试效率低情况。另外逐个切换网络测试也会导致测试不稳定问题。

因此，现有技术有待于改善。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种阻抗测试电路及装置，以至少解决相关技术中阻抗测试效率低的技术问题。

本实用新型的第一方面，提供了一种阻抗测试电路，所述阻抗测试电路包括电压基准源电路、阻抗电压转换电路、隔离电路、差分放大电路、模拟开关电路和模数转换器；

所述电压基准源电路与所述阻抗电压转换电路电连接，所述阻抗电压转换电路分别与所述隔离电路及待测电路电连接，所述隔离电路与所述差分放大电路电连接，所述差分放大电路与所述模拟开关电路电连接，所述模拟开关电路与所述模数转换器电连接；

其中，所述电压基准源电路用于输出基准电压信号至所述阻抗电压转换电路，所述阻抗电压转换电路用于将所述基准电压信号和所述待测电路的待测电压信号分别转换为基准阻抗信号及待测阻抗信号，并将所述待测阻抗信号和所述基准阻抗信号经所述隔离电路传输至所述差分放大电路，所述差分放大电路用于将所述待测阻抗信号和所述基准阻抗信号形成的差分值进行放大处理得到差分模拟信号，并将所述差分模拟信号经所述模拟开关电路传输至所述模数转换器，所述模拟转换器用于将所述差分模拟信号转换为数字信号并输出所述数字信号。

本实用新型的第二方面，提供了一种阻抗测试装置，包括壳体及内置于所述壳体中的如第一方面的所述阻抗测试电路。

本实用新型的阻抗测试电路及装置，通过电压基准源电路、阻抗电压转换电路、隔离电路、差分放大电路、模拟开关电路和模数转换器构成阻抗测试电路，以及电压基准源电路与阻抗电压转换电路电连接，阻抗电压转换电路分别与隔离电路及待测电路电连接，隔离电路与差分放大电路电连接，差分放大电路与模拟开关电路电连接，模拟开关电路与模数转换器电连接。则采用阻抗测试电路对待测电路的阻抗进行测试时，电压基准源电路输出基准电压信号至阻抗电压转换电路，阻抗电压转换电路将基准电压信号和待测电路的待测电压信号分别转换为基准阻抗信号及待测阻抗信号，并将待测阻抗信号和基准阻抗信号经隔离电路传输至差分放大电路，差分放大电路用于将待测阻抗信号和基准阻抗信号形成的差分值进行放大处理得到差分模拟信号，并将差分模拟信号经模拟开关电路传输至模数转换器，模拟转换器将差分模拟信号转换为数字信号并输出数字信号。相较于传统阻抗测试方式，本技术方案无需采用万用表，以及无需频繁插接操作，更不需要开发可以切换测试网络的切换板和配套控制软件，由此具备低成本、测试效率高等优势。另外，由于无需通过频繁逐个切换网络测试，保证一定的测试稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例中阻抗测试电路的原理框图；

图2为本申请一实施例中阻抗测试电路的电路连接示意图；

图3为本申请一实施例中模拟开关电路的电路连接示意图；

图4和图5为本申请一实施例中模数转换器的电路连接示意图；

图6为本申请一实施例中滤波去耦电路的电路连接示意图；

图7和图8分别为本申请一实施例中第一LED显示电路、第二LED显示电路的电路连接示意图；

图9为本申请一实施例中SWD调试电路的电路连接示意图；

图10为本申请一实施例中上电复位电路的电路连接示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要注意的是，相关术语如“第一”、“第二”等可以用于描述各种组件，但是这些术语并不限制该组件。这些术语仅用于区分一个组件和另一组件。例如，不脱离本实用新型的范围，第一组件可以被称为第二组件，并且第二组件类似地也可以被称为第一组件。术语“和/或”是指相关项和描述项的任何一个或多个的组合。

请参阅图1，本实用新型实施例所提供的一种阻抗测试电路，其具体包括电压基准源电路10、阻抗电压转换电路30、隔离电路40、差分放大电路50、模拟开关电路60和模数转换器70。

电压基准源电路10的输出端与阻抗电压转换电路30的第一输入端电连接，待测电路20的输出端（待测点）与阻抗电压转换电路30的第二输入端电连接，阻抗电压转换电路30经隔离电路40、差分放大器50、模拟开关电路60与模数转换器70电连接。即上述各电路间形成如下连接关系：电压基准源电路10与阻抗电压转换电路30电连接，阻抗电压转换电路30分别与隔离电路40及待测电路20电连接，隔离电路40与差分放大电路50电连接，差分放大电路50与模拟开关电路60电连接，模拟开关电路60与模数转换器70电连接。

则本实施例在进行实施时，电压基准源电路10用于输出基准电压信号至阻抗电压转换电路30，阻抗电压转换电路30用于将基准电压信号和待测电路20的待测电压信号分别转换为基准阻抗信号及待测阻抗信号，并将待测阻抗信号和基准阻抗信号经隔离电路40传输至差分放大电路50，差分放大电路50用于将待测阻抗信号和基准阻抗信号形成的差分值进行放大处理得到差分模拟信号，并将差分模拟信号经模拟开关电路60传输至模数转换器70，模拟转换器70用于将差分模拟信号转换为数字信号并输出待测电路20中阻抗对应的数字信号。由此，相较于传统阻抗测试方式，本技术方案无需采用万用表，以及无需频繁插接操作，更不需要开发可以切换测试网络的切换板和配套控制软件，由此具备低成本、测试效率高等优势。

请参阅图2，电压基准源电路包括第一电容C208、第一电阻R237、第二电阻R238及第一运算放大器U26A；第一运算放大器U26A的正极输入端同时与第一电阻R237的一端、第二电阻R238的一端电连接，第一运算放大器U26A的负极输入端同时与第一运算放大器U26A的输出端、阻抗电压转换电路的第一输入端电连接，第一电阻R237的另一端同时与第一电容C208的一端、供电端、第一运算放大器U26A的电压端电连接，第二电阻R238的另一端接地，第一电容C208的另一端接地。具体的，通过第一电容C208、第一电阻R237、第二电阻R238及第一运算放大器U26A构成的电压基准源电路，第一电容C208、第一电阻R237、第二电阻R238构成电阻分压网络，第一运算放大器U26A作为跟随器，为了避免过大电压对电路的影响，结合网络情况设置基准源为0.1V或者1V，同时由跟随器隔离输出，避免后级电路对电阻分压网络电路的影响，由此能够提高基准电压精度。

请继续参阅图2，阻抗电压转换电路30包括继电器K5、第一滤波电路（C212、C213、D30、C214、C215）、开关管Q5、第二滤波电路（R247、C217）、及采样电阻R246。即阻抗转换器由采样电阻R、继电器等构成，继电器可以确保在不需测试时与待测网络完全断开，避免对后续的电压测试的影响；采样电阻结合待测网络的对地阻抗设置，确保经过放大后，电压在模数转换器采样电压的1/2到2/3之间，尽可能提高测试精度。

请继续参阅图2，隔离电路包括第二运算放大器U27A、第三运算放大器U27B、第三电阻R239、第四电阻R240、第五电阻R244、第六电阻R245；第二运算放大器U27A的正极输入端与第三电阻R239的一端电连接，第二运算放大器U27A的负极输入端同时与第四电阻R240的一端、第二运算放大器U27A的输出端电连接，第四电阻R240的另一端与差分放大电路电连接，第三电阻R239的另一端与电压基准源电路电连接；第三运算放大器U27B的正极输入端与第五电阻R244的一端电连接，第三运算放大器U27B的负极输入端同时与第六电阻R245的一端、第三运算放大器U27B的输出端电连接，第六电阻R245的另一端与差分放大电路电连接，第五电阻R244的另一端与阻抗电压转换电路电连接。即隔离电路由运放设计成放大倍数为1的正相放大器构成，利用运放的高输入阻抗特性将电路前后隔离，减少相互影响。

请继续参阅图2，差分放大电路包括放大芯片U29和电阻R242，放大芯片U29的引脚IN+用于接收基准阻抗信号，引脚IN-用于接收待测阻抗信号，由此放大芯片U29将待测阻抗信号和基准阻抗信号形成的差分值进行放大处理得到差分模拟信号，并经引脚OUTPUT、电阻R242输出至模拟开关电路。即差分放大电路由差分放大器（放大芯片U2）构成，放大倍数设置为Au连接阻抗转换电路中的采样电阻两端，采集其电压降，放大后电压（差分模拟信号）为U2。

请参阅图3，模拟开关电路包括开关处理芯片U138，其配置有多路差分信号输入引脚X0-X7、一路输出引脚X及一路电压输入引脚VDD，一路差分信号输入引脚与差分放大电路的输出端电连接，一路输出引脚与所述模数转换器的输入端电连接，电压输入引脚与供电端电连接。即通过8个模拟输入端口，一个输出端口，通过三个地址信号控制选择哪个端口信号，起反应速度为us级别，远大于切换继电器的ms级别。其功能实现8个信号转为1个信号，大大减少模数转换器的引脚资源，降低模数转换器成本。

请参阅图4及图5，模数转换器包括集成有模数转换功能的MCU芯片U135，MCU芯片的第一输入引脚与模拟开关电路电连接，MCU芯片的第二输入引脚与供电端电连接，MCU的第一输出引脚用于输出待测电路中阻抗所对应的数字信号。由于MCU芯片U135集成有模数转换功能，其主要实现将模拟信号转为数字信号的功能，为后续工序实现自动化的关键节点，转换后的数据程序自动判断识别，整个测试过程实现全自动化运行，大大提高测试效率。

请参阅图6，阻抗测试电路还包括滤波去耦电路，滤波去耦电路与MCU芯片电连接；该滤波去耦电路由众多电容器件C579、C580、C581、C582、C583、C584、C585、C586、C587、C588、C589、C590并联形成，提供对于供电电压的滤波去耦作用。

请参阅图7及图8，阻抗测试电路还包括第一LED显示电路及第二LED显示电路；第一LED显示电路和第二LED显示电路均与MCU芯片电连接，第一LED显示电路中配置有连接器J33，该连接器J33与用于显示第一颜色的LED器件连接，第二LED显示电路中配置有连接器J34，该连接器J34与用于显示第二颜色的LED器件连接。则当阻抗测试电路在运行或者关闭时，通过不同颜色的LED器件的发亮来进行提示。

请参阅图9及图10，阻抗测试电路还包括SWD调试电路，SWD调试电路与MCU芯片电连接；该SWD调试电路用于在测试阻抗过程中的调试。另外，阻抗测试电路还包括上电复位电路，上电复位电路与MCU芯片电连接，以为MCU芯片提供复位功能。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种阻抗测试电路，其特征在于，所述阻抗测试电路包括电压基准源电路、阻抗电压转换电路、隔离电路、差分放大电路、模拟开关电路和模数转换器；

所述电压基准源电路与所述阻抗电压转换电路电连接，所述阻抗电压转换电路分别与所述隔离电路及待测电路电连接，所述隔离电路与所述差分放大电路电连接，所述差分放大电路与所述模拟开关电路电连接，所述模拟开关电路与所述模数转换器电连接；

其中，所述电压基准源电路用于输出基准电压信号至所述阻抗电压转换电路，所述阻抗电压转换电路用于将所述基准电压信号和所述待测电路的待测电压信号分别转换为基准阻抗信号及待测阻抗信号，并将所述待测阻抗信号和所述基准阻抗信号经所述隔离电路传输至所述差分放大电路，所述差分放大电路用于将所述待测阻抗信号和所述基准阻抗信号形成的差分值进行放大处理得到差分模拟信号，并将所述差分模拟信号经所述模拟开关电路传输至所述模数转换器，所述模数转换器用于将所述差分模拟信号转换为数字信号并输出所述数字信号。

2.如权利要求1所述阻抗测试电路，其特征在于，所述模拟开关电路包括开关处理芯片；

所述开关处理芯片配置有多路差分信号输入引脚、一路输出引脚及一路电压输入引脚，一路所述差分信号输入引脚与所述差分放大电路的输出端电连接，一路所述输出引脚与所述模数转换器的输入端电连接，所述电压输入引脚与供电端电连接。

3.如权利要求1所述阻抗测试电路，其特征在于，所述电压基准源电路包括第一电容、第一电阻、第二电阻及第一运算放大器；

所述第一运算放大器的正极输入端同时与所述第一电阻的一端、所述第二电阻的一端电连接，所述第一运算放大器的负极输入端同时与所述第一运算放大器的输出端、所述阻抗电压转换电路的第一输入端电连接，所述第一电阻的另一端同时与所述第一电容的一端、供电端、所述第一运算放大器的电压端电连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电容的另一端接地。

4.如权利要求1所述阻抗测试电路，其特征在于，所述隔离电路包括第二运算放大器、第三运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻；

所述第二运算放大器的正极输入端与所述第三电阻的一端电连接，所述第二运算放大器的负极输入端同时与所述第四电阻的一端、所述第二运算放大器的输出端电连接，所述第四电阻的另一端与所述差分放大电路电连接，所述第三电阻的另一端与所述电压基准源电路电连接；所述第三运算放大器的正极输入端与所述第五电阻的一端电连接，所述第三运算放大器的负极输入端同时与所述第六电阻的一端、所述第三运算放大器的输出端电连接，所述第六电阻的另一端与所述差分放大电路电连接，所述第五电阻的另一端与所述阻抗电压转换电路电连接。

5.如权利要求1所述阻抗测试电路，其特征在于，所述模数转换器包括集成有模数转换功能的MCU芯片；

所述MCU芯片的第一输入引脚与所述模拟开关电路电连接，所述MCU芯片的第二输入引脚与供电端电连接，所述MCU的第一输出引脚用于输出所述待测电路中阻抗所对应的所述数字信号。

6.如权利要求5所述阻抗测试电路，其特征在于，所述阻抗测试电路还包括第一LED显示电路及第二LED显示电路；

所述第一LED显示电路和所述第二LED显示电路均与所述MCU芯片电连接，所述第一LED显示电路中配置有用于显示第一颜色的LED器件，所述第二LED显示电路中配置有用于显示第二颜色的LED器件。

7.如权利要求5所述阻抗测试电路，其特征在于，所述阻抗测试电路还包括滤波去耦电路；

所述滤波去耦电路与所述MCU芯片电连接。

8.如权利要求5所述阻抗测试电路，其特征在于，所述阻抗测试电路还包括SWD调试电路；

所述SWD调试电路与所述MCU芯片电连接。

9.如权利要求5所述阻抗测试电路，其特征在于，所述阻抗测试电路还包括上电复位电路；

所述上电复位电路与所述MCU芯片电连接。

10.一种阻抗测试装置，其特征在于，包括壳体及内置于所述壳体中的如权利要求1至9中任一项所述阻抗测试电路。