DE3404192A1

DE3404192A1 - Verfahren und anordnung zur identifizierung der elektrischen charakteristik einer komponente als nicht-linear

Info

Publication number: DE3404192A1
Application number: DE19843404192
Authority: DE
Inventors: Todd M. Aloha Oreg. Beazley; Calvin D. Beaverton Oreg. Diller
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1983-02-07
Filing date: 1984-02-07
Publication date: 1984-08-30
Also published as: NL188481C; FR2540634A1; DE3404192C2; GB2135066A; NL8400387A; JPS59171869A; NL188481B; FR2540634B1; US4547724A; GB8402220D0; JPH0452901B2; GB2135066B

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. LiSKA, Dipl.-Phys. Dr. J.. Prechtel

8000 MÜNCHEN 86 POSTFACH 860 820 MtIHISTRASSE 22 TELIlION (0 89) 980352 ΠΥΤΤΤΔ TF.LIX 5 22 62t

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Tektronix, Inc.

4900 S.W. Griffith Drive, P.O. Box 500, Beaverton, Oregon 97 077

V.St.A.

Verfahren und Anordnung zur Identifizierung der elektrischen Charakteristik einer Komponente als nicht-linear

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff' des Patentanspruchs 3.

Es handelt sich dabei insbesondere um die automatische Messung von linearen Impedanzen und um die Feststellung von nicht-linearen elektrischen Komponenten.

Elektrische Ohmmeter dienen zu Messungen innerhalb von Schaltungen, in denen verschiedene Kombinationen von passiven Bauelementen und Halbleiter-Bauelementen miteinander verschaltet sind. Viele Ohmmeter können pn-Übergänge von Halbleiter-Bauelementen in Durchlaßrichtung vorspannen, so daß die Widerstandsmessung an einem derartigen pn-übergang schwierig wird. Es sind dabei selbst dann zwei Ablesungen erforderlich, wenn festgestellt werden soll, daß ein pnübergang in Durchlaßrichtung vorgespannt ist. Sodann muß eine Entscheidung darüber getroffen werden, welche die ge-

-ί-5-

wünschte Ablesung ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, bedeutet dies, daß bei konventionellen Ohmmetern die aktive Einschaltung einer Bedienungsperson bei der Feststellung erforderlich ist, ob eine nicht-lineare Komponente vorliegt, wobei auch noch Meßfehler auftreten können. Darüber hinaus ist bei der Bestimmung einer derartigen Komponente gewöhnlich auch die Umschaltung in eine andere Betriebsart oder einen anderen Bereich erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der in Rede stehenden Art anzugeben, womit eine automatische Prüfung von Komponenten auf Nichtlinearität möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine Anordnung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 3 gekennzeichnet .

Ist bei der automatischen Prüfung von Komponenten hinsichtlich einer Nichtlinearität eine lineare Widerstandsmessung unmöglich, so wird eine entsprechende Information erzeugt und ein eine Durchlaßrichtung angebender Spannungsabfall angezeigt. Ist die zu testende Komponente linear, so wird die gültigste Messung angezeigt. Erfindungsgemäß 3Q erfolgen die Messungen automatisch, wodurch der Aufwand sowohl hinsichtlich Tastaturschaltungen als auch hinsichtlich der Messungen minimal gehalten wird, ohne daß dabei eine Betriebsartumschaltung oder eine Festlegung der Nichtlinearität der Komponente durch eine Bedienungsperson erforderlich ist.

Erfindungsgemäß erfolgt eine Festlegung, ob eine zu testende Komponente linear oder nicht-linear ist, und eine Berechnung der Impedanz der zu testenden Komponente, wenn diese linear ist. Die zu testende Komponente liegt mit einer linearen Komponente bekannten Wertes zur Bildung eines. Spannungsteilers in Reihe. Es werden eine feste ■ Gleichspannung und ein positiv verlaufendes rechteckförmiges Signal abwechselnd an den Spannungsteiler angelegt, wobei der.Mittelwert des rechteckförmigen Signals im wejQ sentlichen gleich dem Wert der Gleichspannung ist. Für jedes dieser angelegten Signale wird der Mittelwert der Spannung an der zu testenden Komponente gemessen, und es werden die Mittelwerte miteinander verglichen. Sind die verglichenen Werte unterschiedlich, so wird die zu testende de Komponente als nicht-lineare Komponente identifiziert. Sind die verglichenen Werte gleich, so ist die Komponente linear. Ihre Impedanz kann sodann unter Ausnutzung der Standard-Spannungsteilerformel berechnet werden, da der Wert der linearen Komponente im Spannungsteiler sowie der „„ "Nennwert des eingespeisten Signals bekannt sind und der Mittelwert der Spannung an der zu testenden Komponente gemessen worden ist.

Ausgestaltungen sowohl hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens als auch hinsichtlich der erfindungsgemäßen Anordnung sind in entsprechenden Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren _on der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einerAusführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung eines V_.„ -Signals,

KJbr

wenn ein Steuersignal einen Pegel (tief) besitzt;

Fig. 3 eine graphische Darstellung des V_p„ -Signals, wenn das Steuersignal einen zweiten Pegel (hoch) besitzt;

Fig. 4 den Anschluß einer zu testenden Diode an Testleitungen;
10

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Anordnung nach Fig. 1 mit speziellen Schaltungen für mehrere Blöcke;

Fig. 6 eine graphische Darstellung von Signalen V_n und V_TN,,. » für eine zu testende Komponente mit einem Schalter S1 nach Fig. 5 in geöffneter oder geschlossener Stellung;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Signale V^ und ^TNiAVF) ^^{r e;}"-^{ne zu} testende Diode mit geöffnetem und geschlossenem Schalter S1 nach Fig. 5;

Fig. 8 ein Flußdiagramm eines Widerstandsmeßverfahrens zur Sicherstellung, daß ein Widerstand nicht fälschlicherweise als Diode identifiziert wird; und

Fig. 9 ein Flußdiagramm, aus dem die Identifizierungsschritte eines Schrittes nach Fig. 8 vollständig ersichtlich sind.

Im vereinfachten Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Impedanz-Meßschaltungsanordnung liegt vor einem Gleichspannungs-Voltmeter 10 ein Tiefpaßfilter 12, ein Referenzwiderstand R_n^₁₁,, ein Signal nach den Fig. 2 und 3 erzeugender Speisegenerator 14 sowie ein Regler 16, der Voltmeter-Ablesungen interpretieren, den Speisegenerator steuern und

-ζ--⁸-

Berechnungen für die Widerstandsanzeige durchführen kann.

Diese Blocke dienen zusammen der Messung einer an Testleitungen 24 angeschlossenen zu testenden Komponente DUT. Die Messung erfolgt durch Einstellung eines Regelsignals vom Regler 16 auf einen tiefen Pegel und Einspeisung in den Generator 14 über eine Leitung 18, was dazu führt, daß die Gleichspannungsansteuerung des Widerstandes R^™ gleich einem Wert V_NQM (Fig. 2) ist. Der Widerstand R_RFF bildet

IQ mit dem Widerstandsteil des zu testenden Elementes DUT einen gemeinsamen Spannungsteiler, so daß'eine Größe V₁ ein Bruchteil der Größe V ist. Die Größe V wird durch das Gleichsjpannungs-Voltmeter 10 über das Tiefpaßfilter 12 ausgelesen und das Ausgangssignal des Voltmeters

!5 10 in den Regler 16 eingespeist. Bei bekannten Werten R_REF/ V_XM und ν.,_Λ., berechnet der Regler 16 die Werte des zu te-

IN NOM ^

stenden Elementes DUT.

Die Einstellung des Regelsignals vom Regler 16 auf- einen hohen Pegel und dessen Einspeisung in den Speisegenerator 14 über die Leitung 18 bewirkt, daß der Generator 14 ein rechteckförmiges Signal gemäß Fig. 3 auf der Leitung 22

als Größe V_.„„ auslöst. Ist das zu testende Element DUT Kür

linear (besitzt es lineare Änderungen der Klemmenspannung für Änderungen des Stroms, d.h., ist es ein Widerstandselement) , so hat das Signal keinen Einfluß auf den durch den Regler. 16 berechneten Widerstand. Dies gilt deshalb, weil das rechteckförmige Signal nach Fig. 3 einen Mittelwert besitzt, der gleich der Größe V ist. Da das zu QQ testende Element DUT linear ist, ist der Mittelwert der Größe V_TN für die Einspeisung eines rechteckförmigen .Signals der gleiche wie im Falle der stationären Spannung. Das Tiefpaßfilter 12 filtert die Wechselkomponenten aus dem rechteckförmigen Signal V _N aus, so daß lediglich der op- Gleichspannungsmittelwert verbleibt, der durch das Gleichspannungs-Voltmeter 10 ausgelesen wird. Ist die zu testen-

de Komponente DUT linear, so hat die Änderung des Regelsignals von einem tiefen auf einem hohen Pegel (Änderung der Größe V-.^^ von einem festen Wert in ein Rechtecksignal) keinen Einfluß auf den gemessenen Widerstand.

Erfindungsgemäß ist auch die Feststellung eines nichtlinearen zu testenden Elementes DUT möglich. Dies ist aufgrund der Augenblickswerte der Größe V-,^^ bei hohem

KxJr

Pegel des Regelsignals (siehe Fig. 3) der Fall. Es sei beispielsweise angenommen, daß an die Testleitungen 24 gemäß Fig. 4 eine Siliziumdiode angeschlossen ist. Wenn der Augenblickswert der Größe V-..-,^ auf hohem Pegel liegt, so ist die Diode in Durchlaßrichtung vorgespannt, wodurch die Größe V auf etwa 0,65 V geklemmt wird. Liegt die Größe V_n„~ ^a^f tiefem Pegel (sehr nahe bei 0 V), so leitet die Diode nicht und die Größe V ist gleich Null. Diese Größe ist dann ein rechteckförmiges Signal mit einer positiven Spitze von etwa 0,65 V und einer negativen Spitze von etwa Null, was (in Abhängigkeit vom Tastverhältnis des Signals) zu einem irgendwo zwischen diesen Werten liegenden Mittelwert führt. Wenn das Regelsignal auf tiefem Pegel liegt, so ist die Größe V„ gleich der Größe V_NOM· Wird V größer als ein Volt gewählt, so wird die Größe V_T]sf wiederum auf die Schwellspannung der Diode.von 0,65 V geklemmt. Da die Bedingungen statisch sind, ist der Mittelwert der Größe V ebenfalls gleich 0,65 V. Für den Fall einer Diode führt ein Regelsignal mit tiefem Pegel also zu einem anderen Mittelwert der Größe V_T„ (gemessen durch das Voltmeter 10) gegenüber einem Regelsignal mit hohem Pegel. Diese sich ändernde Auslesung wird durch den Regler 16 erfaßt, wobei.geeignete Informationen angezeigt werden, die einer Bedienungsperson einen Hinweis auf eine nichtlineare zu testende Komponente DUT geben.

Die Erfindung basiert auf der Verwendung der Spannungsteilerschaltung der Komponenten R_RFF und DUT für eine

Widerstandsmessung in Kombination mit wählbaren Speisespannungssignalen für die Erfassung des Vorhandenseins von nicht-linearen Komponenten.

Fig. 5 zeigt eine detailliertere erfindungsgemäße Ausführungsform, wobei gleiche Elemente wie in der Anordnung nach Fig. 1 mit gleichen .Bezugszeichen versehen sind. Gemäß Fig. 5 enthält das Gleichspannungs-Voltmeter 10 einen Schalter S2 und einen Spannungs-Frequenz-Wandler 28. Einzelheiten des Speisegenerators 14 sowie die Schnittstelle des Reglers 16 zu den Schaltern S1 und S2 in Form von gestrichelten Linien 18 und 26 sind ebenfalls dargestellt.

15. Der Hauptunterschied zwischen den Anordnungen nach den . Fig. 5 und 1 ist die Einfügung des Spannungs-Frequenzwandlers 28 in das Gleichspannungs-Voltmeter 10. Da ein Versatz der Ausgangsfrequenz zur gemessenen Spannung vorhanden sein kann, ist es notwendig, zusätzlich zur Messung der Größe V_n über das Tiefpaßfilter 12 Messungen der Größen V und V_GN_ durch den Wandler 28 durchzuführen.

Es sei zunächst angenommen, daß die zu testende Komponente DUT ein Widerstand ist, der mit RUT bezeichnet sei. Ist der Schalter S2 offen, so ist die'Nenn-Gleichspannung V_N0M die einzige in eine Spannungssummationsstufe 3 0 eingespeiste Spannung. Die Komponenten R_,™ und RUT (DUT) bilden einen Spannungsteiler, wobei V™ ein Bruchteil von ^vnom ^ist· ^Der Regler 16 hält den Schalter S1 in der geöffneten Stellung und schaltet den Schalter S2 sequentiell zwischen drei Stellungen um, um die Größen und V_ri-_n seriell in den Wandler 28 einzuspeisen. Dieser Wandler 28 überführt jede Spannung in eine entsprechende Frequenz F , welche sodann in den Regler 16 eingespeist wird. Dieser speichert jedes dieser Signale zur Berechnung des Wertes von RUT. Die Übertragungsfunktion des Wandlers ist durch die folgende Gleichung (1) gegeben:

= F_o - KV_x (F_o>KV_x) (1)

worin F die Ausgangsfrequenz,

V die Eingangsspannung, und F und K Konstanten

bedeuten. Die Lösung von Gleichung (1) für V ergibt

V χ

χ Κ
10

Die für RUT gelöste Standard-Spannungsteilerformel er gibt:

^{RÜT = R}REfHv_in - V_GND)/(V_N0M - V_1n)] (3)

Das Einsetzen von Gleichung (2) in Gleichung (3) ergibt

^RUT = ^RREF C^(FGND - ^FIN^W ^(FIN

Um zu prüfen, ob die Komponente DUT eine Diode ist, schließt der Regler 16 den Schalter S1, so daß die Ausgangsspannung von einem Rechteckgenerator 3 4 in den zweiten Eingang der Spannungssummationsstufe 30 über ein RC-Filter 36 eingespeist wird. Das Rechtecksignal wird darin der Gleichspannung V_n^ überlagert (siehe Fig. 3). Das kombinierte Signal wird dann über die Komponente R₁-,,^

Kr« r

an die zu testende Komponente DUT angelegt.

Da das Rechtecksignal über eine Kapazität C des Filters 30

36 gekoppelt wird, ist keine Verschiebung des an die Komponente R_n^.-, angelegten mittleren Gleichspannungspegels gegenüber dem stationären Zustand vorhanden. Da die Zeitkonstante des Filters 36 groß genug gewählt ist, wird das Rechtecksignal nicht merklich differenziert. Die Recht-

ecksignalamplitude ist so beschaffen, daß das Ausgangs-

-42-

signal der Summationsstufe 30 bis auf Erdpotential schwingt (siehe Fig. 3).

Wie anhand der Fig. 1 bis 4 ausgeführt, ist bei einer zu testenden Komponente mit Widerstandscharakteristik der Wert der Größe ^V _IN/_AVE) ^am Tiefpaßfilter 12 für geöffneten und geschlossenen Schalter S1 gleich. Ist die zu testende Komponente jedoch eine Diode, die mit ihrer Anode an der Komponente R_REF liegt, so hat die Größe (^V _IN/_AVE) für jede Stellung des Schalters S1 einen unterschiedlichen Wert, wie dies oben anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert wurde. Die Fig. 6 und 7 zeigen den Zusammenhang zwischen den Größen V_1n und ^vj_N(_Ay_E\ für geöffneten und geschlossenen Schalter S1, wenn die zu testende Komponente ein Widerstand oder eine Diode ist. Gemäß Fig. 7 ist die zu testende Komponente DUT eine Siliziumdiode, wobei die Größen V _, und ^V _IN/_AVE\ bei geöffnetem Schalter S1 typischerweise 0,65 V sind, während bei geschlossenem Schalter S1 ^vt_N/_AVE) typischerweise 0,32 V und V größer ^als 1 V ist. Typischerweise ist V eine Gleichspannung von 2,5 V.

Zur Optimierung der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 muß die Zeitkonstante des RC-Netzwerkes des Filters 36 so beschaffen sein, daß das Rechtecksignal von der Quelle 34 nicht differenziert wird und die Einstellzeit nach dem Schalten des Schalters ST nicht zu groß ist. Dies ist insbesondere in automatisierten Systemen wichtig. Ist jedoch die RC-Zeitkonstante zu kurz, so wird das Rechtecksignal verzerrt. In einem derartigen Fall ist eine Klemmschaltung erforderlich, so daß der Ausgangssignalpegel der Spannungssummationsstufe 30 während einer Hälfte seiner Periode im wesentlichen auf Erdpotential liegt, wodurch sichergestellt wird, daß im Falle einer Diode als zu testendes Element DUT dieses Element während dieser Perioden gesperrt wird.

Die Frequenz des Rechtecksignals von der Quelle 34 kann ebenfalls ein Faktor sein, der die Feststellung der zu testenden Komponente DUT als Diode oder Widerstand nicht möglich macht. Manche Dioden besitzen eine relativ große Parallelkapazität. Ist die Frequenz des Rechtecksignals ausreichend hoch, so dämpft diese Kapazität sowohl den Minimalpegel als auch den Maximalpegel des Rechtecksignals am zu testenden Element DUT und verhindert das Sperren der Diode (d.h., der Wert V wird niemals zu Null). Aus diesem Grunde soll die Rechtecksignalfrequenz minimal gehalten werden.

Bei der Auslegung der erfindungsgemäßen Anordnung ist ein weiterer Faktor von wesentlicher praktischer Bedeutung.

In einem praktischen Meßsystem wird die zu testende Komponente DUT (ob es nun eine Diode ist oder nicht) in bezug auf die automatische Meßsequenz willkürlich zu- und abgeschaltet. Es ist daher möglich, daß das System eine Diode zu erfassen scheint, wenn ein Widerstand zu- und abgeschaltet wird, wenn das System die Große V_n zu messen sucht. Wird beispielsweise eine zu testende Komponente DUT (ein Widerstand) angeschaltet, während das System bei offenem Schalter S1 die Größe V mißt, so erfaßt das System bei Abschaltung der zu testenden Komponente während der Messung der Größe V_TN bei geschlossenem Schalter S1 eine Verschiebung des Mittelwertes von V_TN und zeigt fehlerhaft an, daß die zu testende Komponente DUT eine Diode ist.

Um dies zu vermeiden, muß der Regler 16 zunächst festlegen, daß die Größe V_„ (bei offenem Schalter S1) sich stabilisiert hat, was durch Vergleich aufeinanderfolgender V₁ (F_IN)-Messungen erfolgt (siehe Fig. 8). Solange sich die Größe F nicht stabilisiert hat, berechnet und zeigt die Anordnung den scheinbaren Widerstand der zu testenden Komponente DUT. Erfaßt die Anordnung, daß zwei aufeinander-

-Af-

folgende Messungen der Größe F ausreichend nahe beieinander li.egen, so führt sie eine Diodenprüfung 62 durch.

Die Fig. 8 und 9 zeigen Flußdiagramme der durch den Regler 16 durchgeführten Regelungs-Berechnungs- und Entscheidungsfunktionen bei der Messung der zu testenden Komponente DUT. Vor der Beschreibung der Flußdiagramme sei darauf hingewiesen, daß eine Größe ^F _ScnWellwert 1 (^Fi<?· ⁸) eingeführt wird, um die Empfindlichkeit der Anordnung auf Ände-

¹^ rungen der Größe ^V _IN(_AVE\ bei offenem Schalter S1 festzulegen. Wird der Wert der Größe F_ . ,, . _Λ reduziert,

Schwellwert 1

so muß auch die Größe ^V _IN(_AVE\ stabiler sein, bevor die Anordnung eine Diode prüft. Entsprechend legt eine Größe ^FSchwellwert 2 ^(Fig· ^{9) die Empfindlichkeit des} Systems auf Änderungen der Größe YTvi/_avF\ aufgrund der Nichtlinearität der zu testenden Komponente DUT fest. Wird F-, , ,, ,

Schwellwert λ

kleiner gemacht, so kann die zu testende Komponente DUT linearer sein und dennoch als Diode erfaßt werden. Die Grenze für. den Wert F„ , ■, -, . _? hängt vom Rauschen und von der Nichtlinearität der Meßanordnung ab. Für eine optimale Funktion hat sich herausgestellt, daß die Größe F , ,, wert 1 ^{etWas kleiner} als die Größe F_Schwellwert -₂ sein soll.

In Fig. 8 sind die Regelungs-Berechnungs- und Entscheidungsfunktionen des Reglers 16 für eine Widerstandsmessung anhand eines Flußdiagramms dargestellt. In einem Schritt 40 wird ein interner Regelwert F . _p ff gleich Null gesetzt. Sodann empfängt der Regler 16 Werte F„._ir. (Block 42) ,

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F (Block 44) und F_TT- (Block 46) sequentiell vom Spannungs-Frequenzwandler 28 durch Betätigung des Schalters S2 um Eingangsspannungen V_NQM, V_IN(AVE) und V_GND in den Wandler 28 einzuspeisen. Unter Ausnutzung dieser Werte in einem Entscheidungsblock 48 berechnet der Regler 16 die Größe F_GND - F_1n, wovon die Größe F_{e±n puffer} subtrahiert und sodann der Absolutwert der Endgröße festgelegt wird.

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-yar- ~A5-

Dieser Absolutwert wird sodann getestet um festzustellen, ob er kleiner als der vorgegebene Wert ^Fs_Chwellwe t 1 ^ist· Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so wird eine interne Regelvariable STABIL auf falsch gesetzt (Block 50). Ist die Bedingung im Block 48 erfüllt, so wird die intere Regelvariable STABIL auf wahr gesetzt (Block 52). Der Ablauf schreitet entweder vom Block 50 oder vom Block mit der Einstellung der internen Regelvariablen F . , _f auf F _D - F_1n (Block 54) fort. Sodann wird der Widerstand der zu testenden Komponente DUT gemäß Gleichung (4) im Block 56 berechnet. Danach trifft der Regler 16 eine Entscheidung in einem Block 58, ob eine Diodenprüfung durchzuführen ist. Um diese Entscheidung durchzuführen, wird die interne Regelvariable STABIL dahingehend getestet, ob sie gleich wahr ist. Ist dies nicht der Fall, so wird der im Block 56 berechnete Widerstandswert angezeigt (Block 60). Ist die Variable STABIL gleich wahr, so ist der Block 58 als wahr erfüllt und es wird die Diodenprüfung gemäß Block 62 durchgeführt. Folgend auf die Anzeige des Widerstandswertes gemäß Block 60 oder die Diodenprüfung gemäß Block 62 werden die Berechnungen durch Messung der nächsten Werte von V_NQM, V_IN(AVE) und V_QND erneut gestartet, um die Werte F^.,^, F._T(_.. und F_T._T gemäß den Blöcken

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42, 44 und 46 zu erzeugen, wodurch der Zyklus erneut gestartet wird. War die interne Regelvariable STABIL zunächst falsch und ist keine Maßnahme durch eine Bedienungsperson getroffen worden, um die zu testende Komponente DUT zwischenzextlich abzuschalten, so sollte das Ergebnis bei der nächsten Durchführung des Testes gemäß Block 48 wahr sein und daher die interne Regelvariable STABIL gleich wahr gesetzt werden. Sodann wird die Diodenprüfung durchgeführt, wenn der Test fortschreitet (Block 42).

Die Einzelheiten der Diodenprüfung gemäß Block 4 2 sind im Flußdiagramm nach Fig. 9 dargestellt. Der Regler 16 schließt

-4G-

zunächst den Schalter S1 (Fig. 5) und wartet auf eine Stabilisierung der Anordnung (BLock 70). Sodann werden die Werte F_GND und F gemäß Blöcken 72 und 74 dadurch gemessen, daß der Regler 16 den Schalter S2 schaltet und die Größen V_n und ^vt_N(_AvE) ^m:i-^^t' ^w°bei diese Spannungen über den Wandler 28 in entsprechende Frequenzen überführt werden. Sodann folgt ein Entscheidungsblock 76, gemäß dem angezeigt wird, daß der Regler 16 zunächst F von F_n subtrahiert und sodann von diesem Ergebnis F . _ ^- subtrahiert. Gemäß dem Block 54 nach Fig. 8 repräsentiert

der Wert von F . " ,-,- eine vorher qemessene Differenz ein Puffer

zwischen F_n und F . Ist der Absolutwert der Differenz dieser beiden Größen im Entscheidungsblock 76 kleiner als

F_, , _ΊΊ . ~, so kann die zu testende Komponente DUT Scnwellwert 2. ^c

keine Diode sein. Daher wird die Regelung über eine Leitung 64 auf den Block 42 nach Fig. 8 zurückgeführt. Ist diese Bedingung jedoch nicht erfüllt, so ist es möglich, daß die zu testende Komponente DUT eine Diode ist. Um eine endgültige Festlegung zu treffen, ist eine weitere Meßprüfung erforderlich. Ist die Bedingung gemäß Entscheidungsblock 76 nicht erfüllt, so öffnet der Regler 16 den Schalter S'1 und stellt eine ausreichende Zeit zur Stabilisierung der Anordnung zur Verfügung (Block 78), wonach die ' Größen F_G _, ^fnom ^unc^ ^F ^^m °^^en beschriebenen Sinne erneut gemessen werden (Blöcke 80 bis 84). Der Wert F₁ wird erneut vom Wert F_,-_7T. subtrahiert, wobei von diesem Ergebnis der vorhergehende Wert F . ρ ff subtrahiert wird. Von diesem Ergebnis wird sodann der Absolutwert genommen und getestet, um festzustellen, ob er kleiner als F_g v,_wgit_

gO ±.4 ist. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so ist die zu testende Komponente DUT keine Diode, wobei die Steuerung über die Leitung 64 auf den Block 42 nach Fig. 8 zurückgeführt wird. Ist die Bedingung erfüllt, so liefert der Regler 16 eine Anzeige für den Benutzer, daß eine Diode festgestellt wurde (Block 88) .· Folgend auf diese Anzeige wird die Regelung über eine Leitung 90 auf den Block 7

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-W--Αϊ-

gemäß Fig. 9 zur Fortführung des Testes rückgeführt.

Zwar hängt der bevorzugte Algorithmus für die Erfassung einer nicht-linearen Komponente von Verschiebungen in der Ausgangsfrequenz gemäß einer Spannungs-Frequenz-Wandlung ab; es können jedoch auch andere Parameter (beispielsweise eine Eingangsspannungsverschiebung oder Verschiebungen im berechneten Widerstand) ausgenutzt werden. Entsprechend können anstelle eines Spannungs-Frequenz-Wandlers auch andere Wandler verwendet werden. Das Speisesignal sowie die Speiseschaltung können in der Praxis ebenfalls anders ausgeführt sein, wobei jedoch ebenfalls eine brauchbare Diodenerfassung möglich ist.

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Weickmann, DiPL.-P«r3:-DR.ii. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska , Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel

7, Fe^, 19ΡΛ

DXIIIA

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MtIHISTRASSE 22

TEL! FON (0 89) 9803 52 TElIX 522621

TIIIGRAMM I¹A TINTWI K KMANN MONCHKN

Tektronix, Inc.

S.W. Griffith Drive, P.O. Box 500, Beaverton, Oregon 97077

V.St.A.

Verfahren, und Anordnung zur Identifizierung der elektrischen Charakteristik einer Komponente als nicht-linear

Patentansprüche

05

Verfahren zur Identifizierung der elektrischen Charakteristik einer Anordnung als nicht-linear, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine zu testende Komponente (DUT) mit einer linearen Komponente (R_n^₇J mit bekanntem Impedanzwert zur BiI-

KJtJr

dung eines Spannungsteilers in Reihe geschaltet wird,

b) an den Spannungsteiler eine Gleichspannung mit im wesentlichen festem Wert angelegt wird,

c) der Mittelwert des Signals an der zu testenden Komponente (DUT) als Funktion des im Schritt b) angelegten Signals gemessen wird,

d) an den Spannungsteiler ein positiv verlaufendes, im

wesentlichen rechteckformiges Signal mit einem Mittelwert angelegt wird, der im wesentlichen gleich dem Wert der gemäß Schritt b) angelegten Gleichspannung ist,

e) der Mittelwert des Signals an der zu testenden Komponente (DUT) als Funktion des im Schritt d) angelegten Signals gemessen wird,

f) die in den Schritten c) und e) gemessenen Mittelwerte verglichen werden, und

g) die elektrische Charakteristik der zu testenden Komponente (DUT) als nicht-linear identifiziert wird, wenn die im Schritt f) verglichenen Werte unterschiedlich sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß h) der Impedanzwert der zu testenden Komponente (DUT) berechnet wird, wenn die im Schritt f) verglichenen Werte gleich sind.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung des zu testenden Elementes (DUT) mit einer linearen Komponente ^R_„„) mit bekanntem Impedanzwert zur Bildung eines Spannungsteilers, eine Quelle (32) zur Anlegung einer Gleichspannung mit im wesentlichen festen Wert an den Spannungsteiler, eine Meßschaltung (10) zur Messung des Mittelwertes des Signals an der zu testenden Komponente (DUT) als Funktion der an den Spannungsteiler angelegten Gleichspannung,
eine Schaltung (12) zur Messung des Mittelwertes des Signals an der zu testenden Komponente (DUT) als Funktion des Rechtecksignals,

1 eine Schaltung (30) zum Vergleich der Mittelwerte der Signale an der zu testenden Komponente (DUT), und eine Schaltung (28) zur Identifizierung der elektrischen Charakteristik der zu testenden Komponente (DUT)

5 als nicht-linear, wenn die miteinander verglichenen Werte unterschiedlich sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Schaltung (16) zur Berechnung des Impedanzwertes der 10 zu testenden Komponente (DUT), wenn die verglichenen Werte gleich sind.