DE3615550A1

DE3615550A1 - In-circuit impedanzmessung

Info

Publication number: DE3615550A1
Application number: DE19863615550
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Panowitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-05-09
Filing date: 1986-05-09
Publication date: 1987-11-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren zur Messung der Impedanzen von Bauteilen innerhalb elektrischer Schaltungen.

Es sind Meßverfahren mit 3, 4 oder 6 Meßleitungen bekannt, mit denen man die Impedanz Zx messen kann, obwohl die Impedanzen Z 1 und Z 2 eine Parallelschaltung zu Zx bilden (siehe Fig. 1). Dabei wird zwischen den Anschlüssen 1 und 3 eine bekannte Spannung gelegt und zwischen den Anschlüssen 2 und 3 der sich ergebende Strom mit einem Instrument mit möglichst geringen Innenwiderstand gemessen. Der Anschluß 3 wird dabei als Guardpunkt bezeichnet. Die Impedanz errechnet sich dann einfach aus dem Ohmschen Gesetz

Zx = U/I.

Die Genauigkeit der Messung wird durch die Genauigkeit der Strom- und Spannungsmessung sowie durch die Größe der Zuleitungswiderstände und der Kontaktübergangswiderstände der Nadeln, mit denen die Bauelemente mit der Meßschaltung verbunden sind, bestimmt. Einen entscheidenden Einfluß auf die Genauigkeit der Messung hat das sogenannte Guardverhältnis

G = Zx/(Z 1 · Z 2).

Ist das Guardverhältnis größer 10, dann muß bei der 3-Draht-Messung mit großen Meßfehlern gerechnet werden, bei der 4-Draht-Messung bei einem Guardverhältnis größer 100. Die 6-Draht-Messung läßt theorethisch ein unendlich großes Guardverhältnis zu, auf Grund der Eigenschaften der für die Strommessung verwendeten Operationsverstärker ist aber auch hier das Guardverhältnis begrenzt.

Es sind Verfahren bekannt, die zu erwartende Meßgenauigkeit vor der Messung zu errechnen. Hierzu müssen jedoch die Werte der Bauteile vorher bekannt sein.

Tritt ein Fehler in der Schaltung auf, z. B. der Wert der Impedanz Z 1 hat sich stark verändert, dann ist das Guardverhältnis nicht bekannt und kann so groß werden, daß der Meßwert wesentlich verfälscht wird. Das Testsystem vergleicht nun diesen Meßwert mit dem zuvor gespeicherten Sollwert und der zulässigen Toleranz des Bauelements und bezeichnet nun dieses Bauelement als fehlerhaft, obwohl dieses Bauelement in Ordnung ist.

Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem alle von dem In-Circuit- Tester entdeckten Fehler zunächst abgespeichert werden. Das Verfahren entscheidet dann auf Grund logischer Regeln, die die Zusammenarbeit der Bauelemente widerspiegeln unter Verwendung eines Wahrscheinlichkeits-Algorithmus, ob der entdeckte Fehler auch tatsächlich ein Fehler ist. Bei der Messung analoger Bauelemente arbeitet dieses Verfahren nicht zuverlässig, da auch hier der tatsächliche Meßfehler nicht ermittelt wird.

Bei der Instandsetzung von Baugruppen werden daher wegen der fehlerhaften Aussagen von In-Circuit-Testsystemen intakte Bauelemente unnötig ausgetauscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, fehlerhafte Aussagen eines In-Circuit-Testsystems über den Wert des Bauteils zu verhindern und die Meßgenauigkeit zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Die Fig. 2 und Fig. 3 zeigen das 3-Draht Meßverfahren. Mit den Anschlüssen 1 und 3 wird eine bekannte Spannung U 01 mit dem Fehler +/- U 01 f verbunden und der Strom I 01 mit dem Fehler +/- I 01 f gemessen. Gleichzeitig oder danach wird zwischen den Anschlüssen 2 und 3 die Spannung U 2 mit dem Fehler +/- U 2 f gemessen. Hieraus errechnen sich die Impedanzen

ZH = U 01/I 01
ZH 1 = ZH · (U 01-U 2)/U 01
ZH 3 = ZH · U 2/U 01

mit dem Fehler +/- ZH 1 f und +/-ZH 3 f. Nun wird eine bekannte Spannung U 02 mit dem Fehler +/-U 02 f mit den Anschlüssen 2 und 3 verbunden und der Strom I 02 mit dem Fehler +/-I 02 f gemessen. Gleichzeitig oder danach wird die Spannung U 1 mit dem Fehler +/-U 1 f zwischen den Anschlüssen 1 und 3 gemessen. Hieraus errechnen sich die Impedanzen

ZG = U 02/I 02
ZG 2 = ZG · (U 02-U 1)/U 02
ZG 3 = ZG · U 1/U 02

mit dem Fehler +/- ZG 2 f und +/-ZG 3 f. Da die Impedanzen ZH 3 und ZG 3 gleich sind, wird der Wert weiterverwendet, der mit dem geringeren Fehler behaftet ist. Die gemessenen Werte werden nun um die bekannten Meßleitungsimpedanzen ZL 1, ZL 2 und ZL 3 korrigiert. Es ergibt sich

ZK 1 = ZH 1-ZL 1
ZK 2 = ZG 2-ZL 2
ZK 3 = ZH 3-ZL 3

mit den Fehlern +/-ZK 1 f, +/-ZK 2 f und +/- ZK 3 f. Hieraus wird nun der obere und untere Grenzwert der zu bestimmenden Impedanz Zx errechnet. Für den oberen Grenzwert ergibt sich

Zxo = (ZK 1 + ZK 1 f) · (ZK 2 + ZK 2 f)/(ZK 3-ZK 3 f) + ZK 1 + ZK 1 f + ZK 2 + ZK 2 f

und für den unteren Grenzwert

Zxu = (ZK 1-ZK 1 f) · (ZK 2-ZK 2 f)/ (ZK 3 + ZK 3 f) + ZK 1-ZK 1 f + ZK 2-ZK 2 f.

Liegt der Sollwert des gemessenen Bauteils innerhalb der errechneten Grenzwerte, dann wird das Bauteil als fehlerfrei betrachtet, da die das Bauteil umgebende Schaltung keine genauere Messung zulässt. Hierdurch wird zuverlässig eine fehlerhafte Aussage des In-Circuit-Testsystems über den Wert des Bauteils verhindert.

Der wahrscheinliche Wert des Bauelements kann mit Hilfe der obenstehenden Formel berechnet werden, wenn ZK 1 f, ZK 2 f und ZK 3 f gleich 0 gesetzt werden.

Die Fig. 4 und 5 zeigen das 4-Draht-Meßverfahren. Das Meßverfahren beruht auf der an sich bekannten Kelvin-Schaltung. Zuerst wird die Spannungsquelle U mit den Anschlüssen 1 und 3 verbunden. Dann wird an den Anschlüssen 1 und 3 die Spannung U 01, der Strom I 01 und danach zwischen den Anschlüssen 2 und 3 die Spannung U 2 gemessen. Zur Messung der nicht eingezeichneten Spannungen U 02 und U 1 sowie des Stroms I 02 wird analog verfahren. Die Berechnung der Grenzwerte sowie des Wertes des Bauelements erfolgt nach den obenstehenden Formeln, wobei die Meßleitungsimpedanzen in die Rechnung nicht eingehen und gleich 0 gesetzt werden.

Wenn auf die gesonderte Messung der Spannung U 01 bzw. U 02 verzichtet wird, weil die Meßspannung U genau bekannt ist, dann kann die 4-Drahtmessung entsprechend der Meßschaltung nach Fig. 5 durchgeführt werden. Bei der Rechnung sind die Meßleitungsimpedanzen ZL 1 und ZL 2 zu berücksichtigen. ZL 3 ist null.

Die Fig. 6 zeigt die 5-Draht Meßschaltung. Im Unterschied zur 4-Draht Meßschaltung werden hier die Spannungen U 01 und U 2 bzw. U 02 und U 1 gleichzeitig gemessen. Der Einfluß der Meßleitungsimpedanzen ist auch hier beseitigt.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des Wertes miteinander verbundener elektrischer Bauteile, gekennzeichnet dadurch, daß

a) die mit dem zu bestimmenden Bauteil verbundenen Impedanzen gemessen werden;
b) nach der Messung der Wert des Bauteils sowie die untere und obere Fehlergrenze des Wertes des Bauteils errechnet werden;
c) in der Rechnung die mit dem zu bestimmenden Bauteil verbundenen Impedanzen, die Impedanzen der Meßleitungen und die Genauigkeit der Meßinstrumente berücksichtigt werden.

2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Impedanzmessung zwischen den Anschlüssen 1 und 3 bei gleichzeitiger oder nachfolgender Spannungsmessung zwischen den Anschlüssen 2 und 3 und eine Impedanzmessung zwischen den Anschlüssen 2 und 3 bei gleichzeitiger oder nachfolgender Spannungsmessung zwischen den Anschlüssen 1 und 3 mit Hilfe von 3, 4 oder 5 Meßleitungen durchgeführt wird.