CN221124749U - 一种智能笔信号的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型旨在提供一种测试成本低、测试效率高，操作简易，易于维护，测试稳定性良好的智能笔信号的测量装置。本实用新型包括依次连接的主控制板、信号测量模组、信号衰减模组以及信号转接模组，所述信号转接模组与被测单元连接，所述主控制板与上位机连接，所述信号衰减模组包括依次连接的分压衰减结构、信号跟随结构以及差分放大结构，所述分压衰减结构与所述信号转接模组连接，所述差分放大结构与所述信号测量模组连接。本实用新型应用于产品信号质量检测的技术领域。
Description
技术领域
本实用新型应用于产品信号质量检测的技术领域,特别涉及一种智能笔信号的测量装置。
背景技术
目前行业内对于智能笔信号的测试仪器和方法较为局限，常用到的MS40仪器为是高精度示波器，这种测试方法效率低下，而且产品信号端窄小，使用示波器测试容易受到人为因素干扰，导致测试不稳定，因此通用测量仪器和测量方法比较单一且简陋，难以满足日益增长的客户需求。测试信号为Freq(频率)：120KHZ-500KHZ，VPP：40-70V的交流信号；测试参数为VPP,FREQ,DBM等。由于智能笔信号端窄小且不易接触，使用MS400仪器测试操作难度大，加上人为因素导致测试波动和误差很大；常用到的高精度示波器成本高；而且测试时间长，效率低。另外，示波器测试成本较大，测试稳定性较差。因此有必要提供一种测试成本低、测试效率高，操作简易，易于维护，测试稳定性良好的智能笔信号的测量装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种测试成本低、测试效率高，操作简易，易于维护，测试稳定性良好的智能笔信号的测量装置。
本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括依次连接的主控制板、信号测量模组、信号衰减模组以及信号转接模组，所述信号转接模组与被测单元连接，所述主控制板与上位机连接，所述信号衰减模组包括依次连接的分压衰减结构、信号跟随结构以及差分放大结构，所述分压衰减结构与所述信号转接模组连接，所述差分放大结构与所述信号测量模组连接。
由上述方案可见，所述智能笔信号的测量装置相比使用示波器测试，测试成本较低，成本仅是仪器的10%左右，测试效率高，操作简易，易于维护，测试的稳定性良好，代替昂贵通用仪器，如示波器MSO44，减小测量误差，方便集成在自动化设备，便于自动化大规模测试。
一个优选方案是，所述分压衰减结构包括第一电阻、第二电阻以及第三电阻，所述第一电阻的一端作为Signal_IN端口，所述第一电阻的另一端经所述第二电阻、所述第三电阻接地，所述第二电阻、所述第三电阻的节点为Signal_IN_OS端口。
一个优选方案是，所述信号跟随结构包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的同向输入端与所述Signal_IN_OS端口连接，所述第一运算放大器的反向输入端、输出端均作为Signal_INPUT端口。
一个优选方案是，所述差分放大结构包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的IN-端口与所述Signal_INPUT端口连接，所述第二运算放大器的OUT+端口、OUT-端口分别作为Signal_OUT_P端口、Signal_OUT_N端口。
一个优选方案是，所述信号测量模组包括连接器和模数转换器，所述连接器与所述Signal_OUT_P端口、所述Signal_OUT_N端口连接，所述连接器经所述模数转换器与所述主控制板连接。
一个优选方案是，所述智能笔信号的测量装置还包括测试切换结构，所述测试切换结构包括所述第一继电器和所述第二继电器，所述第一继电器的输入端与所述模数转换器连接，所述第一继电器的输出端与所述第二继电器的输入端连接，所述第二继电器的输出端与所述主控制板连接。
附图说明
图1是本实用新型的流程框图；
图2是本实用新型的系统框图；
图3是所述信号测量模组的测试框图；
图4是所述分压衰减结构的电路原理图；
图5是所述信号跟随结构的电路原理图；
图6是所述差分放大结构的电路原理图；
图7是所述测试切换结构的电路原理图；
图8是使用示波器测试的信号强度测试值；
图9是使用所述智能笔信号的测量装置测试的信号强度测试值；
图10是使用所述智能笔信号的测量装置测试相比标准仪器的精度对比。
具体实施方式
如图1和图2所示，在本实施例中，本实用新型包括依次连接的主控制板1、信号测量模组2、信号衰减模组3以及信号转接模组4，所述信号转接模组4与被测单元5连接，所述主控制板1与上位机6连接，所述信号衰减模组3包括依次连接的分压衰减结构、信号跟随结构以及差分放大结构，所述分压衰减结构与所述信号转接模组4连接，所述差分放大结构与所述信号测量模组2连接。
所述主控制板1和被测单元5通讯连接，向被测单元5发送命令读取内部芯片寄存器的地址，所述上位机6给被测单元5发送指令，配置不同信号，对寄存器写入数值让被测单元5产生不同的频率、不同电压的阶梯波形信号，此信号从被测单元5（笔尖）发出，由所述信号转接模组4流入所述信号衰减模组3，信号经过衰减、单端信号转为差分信号后，被测信号控制在±0.9V，进入所述信号测量模组2的可测试信号范围是±0.9V，再以差分输入形式进入所述信号测量模组2的ADC进行处理测量，测量后的信号由转接电路板传入所述主控制板1，处理后上传至上位机6，最后测试出产品的信号质量强度。
在本实施例中，所述信号测量模组2的使用温度范围0℃到45℃，高达125Msps的采样率，高达10MHz的测量频率，12bit的高分辨率，频率测试精度为21ppm，输入电压范围为±900mV，可用于实时波形采样和恢复、Vpp、Vrms、频率测量和信号分析应用。
如图4所示，在本实施例中，所述分压衰减结构包括第一电阻R400、第二电阻R401以及第三电阻R403，所述第一电阻R400的一端作为Signal_IN端口，所述第一电阻R400的另一端经所述第二电阻R401、所述第三电阻R403接地，所述第二电阻R401、所述第三电阻R403的节点为Signal_IN_OS端口。所述分压衰减结构用于测试信号进行1/61的分压处理，初步将信号笔的高频高压信号按比例衰减。
如图5所示，在本实施例中，所述信号跟随结构包括第一运算放大器U400，所述第一运算放大器U400的同向输入端与所述Signal_IN_OS端口连接，所述第一运算放大器U400的反向输入端、输出端均作为Signal_INPUT端口。所述信号跟随结构的作用是信号被衰减后进入跟随电路，抵消共模干扰，提供良好的线性度和稳定性，而后进入所述差分放大结构。
如图6所示，在本实施例中，所述差分放大结构包括第二运算放大器U401，所述第二运算放大器U401的IN-端口与所述Signal_INPUT端口连接，所述第二运算放大器U401的OUT+端口、OUT-端口分别作为Signal_OUT_P端口、Signal_OUT_N端口。所述差分放大结构的作用是将单端信号转换为差分信号，保持平衡的电路结构，提高抗干扰能力。
如图3所示，在本实施例中，所述信号测量模组2包括连接器和模数转换器，所述连接器与所述Signal_OUT_P端口、所述Signal_OUT_N端口连接，所述连接器经所述模数转换器与所述主控制板1连接。被测信号由两个通道进入后进行采样和处理，模块中使用了12bit高分辨率的ADC进行数据处理，处理后信号传入主控制板卡。
如图7所示，在本实施例中，所述智能笔信号的测量装置还包括测试切换结构，所述测试切换结构包括所述第一继电器K400和所述第二继电器K401，所述第一继电器K400的输入端与所述模数转换器连接，所述第一继电器K400的输出端与所述第二继电器K401的输入端连接，所述第二继电器K401的输出端与所述主控制板1连接。所述测试切换结构用于切换信号笔不同信号端的信号测试。
如图8和图9所示，测试设置配置参数：电压配置范围（40V、55V、65V、70V）；频率配置范围（120KHZ、230KHZ、455KHZ、478KHZ、500KHZ）。图8为10组产品的不同电压和不同频率下的信号强度测试；图9为10组产品的不同电压和不同频率下校准后测试的信号强度测试。
如图10所示，测试中将示波器（MSO44）测试值定为标准仪器的测量值，
机台精度=|（机台测试平均值-示波器测试平均值）|/示波器测试平均值。
Claims (6)
1.一种智能笔信号的测量装置，其特征在于：它包括依次连接的主控制板（1）、信号测量模组（2）、信号衰减模组（3）以及信号转接模组（4），所述信号转接模组（4）与被测单元（5）连接，所述主控制板（1）与上位机（6）连接，所述信号衰减模组（3）包括依次连接的分压衰减结构、信号跟随结构以及差分放大结构，所述分压衰减结构与所述信号转接模组（4）连接，所述差分放大结构与所述信号测量模组（2）连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能笔信号的测量装置，其特征在于：所述分压衰减结构包括第一电阻（R400）、第二电阻（R401）以及第三电阻（R403），所述第一电阻（R400）的一端作为Signal_IN端口，所述第一电阻（R400）的另一端经所述第二电阻（R401）、所述第三电阻（R403）接地，所述第二电阻（R401）、所述第三电阻（R403）的节点为Signal_IN_OS端口。
3.根据权利要求2所述的一种智能笔信号的测量装置，其特征在于：所述信号跟随结构包括第一运算放大器（U400），所述第一运算放大器（U400）的同向输入端与所述Signal_IN_OS端口连接，所述第一运算放大器（U400）的反向输入端、输出端均作为Signal_INPUT端口。
4.根据权利要求3所述的一种智能笔信号的测量装置，其特征在于：所述差分放大结构包括第二运算放大器（U401），所述第二运算放大器（U401）的IN-端口与所述Signal_INPUT端口连接，所述第二运算放大器（U401）的OUT+端口、OUT-端口分别作为Signal_OUT_P端口、Signal_OUT_N端口。
5.根据权利要求4所述的一种智能笔信号的测量装置，其特征在于：所述信号测量模组（2）包括连接器和模数转换器，所述连接器与所述Signal_OUT_P端口、所述Signal_OUT_N端口连接，所述连接器经所述模数转换器与所述主控制板（1）连接。
6.根据权利要求5所述的一种智能笔信号的测量装置，其特征在于：所述智能笔信号的测量装置还包括测试切换结构，所述测试切换结构包括第一继电器（K400）和第二继电器（K401），所述第一继电器（K400）的输入端与所述模数转换器连接，所述第一继电器（K400）的输出端与所述第二继电器（K401）的输入端连接，所述第二继电器（K401）的输出端与所述主控制板（1）连接。
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2023
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