TW202309533A - 使用阻抗類比進行校準的系統和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一種用於校準阻抗測量裝置的方法和設備。阻抗測量裝置向鎖相電流發生器輸出第一AC信號。鎖相電流發生器生成第二AC信號，第二AC信號的相位鎖定到第一AC信號的相位，並且其幅值表示具有已知阻抗值的所呈現的阻抗。鎖相電流發生器向阻抗測量裝置輸出第二AC信號。阻抗測量裝置基於第二AC信號執行阻抗測量，以產生與所呈現的阻抗相關聯的所測量的阻抗值。基於所測量的阻抗值和所呈現的阻抗的已知阻抗值來校準阻抗測量裝置。

Description

使用阻抗類比進行校準的系統和方法
本申請涉及校準阻抗測量裝置，尤其是通過類比所呈現的阻抗來校準阻抗測量裝置。
在製造之後，測量裝置會經歷校準過程以驗證性能是否符合規格。用於校準阻抗測量裝置的現有技術依賴於固定變壓器佈置進行校準。然而，固定變壓器佈置的使用不允許在廣泛的所呈現阻抗範圍內測試測量性能的靈活性。通過變壓器方法難以在阻抗之間細微性地步進並獲得高解析度的模擬阻抗。
本文提供的是在系統中使用鎖相電流發生器(也稱為鎖相多功能校準器)以使得能夠模擬和呈現用於校準阻抗測量裝置的阻抗。阻抗測量裝置輸出第一AC信號，如果使用外部採樣電阻，則該第一AC信號為AC電流信號；如果使用內部採樣電阻，該第一AC信號為AC電壓信號。鎖相電流發生器回應於第一AC信號生成第二AC信號。第二AC信號相對於第一AC信號是鎖相的並且具有相同的頻率。第二AC信號的幅值設置用於由阻抗測量裝置進行測量的所呈現的阻抗。 由鎖相電流發生器和可以是參考電阻模型的阻抗裝置生成的第二AC信號以理想的或非常接近的方式對呈現給阻抗測量裝置的阻抗進行建模。第二AC信號被鎖相到第一AC信號。 鎖相電流發生器通過允許精細地調整第二AC信號的幅值來提供高度準確的可設置能力和所呈現的阻抗的細微性。鎖相電流發生器允許以精細的增量或步長(諸如1毫微安(nA))調整第二AC信號的幅值。這繼而轉換成所呈現的阻抗的精細調整。 所呈現的阻抗的高度準確的可設置性和細微性提供了對寬範圍的阻抗值進行建模的靈活性。通過設置第二AC信號的幅值，可針對不同的所呈現的阻抗值校準阻抗測量裝置。 可使用多個調整因數校準阻抗測量裝置。調整因數可用於將測量的阻抗縮放或調整到讀出阻抗。可針對相應的所呈現的阻抗確定調整因數(例如，在阻抗測量裝置的測量範圍的兩端處)。可通過在針對相應的所呈現的阻抗確定的調整因數之間進行外推來確定進一步的調整因數。 多個調整因數的使用考慮了由阻抗測量裝置對所測量的阻抗執行的調整的變化。此外，多個調整因數的使用使調整適應特定的測量阻抗或阻抗範圍。 由鎖相電流發生器提供的第二AC信號可通過參考電阻，並且參考電阻可包括在阻抗測量裝置中而不是作為阻抗測量裝置外的電阻箱的一部分。 包括參考電阻導致校準期間使用的電纜長度減小，因為該包括導致放棄連接外部電阻的附加電線。因此，減少了電線和電纜引入的雜訊、幹擾和工作頻率偽影。 可選擇或設置阻抗測量裝置的採樣電阻，使得阻抗測量裝置的數模轉換器(DAC)的輸出在採樣電阻兩端產生指定範圍的電壓降。該指定範圍可在鎖相電流發生器的鎖相函數的範圍內。 相應地選擇採樣電阻導致確保阻抗測量裝置和鎖相電流發生器之間的適當可操作性。
提供了用於以高度準確的方式並且以精細的細微性可設置性在多個阻抗水準下校準阻抗測量裝置的技術。提供了一種系統，該系統包括阻抗測量裝置和鎖相電流發生器(或多功能校準器的鎖相電流發生特徵)。此外，該系統可包括位於阻抗測量裝置內部或阻抗測量裝置外部的採樣電阻和參考電阻。該系統允許類比阻抗，並且將該阻抗呈現給阻抗測量裝置進行測量，以達到校準阻抗測量裝置的目的。 阻抗測量裝置向鎖相電流發生器輸出激勵AC信號。鎖相電流發生器鎖定到激勵AC信號的相位並且將鎖相信號提供給阻抗測量裝置。鎖相信號的幅值指示所呈現的阻抗。阻抗測量裝置測量所呈現的阻抗。 知曉所呈現的阻抗和所測量的阻抗，就可以確定用於將未來測量的阻抗縮放到經校準的讀出阻抗的係數。可向阻抗測量裝置呈現多個阻抗，以確定阻抗測量裝置的測量範圍內的係數。 鎖相電流發生器可提供精細的細微性可設置性。例如，鎖相電流發生器可提供細微性低至一毫微安培(nA)的鎖相信號幅值。因為幅值轉換為阻抗，所以阻抗的細微性可低至4.5微歐姆/歐姆(µΩ/Ω)。 圖1示出了待測裝置101的常規校準的電路圖。在校準期間，待測裝置101耦合到校準電路102。待測裝置101可以是被配置成測量阻抗(或電阻)的任何裝置。待測裝置101可以是交流(AC)測量裝置，其中，待測裝置101基於輸出為AC的激勵電流來測量阻抗。待測裝置101可測量任何裝置(諸如電池)的阻抗。 待測裝置101具有第一端子104、第二端子106、第三端子108和第四端子110。在校準期間，第一端子104和第二端子106作為輸出端子進行操作，而第三端子108和第四端子110作為到待測裝置101的輸入端子進行操作。校準電路102包括源電阻112、緩衝器114和具有初級繞組118與次級繞組120的變壓器116。變壓器116在初級繞組118與次級繞組120之間具有K的變壓器比。應當注意，源電阻112可以是校準電路102的一部分，或者可以是與校準電路102分離並且位於該校準電路外部的電阻箱的一部分。 源電阻112具有第一端子和第二端子。緩衝器114具有耦合到源電阻112的第一端子的第一輸入端。緩衝器114具有耦合到緩衝器114的輸出端的第二端子。初級繞組118具有耦合到緩衝器114的輸出端的第一端和耦合到源電阻112的第二端子的第二端。次級繞組120具有第一端和第二端。 在校準期間，待測裝置101的第一端子104和第二端子106分別耦合到源電阻112的第一端子和第二端子。此外，待測裝置101的第三端子108和第四端子110分別耦合到次級繞組120的第一端和第二端。 待測裝置101向校準電路102輸出第一AC信號(
Figure 02_image001
)作為激勵信號。當源電阻112的電阻為R時，第一AC信號(
Figure 02_image001
)導致在源電阻112兩端生成電壓(
Figure 02_image003
)。緩衝器114對該電壓進行緩衝並且將緩衝後的電壓輸出到初級繞組118。變壓器116的操作在次級繞組120兩端產生電壓(
Figure 02_image005
)。待測裝置101檢測該電壓(
Figure 02_image005
)並且基於檢測到的電壓確定阻抗測量值(例如，檢測到的電壓與第一AC信號(
Figure 02_image001
)的比)。由校準電路102類比的阻抗可以表示為：
Figure 02_image007
等式(1) 常規校準存在各種缺點，包括受到由電纜長度引入的隨機信號干擾的存在和經由變壓器方法的可追溯性影響的不確定性不足。此外，源電阻112可以是不穩定的，這會負面地影響待測裝置101的校準。另外，固定變壓器比僅允許一個模擬阻抗資料點用於校準待測裝置101。為了獲得其他模擬阻抗資料點，可用具有不同比率的其他變壓器替換變壓器116。然而，使用不同的變壓器很麻煩，並且可能引入額外的校準誤差。 圖2示出了用於校準阻抗測量裝置100a的系統122。系統122包括阻抗測量裝置100a和鎖相電流發生器124。阻抗測量裝置100a包含數模轉換器(ADC)126、模數轉換器(DAC)128、第一通道130、第二通道132、採樣電阻134和參考電阻137。如本文所述，阻抗測量裝置100a還包括第一端子104和第二端子106以及第三端子108和第四端子110。鎖相電流發生器124包括第一輸入端136和第二輸入端138以及第一輸出端140和第二輸出端142。 鎖相電流發生器124可以是能夠進行鎖相操作的任何類型的裝置。鎖相電流發生器124被配置成在第一輸入端136和第二輸入端138上接收第一信號，並且在第一輸出端140和第二輸出端142上輸出第二信號，該第二信號被鎖相到第一信號的相位。因此，鎖相電流發生器124輸出相位對應於第一信號的相位(或與第一信號的相位相同)的第二信號。鎖相電流發生器124輸出具有可由用戶設置或調整的幅值的第二信號。鎖相電流發生器124可以是任何鎖相裝置並且可鎖定電壓信號或電流信號。 鎖相電流發生器124可以例如是多功能校準器，諸如由Fluke Corporation(美國福祿克公司)製造的Fluke ®5730A高性能多功能校準器。鎖相電流發生器124通常可以是具有輸出信號幅值調整能力的鎖相裝置。 在校準期間，阻抗測量裝置100a耦合到鎖相電流發生器124。阻抗測量裝置100a的第一端子104和第二端子106耦合到鎖相電流發生器124的第一輸入端136和第二輸入端138。另外，阻抗測量裝置100a的第三端子108和第四端子110耦合到鎖相電流發生器124的第一輸出端140和第二輸出端142。 數模轉換器126具有耦合到第一通道130的輸入端129的第一輸出端127。第一通道130具有耦合到阻抗測量裝置100a的第一端子104的第一輸出端131。第一通道130還耦合到採樣電阻134的第一端子，由此採樣電阻134的第二端子耦合到接地節點144。應當注意，儘管本文參考接地，但是接地節點144可以是任何參考電壓節點並且可提供除零電壓之外的任何參考電壓。 參考電阻137具有分別耦合到阻抗測量裝置100a的第三端子108和第四端子110的第一端子和第二端子。第二通道132具有耦合到參考電阻137的第一端子的第一輸入端133。第二通道132具有耦合到阻抗測量裝置100a的第二端子106的第二輸入端135，其中，阻抗測量裝置100a的第二端子106耦合到接地節點144。第二通道132具有輸出端139。模數轉換器128具有耦合到數模轉換器126的輸出端的第一輸入端141、耦合到第一通道130的第二輸出端145的第二輸入端143、耦合到第二通道132的輸出端的第三輸入端147和耦合到接地節點144的第四輸入端149。 採樣電阻134、參考電阻137或兩者可位於阻抗測量裝置100a外部。例如，電阻134、137可以由耦合到阻抗測量裝置100a的電阻箱提供，並且鎖相電流發生器124可耦合到該電阻箱。然而，在阻抗測量裝置100a中包括電阻134、137可以是有利的，因為它導致用於將電阻箱耦合到阻抗測量裝置100a和鎖相電流發生器124的電纜或電線長度減小。減小電纜長度繼而導致減少由電纜引入的幹擾、雜訊或誤差。 在校準期間，數模轉換器126生成信號(
Figure 02_image001
)並且將該信號輸出到第一通道130。第一通道130可包括多個放大器等。第一通道130將數模轉換器126的輸出端耦合到採樣電阻134。另外，第一通道130將採樣電阻134耦合到鎖相電流發生器124的第一輸入端136。第一通道130通過至少緩衝或放大信號來處理該信號。信號(
Figure 02_image001
)可以是AC電流信號並且因此可引起採樣電阻134兩端的電壓降。信號(
Figure 02_image001
)可具有任何頻率，例如一千赫(kHz)。 第一通道130基於具有電阻值R的採樣電阻134兩端的電壓降產生第一AC信號(
Figure 02_image009
)，並且輸出該第一AC信號(
Figure 02_image009
)。可選擇採樣電阻134的電阻值R以及信號(
Figure 02_image001
)的幅度和頻率，使得所得到的第一AC信號(
Figure 02_image009
)在鎖相電流發生器124的鎖相函數的範圍內，從而確保在鎖相函數範圍內的適當可操作性。 鎖相電流發生器124在第一輸入端136上接收第一AC信號(
Figure 02_image009
)並且在第二輸入端138上接收參考電壓(接地)。鎖相電流發生器124確定第一AC信號(
Figure 02_image009
)的相位。鎖相電流發生器124生成第二AC信號(
Figure 02_image011
)，該第二AC信號的相位與第一AC信號(
Figure 02_image009
)的相位相同。第二AC信號(
Figure 02_image011
)可以是電流信號。第一AC信號(
Figure 02_image009
)的幅值可由鎖相電流發生器124的使用者(諸如，測試人員)設置或調整。特別地，鎖相電流發生器124可具有低至一毫微安(nA)的幅值解析度。例如，根據幅值，鎖相電流發生器124的最小步長大小可以是1nA、10nA或100nA。Fluke ®5730A高性能多功能校準器提供具有低均方根(RMS)不確定性的可設置幅值。例如，20mA信號在1kHz下的不確定性小於0.03%，置信度為95%。所生成的信號的高準確性導致類比的或所呈現的阻抗的高準確性。 使用者或校準裝置可指定第二AC信號(
Figure 02_image011
)的幅值，並且鎖相電流發生器124可生成具有指定幅值並且其相位鎖定到第一AC信號(
Figure 02_image009
)的相位的第二AC信號(
Figure 02_image011
)。 鎖相電流發生器124向阻抗測量裝置100a輸出第二AC信號(
Figure 02_image011
)。第二AC信號(
Figure 02_image011
)在電阻值為 R ref 的參考電阻137的兩端導致電壓降。第二通道132接收表示該電壓降的第一電壓信號(
Figure 02_image013
)。可選擇參考電阻137，使得所得到的第一電壓信號(
Figure 02_image013
)處於模數轉換器128的範圍內，從而確保在模數轉換器128的範圍內的適當可操作性。 第一電壓信號(
Figure 02_image013
)可以是毫伏或微伏信號，並且可例如具有介於1微伏(µV)與1毫伏(mV)之間或介於1mV與一伏(V)之間的電壓水準。特別地，第一電壓信號(
Figure 02_image013
)可具有介於10毫微伏(nV)與1mV之間的電壓。此外，所呈現的阻抗可小於1毫歐(mΩ)或小於0.5mΩ。因此，可在小信號水準下測試阻抗測量裝置100a的響應，在小信號水準下，雜訊和幹擾比使用更高電壓信號更明顯。第二通道132還接收接地電壓。第二通道132包括對第一電壓信號(
Figure 02_image013
)執行差分處理的多個放大器。第二通道132向模數轉換器128輸出第二電壓信號(
Figure 02_image015
)。模數轉換器128還接收由數模轉換器126輸出的信號(
Figure 02_image001
)。因此，模數轉換器128可將信號(
Figure 02_image001
)數位化，並且阻抗測量裝置100a可減小由第一通道130引入的偽影或雜訊對第一AC信號(
Figure 02_image009
)的影響。應當注意，可在從數模轉換器126並返回模數轉換器128的信令路徑上執行可追溯性分析以符合計量標準。可追溯性分析可顯示和記錄信號穿過路徑時的測量不確定性。可追溯性分析可用於評估測量中的不確定性，從而導致沿信令路徑的裝置(諸如，採樣和參考電阻134、137)的可變性(例如，誤差界限)。 系統122向阻抗測量裝置100a呈現類比阻抗。鎖相電流發生器124連同採樣電阻134和參考電阻137的佈置的操作模擬可設置的阻抗，因為該佈置接收信號(
Figure 02_image001
)作為電流信號並且提供代表由該裝置提供的類比可設置阻抗的第一電壓信號(
Figure 02_image013
)。將第二AC信號(
Figure 02_image011
)並且因此將第一電壓信號(
Figure 02_image013
)鎖相到第一AC信號(
Figure 02_image009
)來類比物理阻抗(或“理想”物理阻抗)對激勵信號的響應性。 鎖相電流發生器124的幅值可設置性能夠以高解析度模擬阻抗。例如，Fluke ®5730A高性能多功能校準器可產生低至4.5微歐姆/歐姆(µΩ/Ω)的解析度。Fluke ®5730A高性能多功能校準器具有針對10微安到220微安(µA)之間的幅值的1nA的解析度。因此，在10µA幅值水準下，解析度為1nA/10µA(或100µA/A)。應當注意，µA/A對應於百萬分率(ppm)。在220µA範圍的上端，解析度提高了22倍(由於該範圍的上端是該範圍下端的22倍)，變為100/22µA/A(或4.5µA/A)。將提供第二AC信號(
Figure 02_image011
)的電流源的解析度直接轉換為通過第一電壓信號(
Figure 02_image013
)獲得的阻抗源解析度(以µΩ/Ω為單位)。 鎖相電流發生器124的幅值解析度允許校準阻抗測量裝置100a以獲得精細細微性的阻抗水準和寬的阻抗範圍(或如本文所述的其控制器)。可操作鎖相電流發生器124從而以由鎖相電流發生器124提供的最精細的細微性(例如，在毫微安水準處)單步遍歷幅值，以便校準阻抗測量裝置100a來獲得類比阻抗的微歐姆水準。 阻抗測量裝置100a檢測阻抗(
Figure 02_image017
)作為第二電壓信號(
Figure 02_image015
)與第一AC信號(
Figure 02_image009
)之間的比率，即：
Figure 02_image019
等式(2) 由鎖相電流發生器124呈現的阻抗(
Figure 02_image021
)可以表示為第一電壓信號(
Figure 02_image013
)與由數模轉換器126輸出的信號(
Figure 02_image001
)的比率。也就是說，所呈現的阻抗是：
Figure 02_image023
等式(3) 為了評估阻抗測量裝置100a的準確性，將所檢測到的阻抗追蹤到所呈現的阻抗。第一電壓信號(
Figure 02_image013
)是參考電阻137(表示為‘
Figure 02_image025
’)和第二AC信號(
Figure 02_image011
)的乘積。第二AC信號(
Figure 02_image011
)具有由鎖相電流發生器124生成的均方根值
Figure 02_image027
和相移(
Figure 02_image029
)。因此，所呈現的阻抗可以表示為：
Figure 02_image031
等式(4) 其中，
Figure 02_image033
是由數模轉換器126輸出的信號(
Figure 02_image001
)的均方根。 所呈現的阻抗(
Figure 02_image021
)具有實部(
Figure 02_image035
)和虛部(
Figure 02_image037
)，它們分別表示為：
Figure 02_image039
等式(5)。 如本文所述，回應於接收到第一電壓信號(
Figure 02_image013
)，第二通道132向模數轉換器128輸出第二電壓信號(
Figure 02_image015
)。第二通道132相對於第一電壓信號(
Figure 02_image013
)向第二電壓信號(
Figure 02_image015
)應用增益(
Figure 02_image041
)和相移(
Figure 02_image043
)。因此，第二電壓信號(
Figure 02_image015
)可以表示為：
Figure 02_image045
等式(6) 模數轉換器128還直接接收由數模轉換器126輸出的信號
Figure 02_image001
。此外，模數轉換器128接收來自第一通道130的已經經歷相移(
Figure 02_image047
)的第一AC信號(
Figure 02_image009
)。可以以信號(
Figure 02_image001
)的均方根(
Figure 02_image033
)和採樣電阻134(R)將第一AC信號(
Figure 02_image009
)表示為：
Figure 02_image049
等式(7) 因此，等式(2)的所檢測到的阻抗(
Figure 02_image017
)可以表示為：
Figure 02_image051
等式(8) 根據等式(8)，所檢測到的阻抗(
Figure 02_image017
)的實部、虛部和相位可以分別表示為：
Figure 02_image053
等式(9)。 所檢測到的阻抗(
Figure 02_image017
)在阻抗測量裝置100a中經歷採樣和相關處理。阻抗測量裝置100a基於所檢測到的阻抗(
Figure 02_image017
)來測量阻抗。所測量的阻抗可以表示為：
Figure 02_image055
等式(10) 其中，
Figure 02_image057
,
Figure 02_image059
,
Figure 02_image061
和
Figure 02_image063
分別是所測量的阻抗(
Figure 02_image065
)的實部、虛部、模量和相位。 阻抗測量裝置100a將測得的阻抗(
Figure 02_image065
)的相位偏移相位(
Figure 02_image067
)，以考慮等式(10)的相移(
Figure 02_image069
)。將相位偏移產生已相移的測量阻抗(
Figure 02_image071
)。應當注意，相位(
Figure 02_image067
)補償由第二通道132執行的處理(例如，過濾和放大)引起的相位變化。鎖相電流發生器124補償由第一通道130執行的處理。鎖相電流發生器124輸出第二AC信號(
Figure 02_image011
)作為鎖相到第一AC信號(
Figure 02_image009
)的獨立信號。第二AC信號(
Figure 02_image011
)具有與第一AC信號(
Figure 02_image009
)相同的相位。然而，除了相位的改變之外，第二AC信號(
Figure 02_image011
)不受由第一通道130執行的調節或處理的影響。 已相移的所測量的阻抗(
Figure 02_image071
)可以表示為：
Figure 02_image073
等式(11) 其中，
Figure 02_image075
分別是相移測量的阻抗(
Figure 02_image071
)的實部和虛部。 阻抗測量裝置100a可採用調整因數(
Figure 02_image077
)將已相移的所測量的阻抗(
Figure 02_image071
)調整到表示所呈現的阻抗((
Figure 02_image021
)的讀出阻抗。調整因數(
Figure 02_image077
)可以是乘法因數，由此阻抗測量裝置100a可將已相移的所測量的阻抗(
Figure 02_image071
)乘以調整因數(
Figure 02_image077
)，以獲得表示所呈現的阻抗(
Figure 02_image021
)的讀出阻抗。因此，讀出阻抗可以表示為：
Figure 02_image079
等式(12) 調整因數(
Figure 02_image077
)可在所呈現的阻抗(
Figure 02_image021
)的範圍內(例如，在所呈現的阻抗的範圍內)線性地變化。因此，鎖相電流發生器124可向阻抗測量裝置100a呈現至少兩個阻抗。阻抗測量裝置100a可確定至少兩個所測量的阻抗的相應調整因數。阻抗測量裝置100a可在調整因數之間外推，以確定測量的阻抗與調整因數之間的線性(或其他類型的)關係。在一個實施例中，所呈現的阻抗可對應於阻抗測量裝置100a的阻抗測量範圍的兩端。阻抗測量裝置100a額定的整個測量範圍的調整因數可在測量範圍兩端的調整因數之間外推。 應當注意，多個阻抗的調整因數的確定考慮了在阻抗測量裝置100a額定的阻抗範圍內的測試變化。對所測量的阻抗的調整可在阻抗範圍內發生變化。因此，確定阻抗範圍內的多個調整因數有助於考慮阻抗測量裝置100a要執行的調整的變化。 應當注意，可基於已相移的測量阻抗的實部(
Figure 02_image071
)來執行阻抗測量。因此，可忽略測量結果的虛部。此外，使用等式(12)確定調整因數(
Figure 02_image077
)可基於已相移的測量阻抗的實部(
Figure 02_image071
)和所呈現的阻抗(
Figure 02_image021
)來執行。可忽略實阻抗的虛對應物。 所呈現的阻抗(
Figure 02_image021
)的不確定性歸因於多個不確定性來源。不確定性的來源包括(1)由數模轉換器126輸出的信號(
Figure 02_image001
)的均方根中的不確定性(表示為‘
Figure 02_image081
’)，(2)第二AC信號((
Figure 02_image011
)的均方根中的不確定性(表示為‘
Figure 02_image083
’)，(3)參考電阻137中的不確定性(表示為‘
Figure 02_image085
’)和(4)由鎖相電流發生器124生成的相移
Figure 02_image029
中的不確定性(表示為‘
Figure 02_image085
’)。所呈現的阻抗(
Figure 02_image021
)的實部(
Figure 02_image035
)的複合不確定性可以表示為：
Figure 02_image087
等式(13) 對於3mΩ的滿量程測量範圍和幅值為300mA與頻率為1kHz的第二AC信號(
Figure 02_image011
)，複合不確定性可以表示為：
Figure 02_image089
等式(14) 通過將複合不確定性乘以2來獲得具有95%置信度水準的擴展的不確定性。因此，擴展的不確定性可以表示為：
Figure 02_image091
等式(15) 阻抗測量裝置100a包括多個切換裝置。可操作這些多個切換裝置以將阻抗測量裝置100a從校準操作轉換到測試操作。 圖3示出了包括用於在校準和測試操作之間進行切換的多個切換裝置的阻抗測量裝置100b。阻抗測量裝置100b包括第一切換裝置146、第二切換裝置148、第三切換裝置150、第四切換裝置152和第五切換裝置154。在測試期間，阻抗測量裝置100b的第一端子104和第三端子108可耦合到待測裝置的第一端子(例如，陽極)，該第一端子可以是電池。第二端子106和第四端子110可耦合到待測裝置的第二端子(例如，陰極)。端子104、端子106、端子108、端子110是選擇性地雙向的，並且與校準相比，端子104、端子106、端子108、端子110的功能在測試期間進行切換。在測試期間，第一端子104和第二端子106作為輸入端子操作，而第三端子108和第四端子110作為阻抗測量裝置100b的輸出端子操作。 第一切換裝置146包括兩個開關146a、146b，這兩個開關操作以將第三端子108耦合到第一通道130或參考電阻137。第二切換裝置148包括兩個開關148a、148b，這兩個開關操作以將第四端子110耦合到第一通道130或參考電阻137。第一切換裝置146和第二切換裝置148進一步將第一通道130與採樣電阻134耦合或解耦。第三切換裝置150將第一通道130耦合到採樣電阻134，或者將第一通道130與採樣電阻134解耦。 第四切換裝置152包括兩個開關152a、152b；將第一端子104耦合到第一通道130或第二通道132；並且將參考電阻137耦合到第二通道132，或者將參考電阻137與第二通道132解耦。第五切換裝置154包括兩個開關154a、154b，並且將第二端子106耦合到第二通道132或將該第二端子耦合到參考電阻137。 當阻抗測量裝置100b用於測試時，切換裝置146-154如圖3所示定位。應當注意，從圖3中所示的位置切換這些切換裝置146-154中的每個切換裝置的狀態，將阻抗測量裝置100b配置為用於校準，這產生圖2的佈置。 應當注意，在一個實施例中，可以放棄切換裝置146-154。例如，採樣電阻134和參考電阻137可位於電阻箱中而不是作為阻抗測量裝置的一部分。因此，在將阻抗測量裝置置於校準操作中時，阻抗測量裝置與電阻箱的物理耦合和電阻箱與鎖相電流發生器124的物理耦合替代了切換裝置146-154的使用。在將阻抗測量裝置置於測試操作中時，阻抗測量裝置與電阻箱的物理解耦替代了切換裝置146-154的使用。 圖4示出了用於校準阻抗測量裝置100c的系統160。應當注意，阻抗測量裝置100c可類似地或相同地被配置為本文所述的阻抗測量裝置100a、100b。系統160包括阻抗測量裝置100c、鎖相電流發生器124和校準裝置162。校準裝置162可校準阻抗測量裝置100c，由此例如校準裝置162可確定調整因數並且用該調整因數配置阻抗測量裝置100c。阻抗測量裝置100c的與本文描述的阻抗測量裝置100a類似的元件具有相同的附圖標記。阻抗測量裝置100c包括控制器164、通信裝置166和輸出裝置168。類似地，校準裝置162包括控制器170、通信裝置172和輸出裝置174。另外，鎖相電流發生器124包括控制器176和通信裝置178。 控制器164可以是被配置成執行本文描述的技術的任何類型的裝置。控制器164可以是處理器、微控制器或微處理器等，並且可包括算數邏輯單位(ALU)以及其他計算單元。控制器164可以是嵌入式片上系統(SoC)。控制器164可包括中央處理單元(CPU)或圖形處理單元(GPU)等。控制器164可控制數模轉換器126，以生成信號(
Figure 02_image001
)並且向第一通道130輸出該信號，如本文所述。進一步地，控制器164可從模數轉換器128接收表示第二電壓信號(
Figure 02_image015
)的數位信號。進一步地，控制器164可確定所檢測到的阻抗(
Figure 02_image017
)、使該所檢測到的阻抗(
Figure 02_image017
)發生相移，以產生已相移的測量阻抗(
Figure 02_image071
)，並將調整因數(
Figure 02_image071
)應用到該已相移的測量阻抗(
Figure 02_image071
)以生成讀出阻抗。控制器164可被校準並且配置有調整因數(
Figure 02_image077
)，由此如本文所述的校準阻抗測量裝置包括校準阻抗測量裝置的控制器164。 控制器164可執行存儲在記憶體(未示出)中的可執行指令。當控制器164執行可執行指令時，這些可執行指令使控制器164執行本文描述的功能或技術。控制器164可將任何確定的阻抗發送到通信裝置166，以用於傳輸到另一裝置或輸出裝置168以輸出到使用者。 通信裝置166可以是可操作以與另一裝置通信的任何類型的裝置。通信裝置166可以是發射器、接收器、收發器或數據機等。通信裝置166可被配置成使用任何類型的通信協議進行通信。該協定可以是蜂窩通信協定，諸如長期演進(LTE)或無線通訊協定，諸如電氣和電子工程師協會(IEEE)802協議等。該協定可以是近場通信協議，諸如Bluetooth ®。通信裝置166可將所確定的阻抗傳輸到校準裝置162。 輸出裝置168可以是被配置成向使用者輸出資料的任何類型的裝置。例如，輸出裝置168可以是顯示器或揚聲器等。輸出裝置168可向使用者輸出由阻抗測量裝置100c執行的阻抗測量的結果。 校準裝置162的控制器170、通信裝置172和輸出裝置174可以是分別與阻抗測量裝置100c的控制器164、通信裝置166和輸出裝置168類似的裝置。控制器170可控制阻抗測量裝置100c和鎖相電流發生器124以校準阻抗測量裝置100c(或其控制器164)。控制器170可命令鎖相電流發生器124鎖定到第一AC信號(
Figure 02_image009
)的相位，並且可設置第二AC信號(
Figure 02_image011
)的幅值以指定所呈現的阻抗。 控制器170可接收已相移的測量阻抗(
Figure 02_image071
)，並且可確定用於所呈現的阻抗(
Figure 02_image021
)的調整因數(
Figure 02_image077
))。控制器170還可確定用於多個所呈現的阻抗的多個調整因數。控制器170可外推調整因數以確定由阻抗測量裝置100c確定的已相移的測量阻抗(
Figure 02_image071
)與調整因數((
Figure 02_image077
)之間的關係。例如，該關係可以是函數關係(例如，線性的或二次的等)。調整因數可以是作為已相移的測量阻抗(
Figure 02_image071
)的函數而變化的變數。曲線可表示調整因數與已相移的測量阻抗(
Figure 02_image071
)之間的關係。 另外，該關係可以表示為查閱資料表。控制器170可使用通信裝置172向阻抗測量裝置100c發送調整因數。阻抗測量裝置100c可使用該調整因數在操作期間將已相移的測量阻抗調整到相應的讀出阻抗。 鎖相電流發生器124的控制器176和通信裝置178可以是分別與阻抗測量裝置100c的與控制器164和通信裝置166類似的裝置。通信裝置178可從校準裝置162的通信裝置172接收鎖定到第一AC信號(
Figure 02_image009
)的相位的命令。進一步地，通信裝置178可接收第二AC信號(
Figure 02_image011
)的幅值的指示。通信裝置178可向控制器176輸出表示命令和幅值的資料。 控制器176可控制鎖相電流發生器124以使鎖相電流發生器124執行本文所述的技術。控制器176可控制鎖相電流發生器124以將第二AC信號(
Figure 02_image011
)的相位鎖定到第一AC信號(
Figure 02_image009
)的相位。控制器176可輸出具有由校準裝置162命令的幅值的第二AC信號(
Figure 02_image011
)。 應當注意，在另選的實施例中，可放棄校準裝置162，並且阻抗測量裝置100c可執行校準裝置162的功能。例如，阻抗測量裝置100c的通信裝置166可耦合到鎖相電流發生器124的通信裝置178。鎖相電流發生器124的調整因數的確定和命令可由阻抗測量裝置100c的控制器164執行。 圖5示出了用於校準阻抗測量裝置的方法500的流程圖。在方法500中，阻抗測量裝置(諸如參考圖2所描述的阻抗測量裝置100a)在502處向鎖相電流發生器輸出第一AC信號。在504處，鎖相電流發生器生成第二AC信號，該第二AC信號的幅值表示具有已知阻抗值的所呈現的阻抗，並且其相位鎖定到第一AC信號的相位。鎖相電流發生器向阻抗測量裝置輸出第二AC信號。在506處，阻抗測量裝置基於第二AC信號執行阻抗測量，以產生與所呈現的阻抗相關聯的所測量的阻抗值。如本文所述，阻抗測量裝置可將阻抗測量結果確定為從第二AC信號生成的電壓與用於生成第一AC信號的電流之間的比率。此外，阻抗測量裝置可使阻抗測量結果發生相移，以補償由於阻抗測量裝置執行的處理而引起的相位變化。 方法500包括，在508處，基於所測量的阻抗值和所呈現的阻抗的已知阻抗值校準阻抗測量裝置。如本文所述，校準阻抗測量裝置可包括用調整因數配置阻抗測量裝置。調整因數可基於所測量的阻抗和模擬阻抗的已知阻抗值來確定。在操作期間，阻抗測量裝置基於調整因數來調整測量的阻抗，以產生相應的讀出阻抗測量結果。 如本文所述，採樣電阻134和參考電阻137可位於電阻箱中而不是作為阻抗測量裝置的一部分。 圖6示出了用於校準阻抗測量裝置100d的系統180。系統180包括阻抗測量裝置100d、電阻模型182和鎖相電流發生器124。電阻模型182可以是電阻箱，包括採樣電阻184和參考電阻188。因此，採樣電阻134和參考電阻137未結合到阻抗測量裝置100d中。在電阻134、137未結合到阻抗測量裝置100d中的模式中，該裝置以本文參考圖3示出的正常測試模式配置。如本文參考圖3所描述的，通過切換裝置152、154的操作繞過參考電阻137。阻抗測量裝置100d的與本文參考圖3描述的阻抗測量裝置100b類似的元件具有相同的附圖標記。 電阻模型182具有第一採樣電阻端子190、第二採樣電阻端子192、第三採樣電阻端子194和第四採樣電阻端子196以及第一參考電阻端子198、第二參考電阻端子202、第三參考電阻端子204和第四參考電阻端子206。第一採樣電阻端子190和第二採樣電阻端子192耦合到採樣電阻184的第一端子。第三採樣電阻端子194和第四採樣電阻端子196耦合到採樣電阻184的第二端子。第一參考電阻端子198和第二參考電阻端子202耦合到參考電阻188的第一端子。第三參考電阻端子204和第四參考電阻端子206耦合到參考電阻188的第二端子。 阻抗測量裝置100d的第一端子104和第二端子106分別耦合到第一採樣電阻端子190和第三採樣電阻端子194。鎖相電流發生器124的第一輸入端136和第二輸入端138分別耦合到第二採樣電阻端子192和第四採樣電阻端子196。 阻抗測量裝置100d的第三端子108和第四端子110分別耦合到第一參考電阻端子198和第三參考電阻端子204。鎖相電流發生器124的第一輸出端140和第二輸出端142分別耦合到第二參考電阻端子202和第四參考電阻端子206。 如本文所描述的，阻抗測量裝置100d生成信號(
Figure 02_image001
)。阻抗測量裝置100d向採樣電阻184輸出信號(
Figure 02_image001
)。信號(
Figure 02_image001
)在採樣電阻184兩端產生第一AC信號(
Figure 02_image009
)。鎖相電流發生器124接收第一AC信號(
Figure 02_image009
)。如本文所描述的，鎖相電流發生器124生成第二AC信號(
Figure 02_image011
)。鎖相電流發生器124向電阻模型182輸出第二AC信號(
Figure 02_image011
)。第二AC信號(
Figure 02_image011
)在參考電阻188兩端產生第一電壓信號(
Figure 02_image013
)的電壓降。阻抗測量裝置100d接收由電阻模型182生成的第一電壓信號(
Figure 02_image013
)。系統180將採樣電阻和參考電阻與阻抗測量裝置分離，並且提供將電阻放置在可耦合到阻抗測量裝置的電阻模型中。 鑒於前述公開內容，用於校準阻抗測量裝置的方法、阻抗測量裝置和用於校準阻抗測量裝置的系統的各種示例可包括以下特徵中的任一個或其組合：輸出第一AC信號；接收相位鎖定到第一AC信號的相位的第二AC信號；基於第二AC信號執行阻抗測量以產生與所呈現的阻抗相關聯的所測量的阻抗值；以及基於所測量的阻抗值和所呈現的阻抗的已知阻抗值來校準阻抗測量裝置。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如向鎖相電流發生器輸出第一AC信號並且從所述鎖相電流發生器接收第二AC信號。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如所具有的幅值表示具有已知阻抗值的所呈現阻抗的第二AC信號。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如由阻抗測量裝置執行的阻抗測量。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如改變第二AC信號的幅值以改變由鎖相電流發生器提供的所呈現的阻抗。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如所呈現的阻抗變化的細微性，該細微性對應於由鎖相電流發生器提供的第二AC信號的幅值變化的細微性。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如將第二AC信號的幅值從第一幅值變為第二幅值。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如第二幅值與第一幅值的不同之處在於由鎖相電流發生器提供的最精細的步進設置。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如基於所測量的阻抗值和所呈現的阻抗的已知阻抗值來確定調整因數。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如調整所測量的阻抗值以基於調整因數產生相應的讀出阻抗測量結果。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如作為所呈現的阻抗的函數線性地變化的調整因數。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如基於相應的多對所測量的阻抗值和對應的所呈現的阻抗並且通過在多個調整因數之間外推來確定多個調整因數。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如使第二AC信號通過包括在阻抗測量裝置中的參考電阻。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如檢測參考電阻兩端的電壓信號。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如使電流信號通過採樣電阻。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如檢測採樣電阻兩端的第一AC信號。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如將測量的阻抗值確定為電壓信號和電流信號的比率。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如使所測量的阻抗值發生相移以考慮由阻抗測量裝置執行的處理。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如將調整因數確定為所測量的阻抗值與所呈現的阻抗的已知阻抗值之間的比率。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如操作第二AC信號以使參考電阻兩端的電壓信號介於10nV與1mV之間。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如阻抗測量裝置的輸出端子被配置成向鎖相電流發生器輸出第一AC信號；阻抗測量裝置的輸入端子被配置成接收第二AC信號；以及阻抗測量裝置的控制器被配置成執行阻抗測量。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如通過鎖相電流發生器改變第二AC信號的幅值。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如通過鎖相電流發生器將第二AC信號的幅值從第一幅值變為第二幅值。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如阻抗測量裝置的控制器配置有調整因數並且被配置成調整所測量的阻抗值。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如結合到阻抗測量裝置中的採樣電阻。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如採樣電阻耦合到輸出端子並且被配置成接收電流信號。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如採樣電阻被配置成回應於電流信號的通過而生成第一AC信號。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如結合到阻抗測量裝置中的參考電阻。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如參考電阻耦合到輸入端子並且被配置成接收第二AC信號。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如參考電阻被配置成回應於第二AC信號的通過而生成電壓信號。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如阻抗測量裝置被配置成確定所測量的阻抗值。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如鎖相電流發生器，該鎖相電流發生器包括輸入端子，該輸入端子耦合到阻抗測量裝置的輸出端子並且被配置成接收第一AC信號；控制器，該控制器被配置成使得生成相位鎖定到第一AC信號的相位的第二AC信號；以及輸入端子，該輸入端子耦合到阻抗測量裝置的輸入端子並且被配置成輸出第二AC信號。 該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如鎖相電流發生器的控制器被配置成改變第二AC信號的幅值以改變所呈現的阻抗。該方法、裝置和系統可包括另一特徵，諸如鎖相電流發生器的控制器被配置成將第二AC信號的幅值從第一幅值變為第二幅值。 可組合以上所述的各種實施方案來提供另外的實施方案。[請注意：重要事項不得通過國外專利、國外專利申請或非專利公佈以引用方式併入；然而，美國PTO應允許非正確併入的主題以修正的方式被明確地添加到說明書，而不影響提交日期。以引用方式併入ADS的能力是未經測試的。我們強烈建議您在句段中的適當位置處明確地列出您希望以引用方式併入的那些參考內容。] 鑒於上文的詳細說明，可以對這些實施方案作出這些和其他改變。一般來說，在隨後的申請專利範圍中，使用的術語不應解釋成將申請專利範圍限制在本說明書和申請專利範圍中披露的具體實施方案中，而應解釋成包括所有可能的實施方案以及這類申請專利範圍賦予的等效物的全部範圍。因此，申請專利範圍並不受本公開內容所限定。
100,100a-d:阻抗測量裝置 101:待測裝置 102:校準電路 104:第一端子 106:第二端子 108:第三端子 110:第四端子 112:源電阻 114:緩衝器 116:變壓器 118:初級繞組 120:次級繞組 122:用於校準阻抗測量裝置的系統 124:鎖相電流發生器 126:數模轉換器 127:數模轉換器的第一輸出端 128:模數轉換器 129:第一通道的輸入端 130:第一通道 131:第一通道的第一輸出端 132:第二通道 133:第二通道的第一輸出端 134:採樣電阻 135:第二通道的第二輸出端 136:鎖相電流發生器的第一輸入端 137:參考電阻 138:鎖相電流發生器的第二輸入端 139:第二通道的輸出端 140:鎖相電流發生器的第一輸出端 141:模數轉換器的第一輸入端 142:鎖相電流發生器的第二輸出端 143:模數轉換器的第三輸入端 144:接地節點 145:第一通道的第二輸出端 146:第一切換裝置 147:模數轉換器的第三輸入端 148:第二切換裝置 149:模數轉換器的第四輸入端 150:第三切換裝置 152:第四切換裝置 154:第五切換裝置 160:用於校準阻抗測量裝置的系統 162:校準裝置 164:控制器 166:通信裝置 168:輸出裝置 170:控制器 172:通信裝置 174:輸出裝置 176:控制器 178:通信裝置 180:用於校準阻抗測量裝置的系統 182:電阻模型 184:採樣電阻 188:參考電阻 190:第一採樣電阻端子 192:第二採樣電阻端子 194:第三採樣電阻端子 196:第四採樣電阻端子 198:第一參考電阻端子 202:第二參考電阻端子 204:第三參考電阻端子 206:第四參考電阻端子 500:方法
[圖1]示出了阻抗測量裝置的常規校準的電路圖。 [圖2]示出了用於校準阻抗測量裝置的系統。 [圖3]示出了包括用於在校準和測試操作之間進行切換的多個切換裝置的阻抗測量裝置。 [圖4]示出了用於校準阻抗測量裝置的系統。 [圖5]示出了用於校準阻抗測量裝置的方法的流程圖。 [圖6]示出了用於校準阻抗測量裝置的系統。
104:第一端子
106:第二端子
108:第三端子
100a:阻抗測量裝置
110:第四端子
122:用於校準阻抗測量裝置的系統
124:鎖相電流發生器
126:數模轉換器
127:數模轉換器的第一輸出端
128:模數轉換器
129:第一通道的輸入端
130:第一通道
131:第一通道的第一輸出端
132:第二通道
133:第二通道的第一輸出端
134:採樣電阻
135:第二通道的第二輸出端
136:鎖相電流發生器的第一輸入端
137:參考電阻
138:鎖相電流發生器的第二輸入端
139:第二通道的輸出端
140:鎖相電流發生器的第一輸出端
141:模數轉換器的第一輸入端
142:鎖相電流發生器的第二輸出端
143:模數轉換器的第三輸入端
144:接地節點
145:第一通道的第二輸出端
147:模數轉換器的第三輸入端
149:模數轉換器的第四輸入端

Claims (20)

  1. 一種阻抗測量裝置，所述阻抗測量裝置包括： 輸出端子，所述輸出端子被配置成向鎖相電流發生器輸出第一AC信號； 輸入端子，所述輸入端子被配置成接收由鎖相電流發生器生成的第二AC信號，所述第二AC信號的相位鎖定到所述第一AC信號的相位，並且其幅值表示具有已知阻抗值的所呈現的阻抗；和 控制器，所述控制器被配置成： 基於所述第二AC信號執行阻抗測量以產生與所呈現的阻抗相關聯的所測量的阻抗值；以及 基於所測量的阻抗值和所呈現的阻抗的所述已知阻抗值進行校準。
  2. 根據請求項1所述的阻抗測量裝置，其中： 所述鎖相電流發生器在操作中改變所述第二AC信號的所述幅值， 所呈現的阻抗回應於改變所述第二AC信號的所述幅值而改變，並且 所呈現的阻抗的變化的第一細微性對應於由所述鎖相電流發生器提供的所述第二AC信號的所述幅值的變化的第二細微性。
  3. 根據請求項1所述的阻抗測量裝置，其中，所述輸入端子被配置成接收由所述鎖相電流發生器生成的第三AC信號，並且所述第三AC信號的幅值與所述第二AC信號的所述幅值的不同之處在於由所述鎖相電流發生器提供的最精細的步進設置。
  4. 根據請求項1所述的阻抗測量裝置，其中，所述控制器被配置成基於調整因數調整所測量的阻抗值，以產生相應的讀出阻抗測量結果，所述調整因數基於所測量的阻抗值和所呈現的阻抗的所述已知阻抗值來確定。
  5. 根據請求項4所述的阻抗測量裝置，其中： 所述調整因數作為所呈現的阻抗的函數線性地變化， 所述控制器被配置成用多個調整因數進行校準，所述多個調整因數基於相應的多對所測量的阻抗值和對應的所呈現的阻抗來確定，並且 所述控制器被配置成用外推調整因數進行校準，所述外推調整因數通過在所述多個調整因數的第一調整因數與第二調整因數之間進行外推來確定。
  6. 根據請求項1所述的阻抗測量裝置，包括： 採樣電阻，所述採樣電阻耦合到所述輸出端子並且被配置成接收電流信號，其中，所述採樣電阻被配置成回應於所述電流信號通過而生成所述第一AC信號；和 參考電阻，所述參考電阻耦合到所述輸入端子並且被配置成接收所述第二AC信號，其中，所述參考電阻被配置成回應於所述第二AC信號通過而生成電壓信號， 其中，所述阻抗測量裝置被配置成基於所述電壓信號與所述電流信號的比率來確定所測量的阻抗值，並且所測量的阻抗值發生相移，以補償在由所述阻抗測量裝置處理期間執行的相移。
  7. 根據請求項6所述的阻抗測量裝置，其中，所述第二AC信號可操作用以使所述參考電阻兩端的所述電壓信號介於10毫微伏(nV)與一毫伏(mV)之間。
  8. 根據請求項1所述的阻抗測量裝置，其中，調整因數被確定為所測量的阻抗值與所呈現的阻抗的所述已知阻抗值之間的比率。
  9. 一種用於校準阻抗測量裝置的方法，所述方法包括： 向鎖相電流發生器輸出第一AC信號； 接收由鎖相電流發生器生成的第二AC信號，所述第二AC信號的相位鎖定到所述第一AC信號的相位，並且其幅值表示具有已知阻抗值的所呈現的阻抗； 由所述阻抗測量裝置基於所述第二AC信號執行阻抗測量，以產生與所呈現的阻抗相關聯的所測量的阻抗值；以及 基於所測量的阻抗值和所呈現的阻抗的所述已知阻抗值來校準所述阻抗測量裝置。
  10. 根據請求項9所述的方法，所述方法進一步包括： 改變所述第二AC信號的所述幅值； 回應於改變所述第二AC信號的所述幅值致使所呈現的阻抗改變，其中： 所呈現的阻抗的變化的第一細微性對應於由所述鎖相電流發生器提供的所述第二AC信號的所述幅值的變化的第二細微性。
  11. 根據請求項9所述的方法，所述方法進一步包括： 接收由所述鎖相電流發生器生成的第三AC信號，所述第三AC信號的幅值與所述第二AC信號的所述幅值的不同之處在於由所述鎖相電流發生器提供的最精細的步進設置。
  12. 根據請求項9所述的方法，所述方法進一步包括： 基於所測量的阻抗值和所呈現的阻抗的所述已知阻抗值確定調整因數；以及 基於所述調整因數，調整所測量的阻抗值以產生相應的讀出阻抗測量值。
  13. 根據請求項12所述的方法，其中，所述調整因數作為所呈現的阻抗的函數線性地變化，並且所述方法進一步包括： 基於相應的多對所測量的阻抗值和對應的所呈現的阻抗確定多個調整因數； 通過在所述多個調整因數的第一調整因數與第二調整因數之間外推來確定外推調整因數；以及 利用所述多個調整因數和所述外推調整因數校準所述阻抗測量裝置。
  14. 根據請求項9所述的方法，所述方法進一步包括： 使所述第二AC信號通過包括在所述阻抗測量裝置中的參考電阻； 檢測所述參考電阻兩端的電壓信號； 使電流信號通過採樣電阻； 檢測所述採樣電阻兩端的所述第一AC信號； 將所測量的阻抗值確定為所述電壓信號和所述電流信號的比率；以及 使所測量的阻抗值發生相移以補償在由所述阻抗測量裝置處理期間執行的相移。
  15. 根據請求項14所述的方法，所述方法進一步包括： 檢測在所述參考電阻兩端的所述電壓信號介於10毫微伏(nV)與一毫伏(mV)之間。
  16. 根據請求項9所述的方法，所述方法進一步包括： 將調整因數確定為所測量的阻抗值與所呈現的阻抗的所述已知阻抗值之間的比率。
  17. 一種系統，所述系統包括： 阻抗測量裝置，所述阻抗測量裝置包括： 輸出端子，所述輸出端子被配置成輸出第一AC信號； 輸入端子，所述輸入端子被配置成接收第二AC信號，所述第二AC信號的幅值表示具有已知阻抗值的所呈現的阻抗；和 控制器，所述控制器被配置成： 基於所述第二AC信號執行阻抗測量以產生與所呈現的阻抗相關聯的所測量的阻抗值；以及 基於所測量的阻抗值和所呈現的阻抗的所述已知阻抗值進行校準；和 鎖相電流發生器，所述鎖相電流發生器包括： 輸入端子，所述輸入端子耦合到所述阻抗測量裝置的所述輸出端子並且被配置成接收所述第一AC信號； 控制器，所述控制器被配置成使得生成相位鎖定到第一AC信號的相位的第二AC信號；和 輸入端子，所述輸入端子耦合到所述阻抗測量裝置的所述輸入端子並且被配置成輸出所述第二AC信號。
  18. 根據請求項17所述的系統，其中： 所述鎖相電流發生器的所述控制器被配置成改變所述第二AC信號的所述幅值， 所呈現的阻抗回應於改變所述第二AC信號的所述幅值而改變，並且 所呈現的阻抗的變化的第一細微性對應於由所述鎖相電流發生器提供的所述第二AC信號的所述幅值的變化的第二細微性。
  19. 根據請求項17所述的系統，其中，所述鎖相電流發生器的所述控制器被配置成： 生成第三AC信號，所述第三AC信號的幅值與所述第二AC信號的所述幅值的不同之處在於由所述鎖相電流發生器提供的最精細的步進設置。
  20. 根據請求項17所述的系統，其中，所述阻抗測量裝置的所述控制器將基於調整因數調整所測量的阻抗值，以產生相應的讀出阻抗測量結果，所述調整因數基於所測量的阻抗值和所呈現的阻抗的所述已知阻抗值來確定。
TW111130814A 2021-08-17 2022-08-16 使用阻抗模擬校準阻抗測量裝置的系統和方法及使用阻抗模擬進行校準的阻抗測量裝置 TWI842062B (zh)

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