TWI403730B - 檢測電容缺失的方法 - Google Patents

Description

檢測電容缺失的方法

本發明係有關於一種檢測電容缺失的方法，尤其是一種用以檢測多個相互並聯的旁路電容是否具有缺失的檢測方法。

一般而言，電路基板(printed circuit board，PCB)在出廠前皆必須完成其電性檢測、外觀及表面瑕疵的檢驗作業。而其中，為判斷電路基板電性品質之良窳，又尤以電性檢測項目為目前業界相當重視的環節之一。

舉例而言，當在線測試設備(in-circuit tester)針對電路基板進行電性檢測時，其檢測項目含括有電阻(resistor)、電感(inductor)、以及電容(capacitor)等分立器件之檢測。其中，當檢測電容時，由於電路基板上大多具有不只一個電容；也就是說，其等效電容係為多個大電容及多個小電容並聯形成時，在此種情況之下，常規的在線測試設備並無法有效執行電容的檢測工作。

其原因在於，根據歐姆定律，當多個電容並聯時，其形成的等效電容值係為累加每一電容器的電容值所組成。舉例而言，當並聯多個電容，其各自具有電容值C1、C2...Cn時，其等效電容值Cx即為C1+C2+...+Cn。而其中，當該些電容之電容值相差甚大，例如：部分為大電容，部分為小電容，且大電容的電容值與小電容的電容值相差1000倍以上時，由於一般電容的精度較低(約為-20%至+20%之間)，因此，大電容自身的誤差即可能大到足以覆蓋掉小電容的電容值。於此，在使用習知相位差法、電壓差法、抑或是電容橋法測量等效電容的總容抗時，並無法準確的識別出小電容是否存在或者是否具有缺失。

因此，如何解決習知檢測並聯電容所產生的問題，並且提供一種可準確識別電容缺失與否的檢測方法，實為相關技術領域者目前迫切需要解決的問題。

鑒於以上，本發明在於提供一種檢測電容缺失的方法，藉以解決習知存在的問題。

本發明係有關於一種檢測電容缺失的方法，適於檢測多個相互並聯的旁路電容(by-pass capacitor)。此種檢測方法包括以下步驟：輸入一交流訊號至該些旁路電容，其中交流訊號具有多個測試頻率；記錄該些旁路電容在每一測試頻率時的測試電壓值，以形成一測試結果表；判斷該測試結果表是否相同於一標準電壓表；以及當判斷結果為不相同時，輸出一缺失訊號。

根據本發明提出的檢測方法，其中該等測試頻率可為多個連續(continuous)的頻率值，或是多個各自離散(discrete)的頻率值。

當該等測試頻率為連續的頻率值時，根據本發明一實施例的檢測方法，另包括步驟：輸入交流訊號至標準電容；以及記錄標準電容在每一測試頻率時的標準電壓值，以形成標準電壓表，其中標準電容係為該些旁路電容之中的至少一個。

當該等測試頻率為各自離散的頻率值時，根據本發明一實施例的檢測方法，另包括步驟：輸入交流訊號至標準電容；記錄標準電容在每一測試頻率時的標準電壓值；以及根據該等測試頻率與標準電壓值執行線性迴歸，以形成標準電壓表，其中標準電容係為該些旁路電容之中的至少一個。

是以，根據本發明提出的檢測電容缺失的方法，係利用電容的交流特性，記錄旁路電容(意即待測電容)在不同頻率下的響應曲線(response curve)與測試結果，並且通過與標準電壓表的比對步驟，進一步確認電容異常的缺失與否，藉此解決大電容與小電容並聯情況下小電容不可測的問題。

以上有關於本發明的內容說明，與以下的實施方式係用以示範與解釋本發明的精神與原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

「第1圖」係為根據本發明實施例之檢測電路的電路方塊圖，檢測電路包括有一訊號產生器(或稱訊號激勵源)10、一分壓電阻ZR、一電壓感測器20與一微處理器(micro processor)30。其中，訊號產生器10用以提供交流訊號VS，分壓電阻ZR係連接於相互並聯的旁路電容C1,C2,C3,C4與訊號產生器10之間。旁路電容C1,C2,C3,C4並且連接分壓電阻ZR至接地端GND，以將交流訊號VS中不必要的高頻雜訊(noise)引入接地端GND。根據本發明之實施例，旁路電容C1,C2,C3,C4可視為此種檢測電路(或稱相移(by pass)電路)中的濾波電容，其數量並非用以限定本發明之發明範疇。唯便於解釋本發明之技術內容，本發明之實施例係以旁路電容之數量為四，作為以下之示範說明之用。

微處理器30連接電壓感測器20，且電壓感測器20可以是但不限於一示波器(oscillator)。電壓感測器20連接分壓電阻ZR與旁路電容C4之共同接點，並據以偵測旁路電容C1,C2,C3,C4形成之等效電容的分壓VX。其中

其中Z₁ 為分壓電阻ZR之阻值，P1,P2,P3,P4分別為旁路電容C1,C2,C3,C4之電容值，f為交流訊號VS之頻率，其可以是多個不同的頻率值f1,f2...fn。

請一併參閱「第2圖」，係為根據本發明實施例之檢測方法的步驟流程圖，此種檢測方法可適於檢測「第1圖」中相互並聯的旁路電容C1,C2,C3,C4是否具有缺失。檢測方法包括以下步驟S202至S208：步驟S202：輸入交流訊號至旁路電容，其中交流訊號具有多個測試頻率；步驟S204：記錄旁路電容在每一測試頻率時的測試電壓值，以形成一測試結果表；步驟S206：判斷測試結果表是否相同於一標準電壓表；以及步驟S208：當判斷結果為不相同時，輸出一缺失訊號。

根據本發明實施例「第1圖」之檢測電路與「第2圖」之檢測方法，則步驟S202係為輸入交流訊號VS至旁路電容C1,C2,C3,C4，其中交流訊號VS具有多個測試頻率f1,f2...fn。接著，於步驟S204中，電壓感測器20即可記錄旁路電容C1,C2,C3,C4所形成之等效電容，在每一測試頻率f1,f2...fn下的測試電壓值，並且接著將測試結果傳至微處理器30，以形成測試頻率對應測試電壓的測試結果表。然後，於步驟S206中，微處理器30即可根據測試結果表，判斷其是否相同於一標準電壓表。最後，當判斷結果不相同時，如步驟S208所示，微處理器30即輸出一缺失訊號V_F (fail signal)，以指示出旁路電容C1,C2,C3,C4之中可能具有遺失件或損壞件。

詳細而言，標準電壓表可以是一內建於微處理器30中的比對資料表，或者是根據交流訊號VS的測試頻率，而分別以下述二種實施例形成的比對資料表。「第3A圖」係為根據本發明實施例之檢測方法，當測試頻率為連續(continuous)的頻率值時，其形成標準電壓表之步驟流程圖。請配合一併參閱「第3B圖」至「第3F圖」之檢測電路，首先於步驟S302中，輸入交流訊號VS至標準電容C’，並且於步驟S304中，電壓感測器20’記錄標準電容C’在每一測試頻率時的標準電壓值，令微處理器30’根據該些測試頻率與其對應之標準電壓值形成標準電壓表。

其中，標準電容C’可以是如「第3B圖」所示，包括旁路電容C2,C3,C4(遺失旁路電容C1)、如「第3C圖」所示，包括旁路電容C1,C3,C4(遺失旁路電容C2)、如「第3D圖」所示，包括旁路電容C1,C2,C4(遺失旁路電容C3)、如「第3E圖」所示，包括旁路電容C1,C2,C3(遺失旁路電容C4)、或者是如「第3F圖」所示，包括旁路電容C1,C2,C3,C4(無遺失旁路電容)。其中，標準電容C’之取用並不以上述方式為限，測試者當可自行設計標準電容C’為旁路電容C1,C2,C3,C4其中之至少一個。

是以，根據本發明之實施例，儲存有測試結果表的微處理器30即可藉由電性連接至儲存有標準電壓表的微處理器30’，比對測試結果表是否相同於標準電壓表，並且在二者不相同時，輸出缺失訊號V_F 。舉例而言，當測試結果表不同於「第3F圖」中微處理器30’形成的標準電壓表時，微處理器30即會輸出缺失訊號V_F ，指示旁路電容C1,C2,C3,C4之中具有遺失件。進一步地，若該測試結果表比對於「第3B圖」中微處理器30’形成的標準電壓表，且二者相同時，測試者即可得知該遺失件係為旁路電容C1。

其次，由於連續的測試頻率所建立出的測試結果表與標準電壓表，其資料庫可能過於龐大，而增加運算時的複雜度，因此，「第4A圖」係為根據本發明另一實施例之檢測方法，當測試頻率為離散(discrete)的頻率值時，其形成標準電壓表之步驟流程圖。同樣地，請一併配合參閱「第3B圖」至「第3F圖」之檢測電路，首先於步驟S402中，輸入交流訊號VS至標準電容。接著，於步驟S404中，電壓感測器20’記錄標準電容在每一測試頻率時的標準電壓值。然後，於步驟S406中，微處理器30’根據該些測試頻率與其對應之標準電壓值執行線性迴歸(或稱曲線近似(curve fitting))，以形成標準電壓表。其中，標準電容的選用可以如前一實施例所言，選自「第3B圖」至「第3F圖」之旁路電容，故在此不再累述。

「第4B圖」至「第4D圖」係分別為根據「第3F圖」之標準電容無遺失旁路電容、「第3B圖」之標準電容遺失旁路電容C1與「第3C圖」之標準電容遺失旁路電容C2時，其標準電壓值標準化(normalized)後對應測試頻率之響應數據圖。其中，實線所示為離散頻率下所實際測得之多個標準電壓值形成之曲線，虛線所示為根據實線測得之數據，執行多項式分析之線性迴歸後形成的預測曲線。因此，如「第4B圖」至「第4D圖」所示，其線性迴歸後的預測曲線係分別為

y =-0.168x ⁴ +1.001x ³ -2.590x ² +2.651x

y =0.025x ⁵ -0.431x ⁴ +2.749x ³ -7.943x ² +10.04x -0.356

y =-0.034x ⁵ +0.588x ⁴ -3.670x ³ +10.47x ² -13.71x +7.24

微處理器30’即可擷取該些多項式預測曲線的各項係數，以作為測試比對用時的標準電壓表。

除此之外，在步驟S206中，比對測試結果表與標準電壓表時，其判斷方式可以採用精確比對(意即每一測試頻率所對應的測試電壓值與標準電壓值皆要相等)，抑或是根據一容許誤差來進行比對步驟，也就是說，每一測試頻率所對應的測試電壓值若在標準電壓值的容許誤差範圍內，則判定為二者相同。於此，設計者當可根據檢測所要求的精度，而自行決定比對時容許誤差的大小。

更詳細地說，根據本發明提出之檢測方法，其中當旁路電容的數量過多，或是微處理器的運算量無法負荷大量的比對資料庫(包括測試結果表與標準電壓表)時，檢測者亦可選擇先行針對旁路電容中可測得的大電容進行常規檢測。在大電容測試皆為正常的情況下，檢測者僅需要針對小電容進行如本發明前述之檢測方法即可，於此，不僅有效節約建立比對資料庫的成本，更可增加檢測作業之效率。

綜上所述，根據本發明提出之檢測方法，係利用訊號產生器產生之交流訊號輸入旁路電容，並且透過電壓感測器記錄旁路電容在不同頻率下的測試電壓值，以形成測試結果表。藉由比對測試結果表與標準電壓表是否相同，本發明提出之檢測方法係可識別旁路電容中是否存在有缺失，並且藉此解決大電容與小電容並聯情況下小電容不可測的問題。

雖然本發明以前述的較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神與範圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．訊號產生器

20．．．電壓感測器

20’．．．電壓感測器

30．．．微處理器

30’．．．微處理器

第1圖係為根據本發明實施例之檢測電路的電路方塊圖。

第2圖係為根據本發明實施例之檢測方法的步驟流程圖。

第3A圖係為根據本發明實施例之檢測方法，當測試頻率為連續的頻率值時，其形成標準電壓表之步驟流程圖。

第3B圖係為根據本發明一實施例，建立標準電壓表時檢測電路的電路方塊圖。

第3C圖係為根據本發明一實施例，建立標準電壓表時檢測電路的電路方塊圖。

第3D圖係為根據本發明一實施例，建立標準電壓表時檢測電路的電路方塊圖。

第3E圖係為根據本發明一實施例，建立標準電壓表時檢測電路的電路方塊圖。

第3F圖係為根據本發明一實施例，建立標準電壓表時檢測電路的電路方塊圖。

第4A圖係為根據本發明另一實施例之檢測方法，當測試頻率為離散的頻率值時，其形成標準電壓表之步驟流程圖。

第4B圖係為根據「第3F圖」之標準電容無遺失旁路電容時，標準電壓值標準化後對應測試頻率之響應數據圖。

第4C圖係為根據「第3B圖」之標準電容遺失旁路電容C1時，標準電壓值標準化後對應測試頻率之響應數據圖。

第4D圖係為根據「第3C圖」之標準電容遺失旁路電容C2時，標準電壓值標準化後對應測試頻率之響應數據圖。

Claims (5)

1. 一種檢測電容缺失的方法，適於檢測多個相互並聯的旁路電容，該檢測電容缺失的方法包括：輸入一交流訊號至該些旁路電容，其中該交流訊號具有多個測試頻率；記錄該些旁路電容在每一該測試頻率時的測試電壓值，以形成一測試結果表；判斷該測試結果表是否相同於一標準電壓表；以及當該判斷結果為不相同時，輸出一缺失訊號。
2. 如請求項1所述之檢測電容缺失的方法，其中該些測試頻率係為多個連續(continuous)的頻率值。
3. 如請求項2所述之檢測電容缺失的方法，另包括：輸入該交流訊號至一標準電容；以及記錄該標準電容在每一該測試頻率時的標準電壓值，以形成該標準電壓表；其中，該標準電容係為該些旁路電容之中的至少一個。
4. 如請求項1所述之檢測電容缺失的方法，其中該些測試頻率係為多個各自離散(discrete)的頻率值。
5. 如請求項4所述之檢測電容缺失的方法，另包括：輸入該交流訊號至一標準電容；記錄該標準電容在每一該測試頻率時的標準電壓值；以及根據該些測試頻率與標準電壓值執行線性迴歸，以形成該標準電壓表；其中，該標準電容係為該些旁路電容之中的至少一個。