WO2016139314A1 - Method and device for leakage-current-compensated resistance measurement - Google Patents

Method and device for leakage-current-compensated resistance measurement Download PDF

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WO2016139314A1
WO2016139314A1 PCT/EP2016/054572 EP2016054572W WO2016139314A1 WO 2016139314 A1 WO2016139314 A1 WO 2016139314A1 EP 2016054572 W EP2016054572 W EP 2016054572W WO 2016139314 A1 WO2016139314 A1 WO 2016139314A1
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resistor
voltage
current flow
current
voltage source
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PCT/EP2016/054572
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Inventor
Markus Stahl-Offergeld
Hans-Peter Hohe
Josef Sauerer
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/14—Measuring resistance by measuring current or voltage obtained from a reference source
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for leakage-current compensated resistance measurement.
  • Exemplary embodiments show a leakage-current-tolerant resistance measurement as well as a CMOS-integrated leakage-current-tolerant resistance measurement.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the present invention is therefore based on the object to provide an improved concept for resistance measurement.
  • This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Inventive developments are defined in the subclaims.
  • Exemplary embodiments show a method for leakage-current-compensated resistance measurement.
  • a first voltage of a first voltage source is applied to a first terminal of a resistor
  • a second voltage, which differs from the first voltage, of a second voltage source is applied to a second terminal of the resistor.
  • a first current flow is measured between the first voltage source and the first terminal of the resistor.
  • the second voltage source is adjusted such that the second voltage has a voltage value that differs from the previous voltage value.
  • a second Current flow between the firstistsqueile and the first terminal of the resistor is measured and a resistance calculated based on a, compensated by the second current flow, the first current flow.
  • the invention is based on the finding that a leakage current-based standard resistance measurement can be compensated by means of a compensation measurement.
  • a leakage current-based standard resistance measurement can be compensated by means of a compensation measurement.
  • two voltage sources are first connected to both ends of the resistor, the voltage values of the voltage sources differing from one another so that a potential difference exists across the resistor, which results in a current flow.
  • the current flow is measured, for example by means of an ammeter, between the first voltage source and the resistor.
  • the measurement of the current intensity is influenced by leakage currents between the first voltage source and the resistor.
  • the voltage of the second voltage source is regulated to a different voltage value than previously set.
  • the resistance can now be calculated from a cross-difference in the difference in voltage across the resistor and a difference in the measured currents.
  • the leakage currents remain constant in this case, since the first voltage is constant and cancel each other out when subtracting the currents from the first and the second measurement.
  • the second voltage source is adjusted after measuring the first current flow such that the second voltage has the voltage value of the first voltage. There is thus no potential difference across the resistor or the potential difference is 0V.
  • the now measured current between the first voltage source and the resistor now has the value of the leakage currents between the first voltage source and the resistor. Leakage currents between the second voltage source and the resistor are already compensated by the voltage source, which may be designed as a regulated voltage source. Furthermore, the magnitude of the leakage currents has no effect on the presented measurement, since the leakage currents are again measured separately and compensate for the current flow of the first measurement to calculate the resistance.
  • Embodiments further describe calculating the resistance value, wherein the second current flow is subtracted from the first current flow to obtain the compensated first current flow, and the voltage difference obtained when measuring the first Current flow is applied across the resistor, is divided by the compensated current flow.
  • connection of the resistor is contacted or electrically connected to a connection element.
  • the connection element may be a connection pad, as used for example in the manufacture of CMOS components. This makes it possible to produce an integrated circuit or a chip or a component which comprises the integrated circuit, wherein the connection element represents a contact of the integrated circuit to the outside world, to which a resistor for resistance measurement can be connected. Standard connection elements or commercially available connection pads can themselves have a high leakage current, which is also compensated by the measurement shown.
  • the described method steps are carried out by means of a control unit, wherein the control unit can be programmed to execute the method steps automatically. This is advantageous, since thus an automatic and precise measurement in the absence of test personnel or at least without manual intervention can be made.
  • exemplary embodiments show a device for leakage-current compensated resistance measurement with a first voltage source, which is designed to provide a first voltage, independent of a current flow, to a first terminal of a resistor, and a second voltage source, which is configured, a second voltage, independently from a current flow to provide to a second terminal of the resistor.
  • the device comprises a current measuring device, which is designed to measure a current flow between the first voltage source and the resistor. If the resistance measurement is carried out with direct current, it is advantageous to keep the voltage at the first and the second terminal of the resistor constant, so that a constant current flow through the resistor is ensured.
  • the use of two independent voltage sources is advantageous, since thus the potentials at the resistor are known and can be adjusted separately, so that voltage changes need only be made in the part of the measuring circuit in which no current measurement takes place. Since thus the branch, in which the Current measurement takes place, remains constant, thus the amount of leakage currents in the first measurement and the second measurement is unchanged.
  • first and / or the second voltage source as a regulated voltage source.
  • a regulated voltage source is configured to apply constant and accurate voltage levels to the first and second terminals of the resistor.
  • between the second voltage source and the second terminal of the resistor is thus ensured that leakage currents that occur in this section does not affect the voltage at the second terminal of the resistance.
  • connection elements make contact with the outside world, i.
  • an externally connected resistance element whose resistance value is to be measured, is.
  • the first terminal of the resistor is contacted or connected to two connection elements and the second connection of the resistor is connected to two further connection elements.
  • the device has an operational amplifier, a transistor, a resistor, a measuring resistor and the connection elements.
  • the operational amplifier, the transistor and the resistor can be combined or interconnected to a controlled voltage source, the measuring resistor provides the opportunity for current measurement and the connection elements provide a contact to the outside world.
  • the arrangement shown is advantageous because it can be implemented in an integrated circuit.
  • the device has a controller which is designed to carry out the method steps for resistance measurement, wherein the execution can be fully automatic.
  • Fig. 1a is a schematic representation of a device for measuring a first current flow
  • Fig. 1 b is a schematic representation of the device for measuring a second current flow
  • 1 c is a schematic representation of the device for measuring the second current flow according to a preferred embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a flowchart of a method for leakage-current-compensated resistance measurement
  • 3a shows a schematic representation of an embodiment of the device integrated circuit for measuring the first current flow
  • 3b shows a schematic representation of the device as an integrated circuit for measuring the second current flow.
  • FIGS. 1 a, b, c and FIG. 3a, b show exemplary embodiments of a device that can carry out the resistance measurement and with reference to which a method for resistance measurement, which is shown in FIG. 2, is explained.
  • FIG. 1 a shows a schematic representation of a device 5 for leakage-current-compensated resistance measurement.
  • the device 5 comprises a first voltage source 10, a second voltage source 15, and a current measuring device 20.
  • the first voltage source 10 is designed to have a first voltage 25 ', irrespective of a current flow (I AM or I R ) 45, 50, to provide a first terminal 25 of a resistor 30.
  • the second voltage source 15 is designed to provide a second voltage 35 ', independent of the current flow 45, 50, to a second terminal 35 of the resistor 30.
  • Any leakage current (1LI , VDD, IL, VSS) 40a, 40b, for example leakage currents or fault currents, of the network P of the voltage source 10 thus leads to a measurement error since the measured current I A I 45 from the current I R1 50 through the resistance Rufes 30 deviates. The deviation results from the fault currents 40a, 40b.
  • the current! AMI is thus off IRI - IU .VDD + lu.ves determined.
  • a control source 55 is shown controlling the device.
  • Fig. 1 b and 1 c shows a schematic representation of the device 5, as it has already been shown in Fig. 1 a.
  • the voltage 35 'in FIG. 1 b at the terminal 35 is regulated to the voltage VP, whereby the voltage 35' has the same voltage value as the voltage 25 'at the terminal 25.
  • the setting of the second voltage source the voltage value of the first voltage source is a special embodiment, since in general any change in the voltage value 35 enables a leakage-current-compensated resistance measurement, as shown below.
  • FIG. 1 c shows the voltage 35 'at the second connection 35, which is regulated to the voltage VN 2.
  • the voltage VN 2 differs from the voltage VN (or subsequently also VN1) and also from the voltage VP at the first terminal 25.
  • across the resistor 30 is a voltage difference, ie in particular that the voltage across the Resistor 30 is not zero volts (0V) or different from zero.
  • a current flow 45 ' is present, which is greater than the (sum of) leakage currents 40 a, b or at least of this deviates.
  • FIGS. 1 and 1 c as already shown in FIG. 1 a, arbitrary leakage currents 40a-d to VDD (positive supply voltage) and VSS (negative supply voltage, for example ground) are shown at two locations within the measuring circuit. Any leakage current 40a-d, of whatever origin, has the same effect and can also be taken into account with the described device 5 and the measurement method described below. Due to the principle, only the leakage currents 40a, b which act on the network P, i. lie between the first voltage source 10 and the resistor 30. The leakage currents 40c, d concerning the network N, i. between the second voltage source 15 and the measuring resistor 30 are compensated by the regulated voltage source 15.
  • resistance R meas can thus be calculated as follows:
  • VN1 is the voltage 35 'applied to terminal N35 during the first measurement
  • VN2 is the voltage 35' applied to terminal N35 during the second measurement.
  • the voltage VN2 may be equal to the voltage VP.
  • the second current flow 45 ' is subtracted from the first current flow 45 to obtain a compensated first current flow (I-).
  • a measurement transient voltage difference [(VP-VN 1) - (VP-VN 2)] is made up of a second voltage difference applied across the resistor 30 when measuring the second current flow 45 ', and a first voltage difference when measuring the first current flow 45 is applied across the resistor 30 is calculated.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a flow chart of a method 200 for leakage-current-compensated resistance measurement with which the device 5 can be operated.
  • the method comprises a step 205, in which a first voltage 25 'of the first voltage source 10 is applied to the first terminal 25 of the resistor 30, and a step 210, in which a second voltage, which differs from the first voltage, of the second Voltage source 15 is applied to the second terminal 35 of the resistor 30.
  • step 215 a first current flow 45 between the first voltage source 10 and the first terminal 25 of the resistor 30 is measured.
  • a step 220 after measuring the first current flow 45, the second voltage source 15 is adjusted such that the second voltage 35 'has a voltage value that differs from the previous voltage value.
  • the voltage source is adjusted such that the second voltage 35 'has the voltage value of the first voltage 25'.
  • a second current flow 45 ' is now measured between the first voltage source 10 and the first terminal 25 of the resistor. Based on the two measurements, in step 230 the resistance of the resistor 30 is calculated based on a current flow compensated by the second current flow 45 '.
  • the calculating of the resistance value in step 225 includes subtracting the second current flow 45 'from the first current flow 45 to obtain the compensated first current flow 50 (step 235), subtracting a second voltage difference obtained when measuring the second current flow 45' over the Resistor 30 is applied, from a first voltage difference, which is applied when measuring the first current flow 45 above the resistance 30, to obtain a cross-voltage difference (step 240) and dividing the cross-voltage difference by the compensated current flow 50 (step 245).
  • the first terminal 25 of the resistor 30 is connected to two connection elements 80a, b and the second connection 35 of the resistor 30 is connected to two further connection elements 80c, d.
  • the voltage across the resistor 30 is changed without the potentials in the measurement branch, ie, between the voltage source 10 and the resistor 30 being changed.
  • the voltage across the resistor 30 is zero volts, and thus no current 50 flows through the resistor 30 and the current 45 ! through the ammeter 20 corresponds exactly to the leakage current 40a, 40b and can be measured directly.
  • the actual resistance measurement can now be corrected with the leakage current measurement (second current flow 45 ') and the leakage current-free current is obtained by the resistor 30.
  • the resistance R MeS s 30 can be calculated with (VP-VN) / (I AM HAM2) , The process steps for leak-free resistance measurement can be carried out automatically with the control 55.
  • FIG. 3a, b show an embodiment of the device 5, which has already been generally shown in Fig. 1 a and 1 b.
  • the measuring method described in Fig. 2 can also be applied thereto.
  • the first voltage source 10 and the second voltage source 15 from FIG. 1 are realized by means of operational amplifier 60 or 60 ', transistor 67 or 67' and resistor 70 or 70 '.
  • the operational amplifier (OPV) 60 or 60 ' measures the voltage VP 25' or VN 35 'and regulates them by means of the transistor 67 or 67' and the resistor 70 or 70 'to the desired value within that of VDD 65 and VSS 75 predetermined voltage limits.
  • the OPV 60 of the first voltage source 10 is designed to regulate the voltage at the node 25 to a set voltage value VP 25 '.
  • the OPV 60 'in the voltage source 15 is designed to regulate the voltage at the node 35 to a set voltage value VN 35'.
  • the operational amplifiers 60 and 60 ' are actuated in such a way that they act on the positive supply voltage 65 to the voltage value VP 25.
  • the design of the voltage sources 10 and 15 is also to be seen only as an example and may also have a different or a much more complex circuit.
  • the current 45 or 45 'from the first voltage source 10 (Ishumi) can be measured via a shunt by measuring a voltage drop across the measuring resistor 80, for example with a voltmeter (not shown).
  • the exemplary embodiment also shows connection elements 80a, b, which perform a connection possibility or a contact for the connection 25, as well as connection elements 80c, 80d, which carry out contacts for the connection 35.
  • Embodiments, as well as suitable modifications thereof, may be more advantageously implemented as an integrated circuit.
  • the device 5 can be realized on a chip or a substrate and z. B. be executed in a housing as an independent or inte- grated block.
  • the connection elements allow the device to contact an external resistance component or components or circuits whose resistance is to be measured.
  • connection elements 80a-d can be pads, which are used, for example, in CMOS technology for connecting external measuring devices, voltage sources, etc.
  • the connection element 80a is designed to apply the voltage supply of the voltage source 10 to the connection 25 of the measuring resistor 30, wherein furthermore the connection element 80b is formed, a feedback of the voltage 25 'applied to the connection 25 to the voltage source 10, whereby the voltage source 10 can perform a voltage regulation.
  • the connection 35 Selective 80d, 80c performed, which also apply the voltage of the voltage source 15 to the terminal 35, and allow a return of the voltage applied to the terminal 35 35 'to the voltage source 15.
  • the voltages VP and VN can be set freely on the resistance R Mess to be measured.
  • R Me s S 30 now flows the current 50, however, since the current 45 is measured by means of the shunt 80, any leakage current of the network P, that is to say between the voltage source 10 and the resistor 30, becomes a measurement error since the current I R 50 flows through the resistor 30.
  • the leakage currents 80a-80d are taken into account in FIG. 3, wherein any leakage current of any origin has the same effect and can also be taken into account with the described measuring method and the described device. Referring to Fig. 3b, an embodiment is shown which, equivalent to Fig.
  • the resistor 30 R Me ss can be calculated using (VP-VN) / (l S-hunti LSHUNT2).
  • resistances can be measured independently of the leakage current of the circuit. This is possible even if the leakage current is greater than the current through the resistor.
  • FIGS. 3a and 3b can be modified analogously in accordance with the embodiment of FIG. 1c.
  • a voltage drop across the resistor to be measured may not be equal to OV in both measurements.
  • aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step , Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps may be performed by a hardware device (or using a hardware device). Apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be performed using a digital storage medium such as a floppy disk, a DVD, a BluRay disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic or optical Memory are stored on the electronically readable control signals are stored, which can cooperate with a programmable computer system or cooperate such that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.
  • Some embodiments according to the invention thus comprise a data carrier which has electronically readable control signals which are capable of being used with a pro- computer-aided computing system such that one of the methods described herein is performed.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer.
  • the program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.
  • an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
  • a further embodiment of the method according to the invention is thus a data medium (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for performing one of the methods described herein.
  • a further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents or represents the computer program for performing one of the methods described herein.
  • the data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
  • Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
  • a processing device such as a computer or a programmable logic device
  • Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
  • Another embodiment according to the invention comprises a device or system adapted to transmit a computer program for performing at least one of the methods described herein to a receiver. The transmission can be done for example electronically or optically.
  • the receiver may be, for example, a computer, a mobile device, a storage device or a similar device.
  • the device or system may include a file server for transmitting the computer program to the recipient.
  • a programmable logic device eg, a field programmable gate array, an FPGA
  • a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform one of the methods described herein.
  • the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.

Abstract

The invention relates to a schematic presentation of a flowchart of a method (200) for leakage-current-compensated resistance measurement. The method comprises a step (205) in which a first voltage of the first voltage source is applied to the first connection of the resistor and a step (210) in which a second voltage of the second voltage source, which differs from the first voltage, is applied to the second connection of the resistor. Thereafter, in step (215), a first current flow between the first voltage source and the first connection of the resistor is measured. In a step (220), after the measurement of the first current flow (45), the second voltage source (15) is set in such a way that the second voltage (35') has a voltage value that differs from the previous voltage value. Then, in step (225), a second current flow between the first voltage source and the first connection of the resistor is measured. In step (230), on the basis of the two measurements, the resistance value of the resistor is calculated on the basis of a first current flow compensated by means of the second current flow.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur leckstromkompensierten Widerstandsmessung  Method and device for leakage-current compensated resistance measurement
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur leckstromkompensierten Widerstandsmessung. Ausführungsbeispiele zeigen eine leckstrom- tolerante Widerstandsmessung sowie eine CMOS-integrierte leckstromtolerante Wider- Standsmessung. The present invention relates to an apparatus and method for leakage-current compensated resistance measurement. Exemplary embodiments show a leakage-current-tolerant resistance measurement as well as a CMOS-integrated leakage-current-tolerant resistance measurement.
Der Widerstand eines Elements lässt sich mithilfe des Ohm'schen Gesetzes (U = R x I) bestimmen. Zur Bestimmung des Widerstands wird entweder ein konstanter Strom in den Widerstand eingespeist und die Spannung über dem Sensor (bzw. Widerstand) gemes- sen, oder der Widerstand wird mit einer konstanten Spannung beaufschlagt und es wird der Strom durch den Widerstand gemessen. Beide Messarten lassen sich auch in CMOS (Complementary Metal Oxid Semiconductor, dt.: sich ergänzender Metalloxidhalbleiter) Chips leicht integrieren. Problematisch wird die Widerstandsmessung bei sehr großen Widerständen, da hier die Leckströme größer sein können als die zu messenden Ströme durch den Widerstand und somit eine Widerstandsmessung unmöglich wird. The resistance of an element can be determined by Ohm's law (U = R x I). To determine the resistance, either a constant current is fed into the resistor and the voltage across the sensor (or resistor) is measured, or the resistor is subjected to a constant voltage and the current through the resistor is measured. Both types of measurement can also be easily integrated in CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) chips. The resistance measurement becomes problematical with very large resistances, since here the leakage currents can be greater than the currents to be measured through the resistor and thus a resistance measurement becomes impossible.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Konzept zur Widerstandsmessung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert. The present invention is therefore based on the object to provide an improved concept for resistance measurement. This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Inventive developments are defined in the subclaims.
Ausführungsbeispiele zeigen ein Verfahren zur leckstromkompensierten Widerstandsmessung. In einem ersten Schritt wird eine erste Spannung einer ersten Spannungsquelle an einen ersten Anschluss eines Widerstands angelegt, sowie in einem zweiten Schritt eine zweite Spannung, die sich von der ersten Spannung unterscheidet, einer zweiten Spannungsquelle an einen zweiten Anschluss des Widerstands angelegt. Ferner wird ein erster Stromfluss zwischen der ersten Spannungsquelle und dem ersten Anschluss des Widerstands gemessen. Nach dem Messen des ersten Stromflusses erfolgt das Einstellen der zweiten Spannungsquelle derart, dass die zweite Spannung einen sich von dem vorigen Spannungswert unterscheidenden Spannungswert aufweist. Daraufhin wird ein zwei- ter Stromfluss zwischen der ersten Spannungsqueile und dem ersten Anschluss des Widerstands gemessen und ein Widerstandswert, basierend auf einem, durch den zweiten Stromfluss, kompensierten ersten Stromfluss berechnet. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine leckstrombehaftete Standardwiderstandsmessung mittels einer Kompensationsmessung kompensiert werden kann. Für die Standardwiderstandsmessung werden zunächst zwei Spannungsquellen an beide Enden des Widerstands angeschlossen, wobei die Spannungswerte der Spannungsquellen sich voneinander unterscheiden, so dass über dem Widerstand eine Potenzialdiffe- renz vorliegt, die in einen Stromfluss resultiert. Der Stromfluss wird, beispielsweise mittels eines Amperemeters, zwischen der ersten Spannungsqueile und dem Widerstand gemessen. Dabei wird die Messung der Stromstärke durch Leckströme zwischen der ersten Spannungsquelle und dem Widerstand beeinflusst. Für die Kompensationsmessung wird die Spannung der zweiten Spannungsquelle auf einen anderen als den vorher eingestell- ten Spannungswert geregelt. Sofern die erste Spannung konstant bleibt, kann nun aus einer messungsübergreifenden Differenz der Spannungsdifferenzen über dem Widerstand und einer Differenz der gemessenen Stromstärken der Widerstand berechnet werden. Die Leckströme bleiben in diesem Fall konstant, da die erste Spannung konstant ist und heben sich bei der Subtraktion der Stromstärken von der ersten und der zweiten Messung gegeneinander auf. Exemplary embodiments show a method for leakage-current-compensated resistance measurement. In a first step, a first voltage of a first voltage source is applied to a first terminal of a resistor, and in a second step, a second voltage, which differs from the first voltage, of a second voltage source is applied to a second terminal of the resistor. Furthermore, a first current flow is measured between the first voltage source and the first terminal of the resistor. After measuring the first current flow, the second voltage source is adjusted such that the second voltage has a voltage value that differs from the previous voltage value. Then a second Current flow between the first Spannungsqueile and the first terminal of the resistor is measured and a resistance calculated based on a, compensated by the second current flow, the first current flow. The invention is based on the finding that a leakage current-based standard resistance measurement can be compensated by means of a compensation measurement. For the standard resistance measurement, two voltage sources are first connected to both ends of the resistor, the voltage values of the voltage sources differing from one another so that a potential difference exists across the resistor, which results in a current flow. The current flow is measured, for example by means of an ammeter, between the first voltage source and the resistor. The measurement of the current intensity is influenced by leakage currents between the first voltage source and the resistor. For the compensation measurement, the voltage of the second voltage source is regulated to a different voltage value than previously set. If the first voltage remains constant, the resistance can now be calculated from a cross-difference in the difference in voltage across the resistor and a difference in the measured currents. The leakage currents remain constant in this case, since the first voltage is constant and cancel each other out when subtracting the currents from the first and the second measurement.
Gemäß Ausführungsbeispielen wird die zweite Spannungsquelle nach dem Messen des ersten Stromflusses derart eingestellt, dass die zweite Spannung den Spannungswert der ersten Spannung aufweist. Über dem Widerstand liegt somit keine Potenzialdifferenz mehr vor bzw. die Potentialdifferenz beträgt 0V. Die nun gemessene Stromstärke zwischen der ersten Spannungsquelle und dem Widerstand weist nun den Wert der Leckströme zwischen der ersten Spannungsquelle und dem Widerstand auf. Leckströme zwischen der zweiten Spannungsquelle und dem Widerstand werden von der Spannungsquelle, die als geregelte Spannungsquelle ausgeführt sein kann, bereits kompensiert. Ferner hat auch die Höhe der Leckströme keine Auswirkung auf die vorgestellte Messung, da die Leckströme nochmals separat gemessen werden und zur Berechnung des Widerstands den Stromfluss der ersten Messung kompensieren. According to embodiments, the second voltage source is adjusted after measuring the first current flow such that the second voltage has the voltage value of the first voltage. There is thus no potential difference across the resistor or the potential difference is 0V. The now measured current between the first voltage source and the resistor now has the value of the leakage currents between the first voltage source and the resistor. Leakage currents between the second voltage source and the resistor are already compensated by the voltage source, which may be designed as a regulated voltage source. Furthermore, the magnitude of the leakage currents has no effect on the presented measurement, since the leakage currents are again measured separately and compensate for the current flow of the first measurement to calculate the resistance.
Ausführungsbeispiele beschreiben ferner das Berechnen des Widerstandswerts, wobei der zweite Stromfluss von dem ersten Stromfluss subtrahiert wird, um den kompensierten ersten Stromfluss zu erhalten, und die Spannungsdifferenz, die beim Messen des ersten Stromflusses über dem Widerstand anliegt, durch den kompensierten Stromfluss dividiert wird. Dies ist vorteilhaft, da so der reale Stromfluss durch den Widerstand, unabhängig von den auftretenden Leckströmen, zur Berechnung des Widerstandswerts herangezogen werden kann, und die Berechnung, insbesondere bei hohen Leckströmen, deutlich präzi- siert. Embodiments further describe calculating the resistance value, wherein the second current flow is subtracted from the first current flow to obtain the compensated first current flow, and the voltage difference obtained when measuring the first Current flow is applied across the resistor, is divided by the compensated current flow. This is advantageous since the real current flow through the resistor, irrespective of the leakage currents that occur, can thus be used to calculate the resistance value, and the calculation, in particular with high leakage currents, is clearly specified.
Ausführungsbeispiele beschreiben ferner, dass der Anschluss des Widerstands an einem Anschlusselement kontaktiert bzw. elektrisch angeschlossen ist. Das Anschlusselement kann ein Anschlusspad sein, wie es beispielsweise bei der Fertigung von CMOS- Bauelementen verwendet wird. Dies ermöglicht die Herstellung einer integrierten Schaltung bzw. eines Chips oder eines Bauteils, das die integrierte Schaltung umfasst, wobei das Anschlusselement einen Kontakt der integrierten Schaltung zur Außenwelt darstellt, an der ein Widerstand zur Widerstandsmessung angeschlossen werden kann. Standardanschlusselemente bzw. handelsübliche Anschlusspads können selber einen hohen Leckstrom aufweisen, der durch die gezeigte Messung ebenfalls kompensiert wird. Embodiments further describe that the connection of the resistor is contacted or electrically connected to a connection element. The connection element may be a connection pad, as used for example in the manufacture of CMOS components. This makes it possible to produce an integrated circuit or a chip or a component which comprises the integrated circuit, wherein the connection element represents a contact of the integrated circuit to the outside world, to which a resistor for resistance measurement can be connected. Standard connection elements or commercially available connection pads can themselves have a high leakage current, which is also compensated by the measurement shown.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die beschriebenen Verfahrensschritte mittels einer Steuerungseinheit ausgeführt, wobei die Steuerungseinheit programmiert sein kann, die Verfahrensschritte automatisch auszuführen. Dies ist vorteilhaft, da somit eine automatische und präzise Messung in Abwesenheit von Testpersonal oder zumindest ohne manuelle Eingriffe vorgenommen werden kann. According to a further embodiment, the described method steps are carried out by means of a control unit, wherein the control unit can be programmed to execute the method steps automatically. This is advantageous, since thus an automatic and precise measurement in the absence of test personnel or at least without manual intervention can be made.
Ferner zeigen Ausführungsbeispiele eine Vorrichtung zur leckstromkompensierten Widerstandsmessung mit einer ersten Spannungsquelle, die ausgebildet ist, eine erste Span- nung, unabhängig von einem Stromfluss, an einen ersten Anschluss eines Widerstands bereitzustellen, sowie einer zweiten Spannungsquelle, die ausgebildet ist, eine zweite Spannung, unabhängig von einem Stromfluss, an einen zweiten Anschluss des Widerstands bereitzustellen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Strommessvorrichtung, die ausgebildet ist, einen Stromfluss zwischen der ersten Spannungsquelle und dem Wider- stand zu messen. Wird die Widerstandsmessung mit Gleichstrom ausgeführt, so ist es vorteilhaft, die Spannung an dem ersten und dem zweiten Anschluss des Widerstands konstant zu halten, so dass ein konstanter Stromfluss durch den Widerstand gewährleistet ist. Ferner ist der Einsatz von zwei unabhängigen Spannungsquellen vorteilhaft, da somit die Potenziale an dem Widerstand bekannt sind und sich separat einstellen lassen, so dass Spannungsänderungen nur in dem Teil der Messschaltung vorgenommen werden brauchen, in dem keine Strommessung stattfindet. Da somit der Zweig, in dem die Strommessung stattfindet, konstant bleibt, ist somit auch die Höhe der Leckströme in der ersten Messung und der zweiten Messung unverändert. Furthermore, exemplary embodiments show a device for leakage-current compensated resistance measurement with a first voltage source, which is designed to provide a first voltage, independent of a current flow, to a first terminal of a resistor, and a second voltage source, which is configured, a second voltage, independently from a current flow to provide to a second terminal of the resistor. Furthermore, the device comprises a current measuring device, which is designed to measure a current flow between the first voltage source and the resistor. If the resistance measurement is carried out with direct current, it is advantageous to keep the voltage at the first and the second terminal of the resistor constant, so that a constant current flow through the resistor is ensured. Furthermore, the use of two independent voltage sources is advantageous, since thus the potentials at the resistor are known and can be adjusted separately, so that voltage changes need only be made in the part of the measuring circuit in which no current measurement takes place. Since thus the branch, in which the Current measurement takes place, remains constant, thus the amount of leakage currents in the first measurement and the second measurement is unchanged.
Weitere Ausführungsbeispiele beschreiben die erste und/oder die zweite Spannungsquel- le als geregelte Spannungsquelle. Dies ist vorteilhaft, da eine geregelte Spannungsquelle ausgebildet ist, konstante und genaue Spannungspegel an dem ersten und dem zweiten Anschluss des Widerstands anzulegen. Insbesondere zwischen der zweiten Spannungsquelle und dem zweiten Anschluss des Widerstands ist somit sichergestellt, dass Leckströme, die in diesem Abschnitt auftreten, die Spannung am zweiten Anschluss des Wi- derstands nicht beeinflussen. Further exemplary embodiments describe the first and / or the second voltage source as a regulated voltage source. This is advantageous because a regulated voltage source is configured to apply constant and accurate voltage levels to the first and second terminals of the resistor. In particular, between the second voltage source and the second terminal of the resistor is thus ensured that leakage currents that occur in this section does not affect the voltage at the second terminal of the resistance.
Weitere Ausführungsbeispiele zeigen die Vorrichtung als integrierte Schaltung. Dies ist vorteilhaft, da somit die gesamte Vorrichtung auf einem Chip bzw. einem Substrat ausgeführt und optional in einem Gehäuse angeordnet werden kann. Die Anschlusselemente stellen dann Kontakte zur Außenwelt, d.h. beispielsweise zu einem extern angeschlossenen Widerstandselement, dessen Widerstandswert gemessen werden soll, dar. Further embodiments show the device as an integrated circuit. This is advantageous since the entire device can thus be embodied on a chip or a substrate and can optionally be arranged in a housing. The connection elements then make contact with the outside world, i. For example, to an externally connected resistance element whose resistance value is to be measured, is.
Gemäß Ausführungsbeispielen ist der erste Anschluss des Widerstands an zwei Anschlusselemente und der zweite Anschluss des Widerstands an zwei weitere Anschlus- selemente kontaktiert bzw. angeschlossen. Dies ermöglicht eine Vierspitzenmessung, die eine Spannungsmessung weitgehend unabhängig vom Übergangswiderstand zwischen den Messspitzen und dem Widerstand erlaubt und eine exakt eingestellte Spannung an dem Widerstand bereitstellt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung einen Operationsverstärker, einen Transistor, einen Widerstand, einen Messwiderstand sowie die Anschlusselemente auf. Der Operationsverstärker, der Transistor und der Widerstand können zu einer gesteuerten Spannungsquelle kombiniert bzw. verschaltet werden, der Messwiderstand bietet die Möglichkeit zur Stromstärkemessung und die Anschlusselemente stellen einen Kontakt zur Außenwelt bereit. Die gezeigte Anordnung ist vorteilhaft, da diese in einer integrierten Schaltung ausgeführt werden kann. According to embodiments, the first terminal of the resistor is contacted or connected to two connection elements and the second connection of the resistor is connected to two further connection elements. This allows a four-point measurement, which allows a voltage measurement largely independent of the contact resistance between the measuring tips and the resistor and provides an exactly set voltage to the resistor. According to one embodiment, the device has an operational amplifier, a transistor, a resistor, a measuring resistor and the connection elements. The operational amplifier, the transistor and the resistor can be combined or interconnected to a controlled voltage source, the measuring resistor provides the opportunity for current measurement and the connection elements provide a contact to the outside world. The arrangement shown is advantageous because it can be implemented in an integrated circuit.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung eine Steuerung auf, die ausgebildet ist, die Verfahrensschritte zur Widerstandsmessung auszuführen, wobei die Ausführung voll automatisch erfolgen kann. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: According to a further embodiment, the device has a controller which is designed to carry out the method steps for resistance measurement, wherein the execution can be fully automatic. Preferred embodiments of the present application will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 a eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Messung eines ersten Stromflusses; Fig. 1a is a schematic representation of a device for measuring a first current flow;
Fig. 1 b eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Messung eines zweiten Stromflusses; Fig. 1 c eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Messung des zweiten Stromflusses gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel; Fig. 1 b is a schematic representation of the device for measuring a second current flow; 1 c is a schematic representation of the device for measuring the second current flow according to a preferred embodiment;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zur leck- stromkompensierten Widerstandsmessung; FIG. 2 shows a schematic illustration of a flowchart of a method for leakage-current-compensated resistance measurement; FIG.
Fig. 3a eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung integrierte Schaltung zur Messung des ersten Stromflusses; 3a shows a schematic representation of an embodiment of the device integrated circuit for measuring the first current flow;
Fig. 3b eine schematische Darstellung der Vorrichtung als integrierte Schaltung zur Mes- sung des zweiten Stromflusses. 3b shows a schematic representation of the device as an integrated circuit for measuring the second current flow.
In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass deren Beschreibung in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen untereinander austauschbar ist. In the following description of the figures, identical or equivalent elements are provided with the same reference numerals, so that their description in the different embodiments is interchangeable.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mit Hilfe eines bestimmten Schaltungskonzepts und der dazugehörigen Messroutine Widerstände unabhängig vom Leckstrom gemessen werden können, selbst wenn dieser größer ist als der Strom durch den Widerstand selbst. Fig. 1 a,b,c sowie Fig. 3a, b zeigen Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung, die die Widerstandsmessung durchführen kann und anhand derer ein Verfahren zur Widerstandsmessung, das in Fig. 2 gezeigt ist, erläutert wird. The present invention is characterized in that, with the aid of a specific circuit concept and the associated measuring routine, resistances can be measured independently of the leakage current, even if this is greater than the current through the resistor itself. FIGS. 1 a, b, c and FIG. 3a, b show exemplary embodiments of a device that can carry out the resistance measurement and with reference to which a method for resistance measurement, which is shown in FIG. 2, is explained.
Fig. 1 a zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 5 zur leckstromkompensier- ten Widerstandsmessung. Die Vorrichtung 5 umfasst eine erste Spannungsquelle 10, eine zweite Spannungsquelle 15, und eine Strommessvorrichtung 20. Die erste Spannungsquelle 10 ist ausgebildet, eine erste Spannung 25', unabhängig von einem Stromfluss (lAM bzw. IR) 45, 50, an einen ersten Anschluss 25 eines Widerstands 30 bereitzustellen. Die zweite Spannungsquelle 15 ist ausgebildet, eine zweite Spannung 35', unabhängig von dem Stromfluss 45, 50, an einen zweiten Anschluss 35 des Widerstands 30 bereitzustellen. FIG. 1 a shows a schematic representation of a device 5 for leakage-current-compensated resistance measurement. The device 5 comprises a first voltage source 10, a second voltage source 15, and a current measuring device 20. The first voltage source 10 is designed to have a first voltage 25 ', irrespective of a current flow (I AM or I R ) 45, 50, to provide a first terminal 25 of a resistor 30. The second voltage source 15 is designed to provide a second voltage 35 ', independent of the current flow 45, 50, to a second terminal 35 of the resistor 30.
Die Strommessvorrichtung 20, beispielsweise ein Amperemeter, ist ausgebildet, den Stromfluss 45 zwischen der ersten Spannungsquelle 10 und dem Widerstand 30 zu messen. Über die zwei, vorzugsweise geregelten, Spannungsquellen 10, 15 lassen sich die Spannungen VP 25' und VN 35' an den Knoten P 25 und N 35 des zu messenden Wi- derstands 30 (RMoss) frei einstellen. Durch den Widerstand RMess 30 fließt nun der Strom lR=(VP-VN)/RM8SS, der mit dem Amperemeter 20 (zusammen mit den Leckströmen) gemessen werden kann. Jeglicher Leckstrom (1LI ,VDD, IL ,VSS) 40a, 40b, beispielsweise Kriechströme oder Fehlerströme, des Netzes P der Spannungsquelle 10 führt somit zu einem Messfehler, da der gemessene Strom IA I 45 von dem Strom lR1 50 durch den Widerstand Rufes 30 abweicht. Die Abweichung resultiert aus den Fehlerströmen 40a, 40b. Der Strom !AMI wird somit aus
Figure imgf000008_0001
IRI - IU .VDD + lu.ves bestimmt. Optional ist eine Steuerungsquelle 55 gezeigt, die die Vorrichtung steuert. The current measuring device 20, for example an ammeter, is designed to measure the current flow 45 between the first voltage source 10 and the resistor 30. Via the two, preferably regulated, voltage sources 10, 15, the voltages V P 25 'and V N 35' can be freely set at the nodes P 25 and N 35 of the resistance 30 to be measured (R Moss ). Through the resistor R meas 30 now flows the current l R = (V P -V N ) / R M8SS , which can be measured with the ammeter 20 (along with the leakage currents). Any leakage current (1LI , VDD, IL, VSS) 40a, 40b, for example leakage currents or fault currents, of the network P of the voltage source 10 thus leads to a measurement error since the measured current I A I 45 from the current I R1 50 through the resistance Rufes 30 deviates. The deviation results from the fault currents 40a, 40b. The current! AMI is thus off
Figure imgf000008_0001
IRI - IU .VDD + lu.ves determined. Optionally, a control source 55 is shown controlling the device.
Fig. 1 b bzw. 1 c zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 5, wie sie bereits in Fig. 1 a gezeigt wurde. Abweichend zu Fig. 1 a ist die Spannung 35' in Fig. 1 b am Anschluss 35, auf die Spannung VP geregelt, womit die Spannung 35' den gleichen Spannungswert aufweist, wie die Spannung 25' am Anschluss 25. Die Einstellung der zweiten Spannungsquelle auf den Spannungswert der ersten Spannungsquelle ist ein spezielles Ausführungsbeispiel, da generell jegliche Änderung des Spannungswerts 35 eine leck- stromkompensierte Widerstandsmessung ermöglicht, wie im Folgenden gezeigt wird. Fig. 1 b and 1 c shows a schematic representation of the device 5, as it has already been shown in Fig. 1 a. In contrast to FIG. 1 a, the voltage 35 'in FIG. 1 b at the terminal 35 is regulated to the voltage VP, whereby the voltage 35' has the same voltage value as the voltage 25 'at the terminal 25. The setting of the second voltage source the voltage value of the first voltage source is a special embodiment, since in general any change in the voltage value 35 enables a leakage-current-compensated resistance measurement, as shown below.
So zeigt Fig. 1 c abweichend von den Fig. 1 a und 1 b die Spannung 35' an dem zweiten Anschluss 35, die auf die Spannung VN 2 geregelt ist. Die Spannung VN 2 unterscheidet sich dabei von der Spannung VN (bzw. nachfolgend auch VN1 ) und ebenso von der Spannung VP an dem ersten Anschluss 25. In anderen Worten liegt über dem Widerstand 30 eine Spannungsdifferenz an, d.h. insbesondere, dass die Spannung über dem Widerstand 30 nicht Null Volt (0V) beträgt bzw. von Null verschieden ist. Dies ist vorteilhaft, da bei der ersten (vgl. Fig. 1 a) und der zweiten Messung (vgl, Fig. 1 c) ein Stromfluss 45' vorliegt, der größer ist als die (Summe der) Leckströme 40a, b oder zumindest von diesen abweicht. Somit wird in jeder der beiden Messungen sowohl der Leckstrom als auch ein Strom durch den Widerstand und somit ein Widerstandswert (unter Berücksichtigung der bekannten anliegenden Spannungen) gemessen. In dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 b wird in der ersten Messung (vgl. Fig. 1 a) der eigentlichen Widerstandswert des Widerstands 30 (inklusive _Leckstrom) ermittelt und in der zweiten Messung (vgl. Fig. 1 b) nur der Leckstrom gemessen um den in der ersten Messung auftretenden Leckstrom zu kom- pensieren. In dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 c wird jedoch in beiden Messungen sowohl der Strom durch den Widerstand als auch der Leckstrom gemessen. Hierdurch wird das Signal-Rausch Verhältnis verbessert bzw. der Signal-Rausch Abstand größer bei einer gleichzeitigen Reduzierung der Messzeit. Somit kann eine weitere Messung zur Mittelung bzw. zum Ausgleichen des Rauschens vermieden werden. Thus, unlike in FIGS. 1 a and 1 b, FIG. 1 c shows the voltage 35 'at the second connection 35, which is regulated to the voltage VN 2. In this case, the voltage VN 2 differs from the voltage VN (or subsequently also VN1) and also from the voltage VP at the first terminal 25. In other words, across the resistor 30 is a voltage difference, ie in particular that the voltage across the Resistor 30 is not zero volts (0V) or different from zero. This is advantageous since the first (see Fig. 1 a) and the second measurement (cf., Fig. 1 c), a current flow 45 'is present, which is greater than the (sum of) leakage currents 40 a, b or at least of this deviates. Thus, in each of the two measurements both the leakage current and a current through the resistor and thus a resistance value (taking into account the known applied voltages). 1 b), the actual resistance value of the resistor 30 (including the leakage current) is determined in the first measurement (see FIG. 1 a) and only the leakage current is measured in the second measurement (compare FIG Compensate for the leakage current that occurs in the first measurement. In the embodiment of FIG. 1 c, however, both the current through the resistor and the leakage current is measured in both measurements. As a result, the signal-to-noise ratio is improved or the signal-to-noise ratio becomes greater while simultaneously reducing the measurement time. Thus, a further measurement to averaging or to compensate for the noise can be avoided.
Ferner sind in Fig. 1 und 1 c, wie bereits in Fig. 1 a, beispielhaft an zwei Stellen innerhalb der Messschaltung beliebige Leckströme 40a-d nach VDD (positive Versorgungsspannung) und VSS (negative Versorgungsspannung, beispielsweise Masse) eingezeichnet. Jeglicher Leckstrom 40a-d, egal welchen Ursprungs, hat die gleiche Auswirkung und kann mit der beschriebenen Vorrichtung 5 und dem nachfolgend beschriebenen Messverfahren ebenfalls berücksichtigt werden. Prinzipbedingt wirken sich nur die Leckströme 40a, b aus, die an dem Netz P angreifen, d.h. zwischen der ersten Spannungsquelle 10 und dem Widerstand 30 liegen. Die Leckströme 40c,d, die das Netz N betreffen, d.h. zwischen der zweiten Spannungsquelle 15 und dem Messwiderstand 30 liegen, werden durch die gere- gelte Spannungsquelle 15 ausgeglichen. Furthermore, in FIGS. 1 and 1 c, as already shown in FIG. 1 a, arbitrary leakage currents 40a-d to VDD (positive supply voltage) and VSS (negative supply voltage, for example ground) are shown at two locations within the measuring circuit. Any leakage current 40a-d, of whatever origin, has the same effect and can also be taken into account with the described device 5 and the measurement method described below. Due to the principle, only the leakage currents 40a, b which act on the network P, i. lie between the first voltage source 10 and the resistor 30. The leakage currents 40c, d concerning the network N, i. between the second voltage source 15 and the measuring resistor 30 are compensated by the regulated voltage source 15.
Allgemein fließt durch das Amperemeter 20 der Strom lAM2= lR2 - lLi VDD + Itt .vss, wobei im speziellen Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 b, der Strom lR2 = 0A beträgt. Allgemein lässt sich Widerstand RMess somit wie folgt berechnen:
Figure imgf000009_0001
Generally, the current I AM2 = I R2 -I L I V DD + I t .vss flows through the ammeter 20, wherein in the specific embodiment of FIG. 1 b, the current I R2 = 0A. In general, resistance R meas can thus be calculated as follows:
Figure imgf000009_0001
also Spannungsdifferenz beider Messungen durch die Stromdifferenz beider Messungen (Δν/Δΐ). VN1 ist die Spannung 35', die während der ersten Messung am Anschluss N 35 anliegt und VN 2 ist die Spannung 35', die während der zweiten Messung am Anschluss N 35 anliegt. In Ausführungsbeispielen kann die Spannung VN2 gleich der Spannung VP sein. In anderen Worten wird der zweite Stromfluss 45' von dem ersten Stromfluss 45 subtrahiert, um einen kompensierten ersten Stromfluss ( I- ) ZU erhalten. Ferner wird eine messungsüberg reifende Spannungsdifferenz [(VP-VN 1 )-(VP-VN2)] aus einer zweiten Spannungsdifferenz, die beim Messen des zweiten Stromflusses 45' über dem Widerstand 30 anliegt, und einer ersten Spannungsdifferenz, die beim Messen des ersten Stromflusses 45 über dem Widerstand 30 anliegt berechnet. Um den Widerstandswert des Messwiderstands zu erhalten, wird die messungsübergreifenden Spannungsdifferenz durch den kompensierten Stromfluss geteilt. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens 200 zur leckstromkompensierten Widerstandsmessung, mit dem die Vorrichtung 5 betrieben werden kann. Das Verfahren umfasst einen Schritt 205, in dem eine erste Spannung 25' der ersten Spannungsquelle 10 an den ersten Anschluss 25 des Widerstands 30 angelegt wird, und einen Schritt 210, in dem eine zweite Spannung, die sich von der ersten Spannung unterscheidet, der zweiten Spannungsquelle 15 an dem zweiten Anschluss 35 des Widerstands 30 angelegt wird. Im Anschluss wird in Schritt 215 ein erster Stromfluss 45 zwischen der ersten Spannungsquelle 10 und dem ersten Anschluss 25 des Widerstands 30 gemessen. In einem Schritt 220 wird die zweite Spannungsquelle 15 nach dem Messen des ersten Stromflusses 45 derart eingestellt, dass die zweite Spannung 35' einen sich von dem vorigen Spannungswert unterscheidenden Spannungswert aufweist. Optional wird die Spannungsquelle dabei derart eingestellt, dass die zweite Spannung 35' den Spannungswert der ersten Spannung 25' aufweist. In Schritt 225 wird nun ein zweiter Stromfluss 45' zwischen der ersten Spannungsquelle 10 und dem ersten Anschluss 25 des Widerstands gemessen. Basierend auf den beiden Messungen wird in Schritt 230 der Widerstandswert des Widerstands 30 basierend auf einem, durch den zweiten Stromfluss 45' kompensierten Stromfluss berechnet. Das Berechnen des Widerstandswerts in Schritt 225 umfasst das Subtrahieren des zweiten Stromflusses 45' von dem ersten Stromfluss 45, um den kompensierten ersten Stromfluss 50 zu erhalten (Schritt 235), das Subtrahieren einer zweiten Spannungsdifferenz, die beim Messen des zweiten Stromflusses 45' über dem Widerstand 30 anliegt, von einer ersten Spannungsdifferenz, die beim Messen des ersten Stromflusses 45 über dem Wi- derstand 30 anliegt, um eine messungsübergreifende Spannungsdifferenz zu erhalten (Schritt 240) und das Dividieren der messungsübergreifenden Spannungsdifferenz durch den kompensierten Stromfluss 50 (Schritt 245). So voltage difference of both measurements by the current difference of both measurements (Δν / Δΐ). VN1 is the voltage 35 'applied to terminal N35 during the first measurement, and VN2 is the voltage 35' applied to terminal N35 during the second measurement. In embodiments, the voltage VN2 may be equal to the voltage VP. In other words, the second current flow 45 'is subtracted from the first current flow 45 to obtain a compensated first current flow (I-). Further, a measurement transient voltage difference [(VP-VN 1) - (VP-VN 2)] is made up of a second voltage difference applied across the resistor 30 when measuring the second current flow 45 ', and a first voltage difference when measuring the first current flow 45 is applied across the resistor 30 is calculated. In order to obtain the resistance of the measuring resistor, the cross-voltage difference is divided by the compensated current flow. FIG. 2 shows a schematic representation of a flow chart of a method 200 for leakage-current-compensated resistance measurement with which the device 5 can be operated. The method comprises a step 205, in which a first voltage 25 'of the first voltage source 10 is applied to the first terminal 25 of the resistor 30, and a step 210, in which a second voltage, which differs from the first voltage, of the second Voltage source 15 is applied to the second terminal 35 of the resistor 30. Subsequently, in step 215, a first current flow 45 between the first voltage source 10 and the first terminal 25 of the resistor 30 is measured. In a step 220, after measuring the first current flow 45, the second voltage source 15 is adjusted such that the second voltage 35 'has a voltage value that differs from the previous voltage value. Optionally, the voltage source is adjusted such that the second voltage 35 'has the voltage value of the first voltage 25'. In step 225, a second current flow 45 'is now measured between the first voltage source 10 and the first terminal 25 of the resistor. Based on the two measurements, in step 230 the resistance of the resistor 30 is calculated based on a current flow compensated by the second current flow 45 '. The calculating of the resistance value in step 225 includes subtracting the second current flow 45 'from the first current flow 45 to obtain the compensated first current flow 50 (step 235), subtracting a second voltage difference obtained when measuring the second current flow 45' over the Resistor 30 is applied, from a first voltage difference, which is applied when measuring the first current flow 45 above the resistance 30, to obtain a cross-voltage difference (step 240) and dividing the cross-voltage difference by the compensated current flow 50 (step 245).
Gemäß Ausführungsbeispielen wird der erste Anschluss 25 des Widerstands 30 an zwei Anschlusselemente 80a, b sowie der zweite Anschluss 35 des Widerstands 30 an zwei weitere Anschlusselemente 80c,d angeschlossen. Dies ermöglicht eine Vierpunkt- bzw. eine Vierspitzenmessung an den Anschlüssen des Widerstands durchzuführen, die eine exakt eingestellte Spannung 25' am ersten Anschluss 25 und eine exakt eingestellte Spannung 25' oder 35' am zweiten Anschluss 35 des Widerstands 30 bereitstellt. In anderen Worten wird die Spannung über dem Widerstand 30 verändert, ohne dass die Potenziale im Messzweig, d.h. zwischen der Spannungsquel!e 10 und dem Widerstand 30 verändert werden. Hierdurch fließt durch den Widerstand 30 ein abweichender Strom, jedoch bleiben die Leckströme 40a, b, die von ihren Potenzialen abhängig sind, konstant und werden durch die Subtraktion des ersten gemessenen Stroms 45 vom zweiten gemessenen Strom 45' herausgerechnet. Dies kann erreicht werden, indem der Anschluss 25 des Widerstands 30, der mit dem Amperemeter 20 verbunden ist, sein Potenzial nicht ändert (Anschluss P 25 bleibt auf Spannung VP), der zweite Anschluss 35 des Widerstands 30 (N) wird jetzt auch auf die Spannung VP (oder einen anderen Spannungswert) geregelt. Die Leckströme IL2,VDD 40c und .vss 40d ändern sich durch das neue Potenzial. Dies hat auf die Messung der Ströme IAMI 45 und lAM2 45' jedoch keinen Einfluss, da diese Leckströme durch die geregelte Spannungsquelle N 15 ausgeglichen werden. Gemäß eines Ausführungsbeispiels beträgt die Spannung über dem Widerstand 30 null Volt und es fließt somit kein Strom 50 durch den Widerstand 30 und der Strom 45! durch das Am- peremeter 20 entspricht exakt dem Leckstrom 40a, 40b und kann direkt gemessen werden. Die eigentliche Widerstandsmessung kann nun mit der Leckstrommessung (zweiter Stromfluss 45') korrigiert werden und man erhält den Leckstrom-freien Strom durch den Widerstand 30. Der Widerstand RMeSs 30 lässt sich mit (VP-VN)/(IAMHAM2) berechnen. Die Verfahrensschritte zur leckstromfreien Widerstandsmessung können mit der Steuerung 55 automatisiert ausgeführt werden. Weitere Ausführungsbeispiele zeigen die Regelung der Spannung VN auf einen beliebigen, von dem vorher eingestellten Spannungswert abweichenden Spannungswert. Der Widerstand RMess 30 ergibt sich dann allgemein aus [(VP- VN1 )-(VP-VN2)]/(IAMI-IAM2), wobei VN1 * VN2 gilt und VP konstant bleibt. Auch in integrierten Schaltungen spielt der Leckstrom eine entscheidende Rolle. Eine Möglichkeit, zwei geregelte Spannungsquellen und einen Amperemeter CMOS integriert zu realisieren, ist in den folgenden Fig. 3a, b gezeigt. Es gibt eine Vielzahl weiterer Schaltungsmöglichkeiten, die hier jedoch nicht explizit aufgeführt werden. Die Fig. 3a und 3b zeigen ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 5, die bereits allgemein in Fig. 1 a und 1 b gezeigt wurde. Das Messverfahren, das in Fig. 2 beschrieben wurde, kann hierauf ebenfalls angewendet werden. According to exemplary embodiments, the first terminal 25 of the resistor 30 is connected to two connection elements 80a, b and the second connection 35 of the resistor 30 is connected to two further connection elements 80c, d. This makes it possible to perform a four-point or a four-point measurement at the terminals of the resistor, which provides an exactly set voltage 25 'at the first terminal 25 and an exactly set voltage 25' or 35 'at the second terminal 35 of the resistor 30. In other words, the voltage across the resistor 30 is changed without the potentials in the measurement branch, ie, between the voltage source 10 and the resistor 30 being changed. As a result, flows through the resistor 30, a different current, but the leakage currents 40a, b, which are dependent on their potentials, constant and are deducted by the subtraction of the first measured current 45 from the second measured current 45 '. This can be achieved by not changing the potential of the terminal 25 of the resistor 30 connected to the ammeter 20 (terminal P 25 remains at voltage VP), the second terminal 35 of the resistor 30 (N) will now also be on Voltage VP (or other voltage value) regulated. The leakage currents I L2 , VDD 40c and .vss 40d change due to the new potential. However, this has no influence on the measurement of the currents I A MI 45 and I A M2 45 ', since these leakage currents are compensated by the regulated voltage source N 15. According to one embodiment, the voltage across the resistor 30 is zero volts, and thus no current 50 flows through the resistor 30 and the current 45 ! through the ammeter 20 corresponds exactly to the leakage current 40a, 40b and can be measured directly. The actual resistance measurement can now be corrected with the leakage current measurement (second current flow 45 ') and the leakage current-free current is obtained by the resistor 30. The resistance R MeS s 30 can be calculated with (VP-VN) / (I AM HAM2) , The process steps for leak-free resistance measurement can be carried out automatically with the control 55. Further exemplary embodiments show the regulation of the voltage VN to an arbitrary voltage value deviating from the previously set voltage value. The resistance R measurement 30 then generally results from [(VP-VN1) - (VP-VN2)] / (IAMI-IAM2), where VN1 * VN2 holds and VP remains constant. The leakage current also plays a decisive role in integrated circuits. One way to realize two regulated voltage sources and an ammeter CMOS integrated, is shown in the following Fig. 3a, b. There are a variety of other circuit options, which are not explicitly listed here. Figs. 3a and 3b show an embodiment of the device 5, which has already been generally shown in Fig. 1 a and 1 b. The measuring method described in Fig. 2 can also be applied thereto.
Fig. 3a und 3b zeigen eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vor- richtung 5, die als integrierte Schaltung zur Messung des ersten Stromflusses ausgebildet sein kann. Die erste Spannungsquellen 10 und die zweite Spannungsquelle 15 aus Fig. 1 sind mittels Operationsverstärker 60 bzw. 60', Transistor 67 bzw. 67' und Wiederstand 70 bzw. 70' realisiert. Der Operationsverstärker (OPV) 60 bzw. 60' misst die Spannung VP 25' bzw. VN 35' und regelt diese mit Hilfe des Transistors 67 bzw. 67' und des Widerstands 70 bzw. 70' auf den gewünschten Wert innerhalb der von VDD 65 und VSS 75 vorgegebenen Spannungsgrenzen. Zur Durchführung der ersten Messung ist der OPV 60 der ersten Spannungsquelle 10 ausgebildet, die Spannung am Knoten 25 auf einen eingestellten Spannungswert VP 25' zu regeln. Ebenso ist der OPV 60' in der Spannungsquelle 15 ausgebildet, die Spannung am Knoten 35 auf einen eingestellten Spannungswert VN 35' zu regeln. Zur Durchführung der zweiten Messung werden die Operationsver- stärker 60 und 60' derart angesteuert, dass sie die positive Versorgungsspannung 65 auf den Spannungswert VP 25 regein. 3a and 3b show a schematic representation of an embodiment of the device 5, which may be formed as an integrated circuit for measuring the first current flow. The first voltage source 10 and the second voltage source 15 from FIG. 1 are realized by means of operational amplifier 60 or 60 ', transistor 67 or 67' and resistor 70 or 70 '. The operational amplifier (OPV) 60 or 60 'measures the voltage VP 25' or VN 35 'and regulates them by means of the transistor 67 or 67' and the resistor 70 or 70 'to the desired value within that of VDD 65 and VSS 75 predetermined voltage limits. To carry out the first measurement, the OPV 60 of the first voltage source 10 is designed to regulate the voltage at the node 25 to a set voltage value VP 25 '. Likewise, the OPV 60 'in the voltage source 15 is designed to regulate the voltage at the node 35 to a set voltage value VN 35'. To carry out the second measurement, the operational amplifiers 60 and 60 'are actuated in such a way that they act on the positive supply voltage 65 to the voltage value VP 25.
Die Ausführung der Spannungsquellen 10 und 15 ist ferner nur beispielhaft zu sehen und kann ebenfalls eine andere bzw. auch eine deutlich komplexere Schaltung aufweisen. Der Strom 45 bzw. 45' aus der ersten Spannungsquelle 10 (Ishumi) kann über einen Shunt (dt.: Messwiderstand) gemessen werden, indem ein Spannungsabfall über dem Messwiderstand 80, beispielsweise mit einem Voltmeter (nicht gezeigt), gemessen wird. Das Ausführungsbeispiel zeigt ferner Anschlusselemente 80a, b, die eine Anschlussmöglichkeit bzw. einen Kontakt für den Anschluss 25 ausführen, sowie Anschlusselemente 80c, 80d, die Kontakte für den Anschluss 35 ausführen. The design of the voltage sources 10 and 15 is also to be seen only as an example and may also have a different or a much more complex circuit. The current 45 or 45 'from the first voltage source 10 (Ishumi) can be measured via a shunt by measuring a voltage drop across the measuring resistor 80, for example with a voltmeter (not shown). The exemplary embodiment also shows connection elements 80a, b, which perform a connection possibility or a contact for the connection 25, as well as connection elements 80c, 80d, which carry out contacts for the connection 35.
Ausführungsbeispiele, wie auch geeignete Modifikationen derselben, können vorteilhafter als integrierte Schaltung ausgeführt sein. Somit kann die Vorrichtung 5 auf einem Chip oder einem Substrat realisiert und z. B. in einem Gehäuse als eigenständiger bzw. inte- grierter Baustein ausgeführt sein. Die Anschlusselemente ermöglichen den Kontakt der Vorrichtung zu einem externen Widerstandsbauelement bzw. Bauteilen oder Schaltungen, deren Widerstand gemessen werden soll. Embodiments, as well as suitable modifications thereof, may be more advantageously implemented as an integrated circuit. Thus, the device 5 can be realized on a chip or a substrate and z. B. be executed in a housing as an independent or inte- grated block. The connection elements allow the device to contact an external resistance component or components or circuits whose resistance is to be measured.
Die Anschlusselemente 80a-d können Pads sein, die beispielsweise in der CMOS- Technologie zum Anschluss von externen Messgeräten, Spannungsquellen, etc. genutzt werden. In Fig. 3a und 3b ist gezeigt, dass das Anschlusselement 80a ausgebildet ist, die Spannungsversorgung der Spannungsquelle 10 an den Anschluss 25 des Messwiderstands 30 anzulegen, wobei ferner das Anschlusselement 80b ausgebildet ist, eine Rückführung der am Anschluss 25 angelegte Spannung 25' zur Spannungsquelle 10 zu er- möglichen, wodurch die Spannungsquelle 10 eine Spannungsregelung durchführen kann. Äquivalent zu den Anschlusselementen 80a, 80b sind am Anschluss 35 die Anschlus- selemente 80d, 80c ausgeführt, die ebenfalls die Spannung der Spannungsquelle 15 an den Anschluss 35 anlegen, sowie eine Rückführung der am Anschluss 35 angelegten Spannung 35' zur Spannungsquelle 15 ermöglichen. Über die zwei geregelten Operationsverstärker 60, 60' lassen sich die Spannungen VP und VN am zu messenden Widerstand RMess frei einstellen. Durch RMesS 30 fließt nun der Strom 50,
Figure imgf000013_0001
Da mittels des Shunts 80 jedoch der Strom 45 gemessen wird, wird jeglicher Leckstrom des Netzes P, das heißt zwischen der Spannungsquelle 10 und dem Widerstand 30, zu einem Messfehler, da durch den Widerstand 30 der Strom lR 50 fließt. Beispielhaft sind in Abb. 3 die Leckströme 80a-80d berücksichtigt, wobei jeglicher Leckstrom, egal welchen Ursprungs, die gleiche Auswirkung hat und mit dem beschriebenen Messverfahren und der beschriebenen Vorrichtung ebenfalls berücksichtigt werden kann. Bezüglich Fig. 3b ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, dass, äquivalent zu Fig. 1 b zeigt, dass die Spannung über dem Widerstand 30 zu null gesetzt wird, ohne das Potential 25', das heißt den Zweig der Spannungsquelle 10, zu verändern. Wie bereits mehrfach beschrieben ist dies jedoch ein Spezialfall einer Änderung der Spannung 35 auf einen beliebigen Wert, der sich von dem vorher eingestellten Wert unterscheidet. Die Ausführungen zu dem allgemeinen Ausführungsbeispiel wurden gemäß Fig. 1 b und Fig. 2 bereits erläutert und gelten ferner auch für Fig. 3b. Wird die Spannung über dem Widerstand 30 derart geändert, dass über dem Widerstand eine Spannungsdifferenz von 0V vorliegt, fließt durch den Widerstand kein Strom und die Leckströme 80a, 80b bleiben konstant im Vergleich zur vorherigen Messung und können direkt gemessen werden. The connection elements 80a-d can be pads, which are used, for example, in CMOS technology for connecting external measuring devices, voltage sources, etc. In FIGS. 3a and 3b, it is shown that the connection element 80a is designed to apply the voltage supply of the voltage source 10 to the connection 25 of the measuring resistor 30, wherein furthermore the connection element 80b is formed, a feedback of the voltage 25 'applied to the connection 25 to the voltage source 10, whereby the voltage source 10 can perform a voltage regulation. Equivalent to the connection elements 80a, 80b, the connection 35 Selective 80d, 80c performed, which also apply the voltage of the voltage source 15 to the terminal 35, and allow a return of the voltage applied to the terminal 35 35 'to the voltage source 15. Via the two controlled operational amplifiers 60, 60 ', the voltages VP and VN can be set freely on the resistance R Mess to be measured. By R Me s S 30 now flows the current 50,
Figure imgf000013_0001
However, since the current 45 is measured by means of the shunt 80, any leakage current of the network P, that is to say between the voltage source 10 and the resistor 30, becomes a measurement error since the current I R 50 flows through the resistor 30. By way of example, the leakage currents 80a-80d are taken into account in FIG. 3, wherein any leakage current of any origin has the same effect and can also be taken into account with the described measuring method and the described device. Referring to Fig. 3b, an embodiment is shown which, equivalent to Fig. 1b, shows that the voltage across the resistor 30 is set to zero without changing the potential 25 ', that is, the branch of the voltage source 10. However, as previously described, this is a special case of changing the voltage 35 to any value different from the previously set value. The comments on the general embodiment have already been explained according to FIG. 1 b and FIG. 2 and also apply to FIG. 3 b. When the voltage across the resistor 30 is changed so as to have a voltage difference of 0V across the resistor, no current flows through the resistor, and the leakage currents 80a, 80b remain constant in comparison with the previous measurement and can be directly measured.
Dies wird erreicht, indem die Werte bzw. der Anschluss 25 des Widerstands 30, der mit dem Shunt 80 verbunden ist, sein Potenzial nicht ändert (Anschluss P 25 bleibt auf VP), die andere Seite bzw. der andere Anschluss 35 des Widerstands 30 wird auch auf das Potenzial VP geregelt bzw. eingestellt. Die Leckströme ILP3,VDD, ILP3,VSS. ILP4.VDD und lLP4lvss ändern sich durch das neue Potenzial. Dies hat auf die Messung jedoch keinen Einfluss, da diese Leckströme durch die geregelte Spannungsquelle 15 ausgeglichen werden. This is achieved by the values or terminal 25 of resistor 30 connected to shunt 80 not changing its potential (terminal P 25 remains at VP), the other side or terminal 35 of resistor 30 becoming also regulated or adjusted to the potential VP. The leakage currents I LP3 , VDD, ILP3, VSS. ILP4.VDD and l LP4l vss are changing due to the new potential. However, this has no influence on the measurement since these leakage currents are compensated by the regulated voltage source 15.
Da die Spannung über dem Widerstand nun null Volt beträgt, fließt somit kein Strom durch den Widerstand und der Strom durch den Shunt 80 entspricht nun exakt dem Leck- ström und kann gemessen werden. Die eigentliche Widerstandsmessung kann nun mit der Leckstrommessung korrigiert werden, so dass man den leckstromfreien Strom durch den Widerstand 30 erhält. Der Widerstand 30 RMess lässt sich mit (VP-VN)/(lShunti-lshunt2) berechnen. Since the voltage across the resistor is now zero volts, no current flows through the resistor, and the current through shunt 80 now exactly matches the leakage current and can be measured. The actual resistance measurement can now be corrected with the leakage current measurement, so that the current without leakage current through receives the resistor 30. The resistor 30 R Me ss can be calculated using (VP-VN) / (l S-hunti LSHUNT2).
Mit dem erfindungsgemäßen Schaltungskonzept und der dazugehörigen Messroutine können Widerstände unabhängig vom Leckstrom der Schaltung gemessen werden. Dies gelingt selbst, wenn der Leckstrom größer ist als der Strom durch den Widerstand. With the circuit concept according to the invention and the associated measuring routine, resistances can be measured independently of the leakage current of the circuit. This is possible even if the leakage current is greater than the current through the resistor.
Es ist anzumerken, dass auch die Ausführungsbeispiele der Fig. 3a und 3b analog gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 c abgewandelt werden können. Somit kann insbeson- dere ein Spannungsabfall über dem zu messenden Widerstand in beiden Messungen ungleich OV sein. It should be noted that the embodiments of FIGS. 3a and 3b can be modified analogously in accordance with the embodiment of FIG. 1c. Thus, in particular, a voltage drop across the resistor to be measured may not be equal to OV in both measurements.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Ver- fahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder einer elektronischen Schaltung durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden. Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step , Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device. Some or all of the method steps may be performed by a hardware device (or using a hardware device). Apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer BluRay Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software. The implementation may be performed using a digital storage medium such as a floppy disk, a DVD, a BluRay disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic or optical Memory are stored on the electronically readable control signals are stored, which can cooperate with a programmable computer system or cooperate such that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem pro- grammier-baren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Some embodiments according to the invention thus comprise a data carrier which has electronically readable control signals which are capable of being used with a pro- computer-aided computing system such that one of the methods described herein is performed.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerpro- grammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. In general, embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer.
Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger ge- speichert sein. The program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschi- nen-lesbaren Träger gespeichert ist. Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. Other embodiments include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium. In other words, an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Daten- träger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. A further embodiment of the method according to the invention is thus a data medium (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for performing one of the methods described herein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Da- tenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden. A further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents or represents the computer program for performing one of the methods described herein. The data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen. Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein. Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein. Another embodiment according to the invention comprises a device or system adapted to transmit a computer program for performing at least one of the methods described herein to a receiver. The transmission can be done for example electronically or optically. The receiver may be, for example, a computer, a mobile device, a storage device or a similar device. For example, the device or system may include a file server for transmitting the computer program to the recipient.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (bei- spielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC. In some embodiments, a programmable logic device (eg, a field programmable gate array, an FPGA) may be used to perform some or all of the functionality of the methods described herein. In some embodiments, a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform one of the methods described herein. In general, in some embodiments, the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren (200) zur leckstromkompensierten Widerstandsmessung mit: Method (200) for leakage-current compensated resistance measurement with:
Anlegen einer ersten Spannung (25') einer ersten Spannungsquelle (10) an einen ersten Anschluss (25) eines Widerstands (30); Applying a first voltage (25 ') of a first voltage source (10) to a first terminal (25) of a resistor (30);
Anlegen einer zweiten Spannung (35'), die sich von der ersten Spannung (25') unterscheidet, einer zweiten Spannungsquelle (15) an einen zweiten Anschluss (35) des Widerstands (30); Applying a second voltage (35 ') different from the first voltage (25') to a second voltage source (15) to a second terminal (35) of the resistor (30);
Messen eines ersten Stromflusses (45) zwischen der ersten Spannungsquelle (10) und dem ersten Anschluss (25) des Widerstands (30); Measuring a first current flow (45) between the first voltage source (10) and the first terminal (25) of the resistor (30);
Einstellen der zweiten Spannungsquelle (15) nach dem Messen des ersten Stromflusses derart, dass die zweite Spannung (35') einen sich von dem vorigen Span- nungswert unterscheidenden Spannungswert aufweist; Adjusting the second voltage source (15) after measuring the first current flow such that the second voltage (35 ') has a voltage value different from the previous voltage value;
Messen eines zweiten Stromflusses (45') zwischen der ersten Spannungsquelle (10) und dem ersten Anschluss (25) des Widerstands (30); Measuring a second current flow (45 ') between the first voltage source (10) and the first terminal (25) of the resistor (30);
Berechnen eines Widerstandswerts des Widerstands (30) basierend auf einem, durch den zweiten Stromfluss (45'), kompensierten ersten Stromfluss und einer messungsübergreifenden Spannungsdifferenz aus einer zweiten Spannungsdifferenz, die beim Messen des zweiten Stromflusses (45') über dem Widerstand (30) anliegt und einer ersten Spannungsdifferenz, die beim Messen des ersten Stromflusses (45) über dem Widerstand (30) anliegt. Calculating a resistance value of the resistor (30) based on a first current flow compensated by the second current flow (45 ') and a cross-voltage voltage difference across a second voltage difference applied across the resistor (30) when measuring the second current flow (45') and a first voltage difference applied across the resistor (30) as the first current flow (45) is measured.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 1 , wobei das Berechnen des Widerstandswerts folgende Schritte umfasst: The method (200) of claim 1, wherein calculating the resistance value comprises the steps of:
Subtrahieren des zweiten Stromflusses (45') von dem ersten Stromfluss (45), um den kompensierten Stromfluss zu erhalten; Subtracting the second current flow (45 ') from the first current flow (45) to obtain the compensated current flow;
Subtrahieren einer zweiten Spannungsdifferenz, die beim Messen des zweiten Stromflusses (45') über dem Widerstand (30) anliegt, von einer ersten Spannungsdifferenz, die beim Messen des ersten Stromflusses (45) über dem Wider- stand (30) anliegt, um eine messungsübergreifende Spannungsdifferenz zu erhalten; Subtracting a second voltage difference applied across the resistor (30) when measuring the second current flow (45 ') from a first voltage difference obtained when measuring the first current flow (45) across the resistor; stand (30) is applied to obtain a cross-meter voltage difference;
Dividieren der messungsübergreifenden Spannungsdifferenz durch den kompensierten Stromfluss. Dividing the cross-meter voltage difference by the compensated current flow.
Verfahren (200) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Anschluss (25, 35) des Widerstands (30) an einem Anschlusselement (80a, 80b, 80c, 80d) kontaktiert ist. Method (200) according to one of the preceding claims, wherein the connection (25, 35) of the resistor (30) is contacted on a connection element (80a, 80b, 80c, 80d).
Verfahren (200) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, mit Anschließen des ersten Anschlusses (25) des Widerstands (30) an zwei Anschlusselemente (80a, 80b) und Anschließen des zweiten Anschlusses (35) des Widerstands (30) an zwei weitere Anschlusselemente (80c, 80d). Method (200) according to one of the preceding claims, with connecting the first terminal (25) of the resistor (30) to two connection elements (80a, 80b) and connecting the second connection (35) of the resistor (30) to two further connection elements (80c , 80d).
Ausführung der Verfahrensschritte gemäß einem der vorherigen Ansprüche mit einer Steuerungseinheit (55). Execution of the method steps according to one of the preceding claims with a control unit (55).
Vorrichtung (5) zur leckstromkompensierten Widerstandsmessung mit: einer ersten Spannungsquelle (10), die ausgebildet ist, eine erste Spannung (25'), unabhängig von einem Stromfluss (45, 45', 50) an einem ersten Anschluss (25) eines Widerstands (30) bereitzustellen; einer zweiten Spannungsquelle (15), die ausgebildet ist, eine zweite Spannung (35') unabhängig von einem Stromfluss (45, 45', 50), an einem zweiten Anschluss (35) des Widerstands (30) bereitzustellen; einer Strommessvorrichtung (20, 80), die ausgebildet ist, einen Stromfluss (45, 45') zwischen der ersten Spannungsquelle (10) und dem Widerstand (30) zu messen; und einer Steuerungseinheit (55), die ausgebildet ist, einen Widerstandswert des Widerstands (30) basierend auf einem, durch den zweiten Stromfluss (45'), kompensierten ersten Stromfluss und einer messungsübergreifende Spannungsdifferenz aus einer zweiten Spannungsdifferenz, die beim Messen des zweiten Stromflusses (45') über dem Widerstand (30) anliegt und einer ersten Spannungsdifferenz, die beim Messen des ersten Stromflusses (45) über dem Widerstand (30) anliegt, zu berechnen. Device (5) for leakage-current-compensated resistance measurement, comprising: a first voltage source (10) which is designed to generate a first voltage (25 ') independently of a current flow (45, 45', 50) at a first terminal (25) of a resistor (10) 30); a second voltage source (15) configured to provide a second voltage (35 ') independent of a current flow (45, 45', 50) at a second terminal (35) of the resistor (30); a current measuring device (20, 80) configured to measure a current flow (45, 45 ') between the first voltage source (10) and the resistor (30); and a control unit (55) which is configured to determine a resistance value of the resistor (30) based on a first current flow compensated by the second current flow (45 ') and a cross-voltage difference from a second voltage difference which is measured when measuring the second current flow ( 45 ') over the resistor (30) and a first voltage difference, which is present when measuring the first current flow (45) across the resistor (30) to calculate.
7. Vorrichtung (5) gemäß Anspruch 6, wobei die erste und/oder die zweite Span- nungsquelle (10, 15) als geregelte Spannungsquelle ausgebildet ist. 7. Device (5) according to claim 6, wherein the first and / or the second voltage source (10, 15) is designed as a regulated voltage source.
8. Vorrichtung (5) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Vorrichtung (5) als integrierte Schaltung ausgebildet ist. 9. Vorrichtung (5) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Anschluss (25, 35) des Widerstands (30) an einem Anschlusselement (80a-80d) kontaktiert ist. 0. Vorrichtung (5) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der erste Anschluss (25) des Widerstands (30) an zwei Anschlusselemente (80a, 80b) und der zweite Anschluss (35) des Widerstands (30) an zwei weitere Anschlusselemente (80c,8. Device (5) according to claim 6 or 7, wherein the device (5) is designed as an integrated circuit. 9. Device (5) according to one of claims 6 to 8, wherein the terminal (25, 35) of the resistor (30) on a connection element (80a-80d) is contacted. Device (5) according to one of claims 6 to 9, wherein the first terminal (25) of the resistor (30) to two connection elements (80a, 80b) and the second terminal (35) of the resistor (30) to two further connection elements (80c,
80d) kontaktiert ist. 80d) is contacted.
1 1 Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, mit der Steuerungseinheit (55), die ausgebildet ist, Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen. 1 1 device according to one of claims 6 to 10, with the control unit (55) which is designed to carry out method steps according to one of claims 1 to 5.
PCT/EP2016/054572 2015-03-04 2016-03-03 Method and device for leakage-current-compensated resistance measurement WO2016139314A1 (en)

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