專利名稱：一種測試單板電容的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在線測試領(lǐng)域，尤其涉及在線測試單板電容的方法。
背景技術(shù)：
所謂在線測試即在單板上對器件進(jìn)行測試的一種方法，通過在線測試儀對被測試單板上的測試點(diǎn)施加測試探針來測試器件網(wǎng)絡(luò)電氣特性的一種方法。在線測試儀測量電阻、電容等模擬器件時(shí)，其特殊性在于必須通過選取第三點(diǎn)作隔離點(diǎn)，通過在線測試儀內(nèi)部的電路保證在被測對象兩端施加激勵(lì)電壓時(shí)激勵(lì)電流不流向隔離點(diǎn)，即只流向被測試對象。
一個(gè)成熟的電子產(chǎn)品的測試過程包括焊接前單個(gè)器件的測試即對電容、電阻和電感等模擬器件的測試或IC測試；焊接后對單板上器件及連接好壞的測試即在線測試，及單板組合成產(chǎn)品對功能的測試。單板電容測試是在線測試內(nèi)容之一，傳統(tǒng)的單板電容測試方法主要有基本的激勵(lì)電壓測量電流法(TISV)，見附圖3，激勵(lì)的電壓是交流信號(hào)，圖中的DUT(一個(gè)阻抗三角形)是被測對象的等效電路，其中第三點(diǎn)GD即為隔離點(diǎn)，被測電容C在ED與FD之間，ED與GD之間及FD與GD之間的電阻都是等效的隔離電阻，RF為在線測試儀內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)電阻，一般為10歐姆，100歐姆，1k歐姆十進(jìn)制遞增到100M歐姆。TISV測電容方法的測試步驟如下1)根據(jù)單板上的電容標(biāo)稱值選出和電容的阻抗接近的RF值；2)激勵(lì)一個(gè)已知頻率的交流電壓；3)分別測出vdifx0與vdiff的交流電壓有效值，由于RF與激勵(lì)電壓都是已知的，從而可以計(jì)算出電容值C。
實(shí)際情況是被測對象C在單板上會(huì)有一個(gè)未知的且值較大的并聯(lián)電阻R，稱為旁路電阻，當(dāng)電容較大時(shí)由于容抗較小，旁路電阻的影響較小，但當(dāng)電容較小時(shí)如接近幾百皮法、幾十皮法時(shí)，旁路電阻的影響就變得不可忽略了，TISV測試方法的缺點(diǎn)就在于測量小電容時(shí)會(huì)測不準(zhǔn)，從而引出我們新設(shè)計(jì)的一種測量單板電容的方法。。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的在線測試方法測量小電容時(shí)，尤其是幾十皮法到幾皮法的小電容時(shí)，測量不準(zhǔn)確的問題而提出的一種測試單板電容的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種測試單板電容的方法，包括步驟1、相位調(diào)整不加被測對象，在測試儀內(nèi)部加一個(gè)Rx電阻，Rx＝Rf，激勵(lì)1與激勵(lì)2加載信號(hào)必須幅值相同，180度相差，測量得到信號(hào)是零，若有激勵(lì)信號(hào)不同步，依據(jù)測量的結(jié)果對激勵(lì)2做適當(dāng)?shù)南辔坏恼{(diào)整；步驟2、加載被測對象進(jìn)行測量，具體步驟如下(a)用基本的TISV方式先測出被測對象電容c的旁路電阻值R；(b)計(jì)算RC并聯(lián)的電抗值Zrc，用電路標(biāo)稱值；(c)確定與該電抗最接近的Rf值；(d)設(shè)定激勵(lì)1電壓，零相位；(e)激勵(lì)2的電壓幅值＝(激勵(lì)1電壓/Zrx)*Rf，相差180度并偏移一個(gè)由RC引起的相角＝arctgR/C；(f)測量輸出電壓，若輸出電壓比較小，則當(dāng)前電容即為實(shí)際測量結(jié)果，進(jìn)入步驟3；(g)若輸出一個(gè)既有交流又有直流的電壓，輸出電壓較大，則進(jìn)行電容的調(diào)整；(h)對電容C作一個(gè)比例的調(diào)整，重復(fù)(b)--(g)，此時(shí)電容C用調(diào)整值計(jì)算，重復(fù)多次當(dāng)測量輸出電壓逼近一較小值后即完成測量否則再重復(fù)(b)--(g)，計(jì)算最終調(diào)整后的電容值即為實(shí)際測得的結(jié)果；步驟3、系統(tǒng)電容，系統(tǒng)電阻的測量；步驟4、測量結(jié)果減去系統(tǒng)電容即是最終測量得到的結(jié)果。
在線測試的領(lǐng)域，有一個(gè)很重要的指標(biāo)，就是單板缺陷的檢出率，采用這種測試方法解決在線測試儀測量電容精度不夠的瓶頸，大大提高在線測試儀的測試電容精度與性能，是在線測試儀測試模擬器件方法的一個(gè)有效的發(fā)展，精度提高了，在線測試儀單板測試的缺陷檢出的有效性就大大提高了，從而能夠降低電子產(chǎn)品的返修率，提高電子產(chǎn)品的質(zhì)量，采用本發(fā)明所述測試電容的方法在不增加成本的前提下把測量電容的邊界往小的方向挪了一大步，并且精度也提高了一大步，可以達(dá)到10pf以下，精度為+/-0.5pf。


附圖1是測試電容的原理示意圖；附圖2是測試電容前相位調(diào)整時(shí)的原理示意圖；附圖3是傳統(tǒng)TISV的測量電容的原理示意圖；
附圖4是本發(fā)明提出的測試電容的流程圖。
具體實(shí)施例方式
附圖1為硬件電路圖，硬件部分由CPU，A/D轉(zhuǎn)換，D/A轉(zhuǎn)換，信號(hào)放大部分，抗混疊濾波器，電流驅(qū)動(dòng)，測量放大器等組成。被測對象部分為單板的某個(gè)電容器件，G極為選取的第三點(diǎn)即隔離點(diǎn)。E極與G極之間或F極與G極之間的電阻為單板上等效電阻，由于有測試儀的隔離電路，保證EG極間FG極間沒有電流流過。除了被測對象外其余的都是測試儀本身的電路。
附圖2是不加載被測對象時(shí)測試儀內(nèi)部電路的連接。Rf與Rx都是測試儀內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)電阻網(wǎng)絡(luò)，本附圖是為測試前的相位調(diào)整用的。
附圖3中DUT(阻抗三角)為被測對象等效圖，vdiff與vdifx0分別測量被測對象與反饋電阻上的電壓，由于反饋電阻也為標(biāo)準(zhǔn)電阻，從而可以計(jì)算出被測對象Zdut＝vdifx0/vdiff*Rf，，ED與ES，F(xiàn)D與FS，GD與GS實(shí)際是同一點(diǎn)。
附圖4是流程圖，該流程圖說明測試的軟件過程步驟1、相位調(diào)整相位調(diào)整的目的是消除在測量過程中由于測試儀激勵(lì)1激勵(lì)2的相位不同步而引起的測量誤差，必須保證激勵(lì)1激勵(lì)2在初始態(tài)時(shí)的相位同步，調(diào)整方法是不加被測對象而是測試儀內(nèi)部加一個(gè)Rx電阻，條件是Rx＝Rf見附圖2，，激勵(lì)1與激勵(lì)2加載信號(hào)必須幅值相同，180度相差，根據(jù)電路附圖2，如果兩個(gè)激勵(lì)信號(hào)在傳輸過程中沒有相位偏移，測量得到信號(hào)應(yīng)該是零，若有激勵(lì)信號(hào)不同步，依據(jù)測量的結(jié)果對激勵(lì)2做適當(dāng)?shù)南辔坏恼{(diào)整，反復(fù)測試直至測量得到的結(jié)果足夠小或等于零，記下對應(yīng)的相位值，見附圖4。
步驟2、加載被測對象進(jìn)行測量，具體步驟如下(a)用基本的TISV方式先測出被測對象電容C的旁路電阻值R；(b)計(jì)算Rc并聯(lián)的電抗值Zrc，電容值由于還沒測，用電路標(biāo)稱值；(c)確定與該電抗最接近的Rf值；(d)設(shè)定激勵(lì)1電壓，零相位；(e)激勵(lì)2的電壓幅值＝(激勵(lì)1電壓/ZrX)*Rf，相差180度并偏移一個(gè)由RC引起的相角＝arctgR/C；
(f)測量輸出電壓，若輸出電壓比較小，則當(dāng)前電容即為實(shí)際測量結(jié)果，進(jìn)入步驟3；(g)若輸出一個(gè)既有交流又有直流的電壓，輸出電壓較大，則進(jìn)行電容的調(diào)整，根據(jù)直流分量是正還是負(fù)，決定下次電容的調(diào)整的方向是增大還是減??；(h)電容C作一個(gè)比例的調(diào)整，重復(fù)(b)--(g)，此時(shí)電容C用調(diào)整值計(jì)算，重復(fù)多次當(dāng)測量輸出逼近一足夠小的值后即完成測量，否則再重復(fù)(b)--(g)，計(jì)算最終調(diào)整后的電容值即為測得的結(jié)果；步驟3、系統(tǒng)電容，系統(tǒng)電阻的測量把系統(tǒng)電容和系統(tǒng)電阻看作不加載被測對象時(shí)系統(tǒng)固有的并聯(lián)RC，測量方法同步驟(c)；步驟4、測量結(jié)果減去系統(tǒng)電容即是最終測量得到的結(jié)果。
其中激勵(lì)1電壓可以使用0.2V，而調(diào)整幅度可以使用36％，用這個(gè)數(shù)字來逼近更有效。即雙激勵(lì)橋式電路及多次逼近測量法，其特點(diǎn)是1、橋式電路的引進(jìn)，為提高采樣精度提供硬件基礎(chǔ)2、雙交直流激勵(lì)，激勵(lì)源的幅值與相位軟件可編程，為橋式電路提供激勵(lì)源。
3、反復(fù)調(diào)整多次采樣的逼近算法，是該測試方法的軟件核心。
軟件部分的處理步驟如下1、CPU交流信號(hào)的生成，頻率可編程，最高頻率不低于20khz2、測試儀內(nèi)部開關(guān)的配置3、測試儀本身的系統(tǒng)電阻系統(tǒng)電容的測量4、測試儀本身延時(shí)調(diào)整與相位調(diào)整5、雙激勵(lì)橋多次逼近算法。
6、測量結(jié)果消除系統(tǒng)電容即為測得的電容值本發(fā)明所述測試單板電容的方法與測試儀基本的測試方法TISV相比在不增加成本的前提下把測量電容的邊界往小的方向挪了一大步，并且精度也提高了一大步，原來的TISV方法在測單板100pf以下的電容時(shí)就測不準(zhǔn)了，現(xiàn)在可以達(dá)到10pf以下，精度為+/-0.5pf，與傳統(tǒng)的橋式電路不同的是，橋兩端的電源是交流電源且幅值與相位與頻率都是軟件可編程，這是能用橋式電路測量電容的基礎(chǔ)，而軟件不斷調(diào)整的逼近法是提高電容測量精度的算法保證。
權(quán)利要求
1.一種測試單板電容的方法，其特征在于，包括步驟1、相位調(diào)整不加被測對象，在測試儀內(nèi)部加一個(gè)Rx電阻，Rx＝Rf，激勵(lì)1與激勵(lì)2加載信號(hào)必須幅值相同，180度相差，測量得到信號(hào)是零，若有激勵(lì)信號(hào)不同步，依據(jù)測量的結(jié)果對激勵(lì)2做適當(dāng)?shù)南辔坏恼{(diào)整；步驟2、加載被測對象進(jìn)行測量，具體步驟如下(a)用基本的TISV方式先測出被測對象電容C的旁路電阻值R；(b)計(jì)算RC并聯(lián)的電抗值Zrc，用電路標(biāo)稱值；(c)確定與該電抗最接近的Rf值；(d)設(shè)定激勵(lì)1電壓，零相位；(e)激勵(lì)2的電壓幅值＝(激勵(lì)1電壓/Zrx)*Rf，相差180度并偏移一個(gè)由RC引起的相角＝arctgR/C；(f)測量輸出電壓，若輸出電壓比較小，則當(dāng)前電容即為實(shí)際測量結(jié)果，進(jìn)入步驟3；(g)若輸出一個(gè)既有交流又有直流的電壓，輸出電壓較大，則進(jìn)行電容的調(diào)整；(h)對電容C作一個(gè)比例的調(diào)整，重復(fù)(b)----(g)，此時(shí)電容C用調(diào)整值計(jì)算，重復(fù)多次當(dāng)測量輸出電壓逼近一較小值后即完成測量否則再重復(fù)(b)----(g)，計(jì)算最終調(diào)整后的電容值即為實(shí)際測得的結(jié)果；步驟3、系統(tǒng)電容，系統(tǒng)電阻的測量；步驟4、測量結(jié)果減去系統(tǒng)電容即是最終測量得到的結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試單板電容的方法，其特征在于，所述步驟2中的(d)設(shè)定的激勵(lì)1電壓，可以使用0.2V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試單板電容的方法，其特征在于，所述步驟2中的(g)根據(jù)測得的電壓的直流分量是正還是負(fù)，決定下次電容的調(diào)整的方向是增大還是減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試單板電容的方法，其特征在于，所述步驟2中的(h)對電容做比例調(diào)整時(shí)，調(diào)整幅度可以使用36％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的測試單板電容的方法，其特征在于，所述測試方法可以測量幾十pf到幾pf的電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試單板電容的方法，其特征在于，所采用的激勵(lì)電壓為交流電壓，且電壓的相位和頻率是軟件可編程的。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種測試單板電容的方法包括進(jìn)行相位調(diào)整，調(diào)整激勵(lì)2的相位，使測試儀的兩個(gè)激勵(lì)的相位保持同步；加載被測對象后進(jìn)行測量，反復(fù)調(diào)整電容，直到輸出電壓足夠小，計(jì)算最終調(diào)整后的電容值即為測得結(jié)果；測量系統(tǒng)的電容和系統(tǒng)電阻；將測量結(jié)果減去系統(tǒng)電容即為最終需要得到的電容值。采用本發(fā)明所述方法，在不增加成本的前提下把測量電容的邊界往小的方向挪了一大步，且精度也提高了一大步，現(xiàn)在可以達(dá)到10pf以下，精度為+/－0.5pf。
文檔編號(hào)G01R27/26GK1885046SQ20051007755
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月21日
發(fā)明者顧向榮 申請人:中興通訊股份有限公司