一种通道可配置的高效率精密直流电阻测试系统技术方案

本发明专利技术提供了一种低成本、小体积、高精度、高效率且通道易扩展的通道可配置的高效率精密直流电阻测试系统。本发明专利技术利用精密的直流电阻测量板实现10uA～1A电流输出及1mΩ～1MΩ的电阻测量，然后通过桥接板灵活配置通道数，可从64通道～1024通道内配置，再通过待测物料转接板与待测物料连接，最后通过控制单元完成开短路及DCR的测量。本发明专利技术可应用于测试领域。本发明专利技术可应用于测试领域。本发明专利技术可应用于测试领域。

【技术实现步骤摘要】
一种通道可配置的高效率精密直流电阻测试系统


[0001]本专利技术涉及测量领域，尤其涉及一种通道可配置的高效率精密直流电阻测试系统，用于替代现有技术中的标准DMM（数字万用表）/毫欧表/SMU（源测量单元），解决这些标准仪器成本高、测试效率低、体积大、集成困难等问题，从而应用于开短路/直流电阻测试设备中，准确测量直流电阻参数，保证产品质量。

技术介绍

[0002]电子产品主板测试设备需要使用大量的探针、继电器、开关等元器件，将待测产品信号转接到测试系统，这些元器件的质量（接触电阻及稳定性）对测试系统的稳定性及可靠性影响较大，因此在每一批次元器件中都要抽样做10万次以上的老化及DCR（直流电阻）测试，这就需要多通道并行测试系统来提高效率，缩短测试时间。
[0003]为了节省成本，行业内提出在保证质量的前提下，重复使用测试设备上的探针、继电器、开关等元器件。这就需要对这些重复利用的元器件100%进行测试，并且测试电流最好能够跟实际使用情况一致。鉴于此，还需要实现电流可程控调整，然后根据测试结果将好器件挑选出来。
[0004]又如，各类线材/PCB板等成品在出货之前100%要做开短路、DCR和飞针测试，这些应用都需要多通道DCR测试系统来实现。
[0005]此外，为了考察板对板连接器及对应探针模组压合之后的接触阻抗及其稳定性，需要多通道DCR测试系统来实时采集每一次释放-压合动作后每一路的阻抗，从而评估接触稳定性。
[0006]为了解决以上技术问题，行业内一般采用以下几种方案来测量多通道电阻的问题。
[0007]1、使用E_LOAD（电子负载）调整电流，用DMM（数字万用表，如Keysight 34465A）测量电压，电压除以电流得出电阻，再加上通道切换板卡实现多通道电阻测量。
[0008]2、使用毫欧计来完成直流阻抗测量，不过电流不可程控调整，再加上通道切换板卡实现多通道电阻测量。
[0009]3、使用SMU（源测量单元，如Keithley 2601B）来完成直流阻抗测量，再加上通道切换板卡实现多通道电阻测量。
[0010]4、使用专门的飞针测试机来实现多通道电阻测量。
[0011]然而，以上方案1～3都是使用标准仪器，成本高，价格动辄上万元，且只提供单通道阻抗测量，需要额外开发切换板实现多通道测量，为了尽量降低成本，可能用一套仪器+多块切换板来扩展通道，这样的串行测试速度慢，很难在批量生产的设备/平台中广泛应用。此外，使用标准仪器+外置切换板，测试软件需要协调各类仪器和板卡之间的时序，测试效率低，测量一个直流阻抗至少需要0.5S。另外，以上方案1～3中使用的标准仪器，体积大，集成度低，不适合在小尺寸测试设备中使用。
[0012]上述方案4虽然可以提供多通道电阻测量，但是都是用于开短路测试，无法实现小
电阻（mΩ级～Ω级）的精确测量。

技术实现思路

[0013]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种低成本、小体积、高精度、高效率且通道易扩展的通道可配置的高效率精密直流电阻测试系统。
[0014]本专利技术所采用的技术方案是，它包括控制单元、开关电源、至少一路桥接板、至少一路直流电阻测量板及待测物料转接板，所述控制单元用于与至少一路所述直流电阻测量板通信，向所述直流电阻测量板发送测量信号，并接收所述直流电阻测量板上传的直流电阻测量结果；所述开关电源用于为整个系统供电；所述桥接板用于所述控制单元和所述直流电阻测量板之间的通信连接，并为所述直流电阻测量板提供电源；所述直流电阻测量板用于提供至少一路直流电阻测量通道，接收来自所述控制单元的指令信号，向待测器件输出驱动电流，测量待测器件的电压，得到直流电阻，并将测量结果上传所述控制单元；所述待测物料转接板用于与待测器件连接，并将待测器件的信号引入到相应通道的所述直流电阻测量板上；所述桥接板为多通道式桥接板，所述直流电阻测量板为多通道式测量板。
[0015]所述桥接板为8通道桥接板，所述直流电阻测量板为64通道测量板。
[0016]所述直流电阻测量板包括输入输出接口、待测物料上电和通信接口、测量板上电和通信接口、4组32选1切换电路、六路开关、程控恒流源、电压表和测量板MCU，所述输入输出接口与4组所述32选1切换电路连接，4组所述32选1切换电路通过开关分别与所述程控恒流源及所述电压表输入端连接，所述程控恒流源通过I2C接口与所述测量板MCU相连接，所述电压表通过SPI接口与所述测量板MCU相连接，所述测量板上电和通信接口通过UART接口与所述测量板MCU相连接，所述测量板上电和通信接口的另一端与所述桥接板相通信连接，所述待测物料上电和通信接口为连接于所述待测物料转接板上的待测物料提供电源并对待测物料进行状态控制，所述测量板MCU通过IO口分别与所述32选1切换电路、所述程控恒流源及所述电压表连接，所述输入输出接口组成32通道四线电阻测量系统，或者是64通道两线电阻测量系统，或者是64通道四线电阻测量系统。
[0017]所述输入输出接口由64通道恒流源接口和64通道差分电压测量接口组成，所述64通道恒流源接口的1～32通道与第一组所述32选1切换电路连接，剩下的33～64通道与第二组所述32选1切换电路连接，第一组所述32选1切换电路的一个输出端经过第一开关后与所述电压表的正输入极连接，第一组所述32选1切换电路的另一个输出端经过第二开关后与所述程控恒流源的高输入极相连接，第二组所述32选1切换电路的一个输出端经过第一开关后与所述电压表的负输入极连接，第二组所述32选1切换电路的另一个输出端经过第二开关后与所述程控恒流源的低输入极相连接，所述64通道差分电压测量接口的1～32通道与第三组所述32选1切换电路连接，剩下的33～64通道与第四组所述32选1切换电路连接，第三组所述32选1切换电路的一个输出端经过第三开关后与所述程控恒流源的低输入极连接，第三组所述32选1切换电路的另一个输出端经过第四开关后与所述电压表的负输入极
相连接，第四组所述32选1切换电路的一个输出端经过第三开关后与所述程控恒流源的高输入极连接，第四组所述32选1切换电路的另一个输出端经过第四开关后与所述电压表的正输入极相连接。
[0018]所述程控恒流源由恒流源电路和16Bits的DAC组成，所述恒流源电路由采样电阻、MOS管以及运放反馈组成，所述程控恒流源恒流输出电流范围为10uA～1A。
[0019]所述电压表由仪表运放器和24bits 的ADC组成，所述电压表的电压测量范围为
±
0.1mV～
±
5V。
[0020]所述桥接板包括8路UART连接器、开关电源连接器、两个USB插头以及两个USB转UART模块,所述USB插头、所述USB转UART模块及所述UART连接器依次连接，所述开关电源连接器向8路所述UART连接器供电。
[0021]所述输入输出接口为32通道四线电阻测量系统时，所述待测物料转接板包括32路恒流源接口、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通道可配置的高效率精密直流电阻测试系统，其特征在于：它包括控制单元（1）、开关电源（2）、至少一路桥接板（3）、至少一路直流电阻测量板（4）及待测物料转接板（5），所述控制单元（1）用于与至少一路所述直流电阻测量板（4）通信，向所述直流电阻测量板（4）发送测量信号，并接收所述直流电阻测量板（4）上传的直流电阻测量结果；所述开关电源（2）用于为整个系统供电；所述桥接板（3）用于所述控制单元（1）和所述直流电阻测量板（4）之间的通信连接，并为所述直流电阻测量板（4）提供电源；所述直流电阻测量板（4）用于提供至少一路直流电阻测量通道，接收来自所述控制单元（1）的指令信号，向待测器件输出驱动电流，测量待测器件的电压，得到直流电阻，并将测量结果上传所述控制单元（1）；所述待测物料转接板（5）用于与待测器件连接，并将待测器件的信号引入到相应通道的所述直流电阻测量板（4）上；所述桥接板（3）为多通道式桥接板，所述直流电阻测量板（4）为多通道式测量板。2.根据权利要求1所述的一种通道可配置的高效率精密直流电阻测试系统，其特征在于：所述桥接板（3）为8通道桥接板，所述直流电阻测量板（4）为64通道测量板。3.根据权利要求2所述的一种通道可配置的高效率精密直流电阻测试系统，其特征在于：所述直流电阻测量板（4）包括输入输出接口、待测物料上电和通信接口（J3）、测量板上电和通信接口（J4）、4组32选1切换电路、六路开关、程控恒流源、电压表和测量板MCU（7），所述输入输出接口与4组所述32选1切换电路连接，4组所述32选1切换电路通过开关分别与所述程控恒流源及所述电压表输入端连接，所述程控恒流源通过I2C接口与所述测量板MCU（7）相连接，所述电压表通过SPI接口与所述测量板MCU（7）相连接，所述测量板上电和通信接口（J4）通过UART接口与所述测量板MCU（7）相连接，所述测量板上电和通信接口（J4）的另一端与所述桥接板（3）相通信连接，所述待测物料上电和通信接口（J3）为连接于所述待测物料转接板（5）上的待测物料提供电源并对待测物料进行状态控制，所述测量板MCU（7）通过IO口分别与所述32选1切换电路、所述程控恒流源及所述电压表连接，所述输入输出接口组成32通道四线电阻测量系统，或者是64通道两线电阻测量系统，或者是64通道四线电阻测量系统。4.根据权利要求3所述的一种通道可配置的高效率精密直流电阻测试系统，其特征在于：所述输入输出接口由64通道恒流源接口（J1）和64通道差分电压测量接口（J2）组成，所述64通道恒流源接口（J1）的1～32通道（G1_1～G1_32）与第一组所述32选1切换电路（6_1）连接，剩下的33～64通道（G2_1～G2_32）与第二组所述32选1切换电路（6_2）连接，第一组所述32选1切换电路（6_1）的一个输出端经过第一开关（S1）后与所述电压表的正输入极（VOL_P）连接，第一组所述32选1切换电路（6_1）的另一个输出端经过第二开关（S2）后与所述程控恒流源的高输入极（CUR_HI）相连接，第二组所述32选1切换电路（6_2）的一个输出端经过第一开关（S1）后与所述电压表的负输入极（VOL_N）连接，第二组所述32选1切换电路（6_2）的另一个输出端经过第二开关（S2）后与所述程控恒流源的低输入极（CUR_LO）相连接，所述64通道差分电压测量接口（J2）的1～32通道（G3_1～G3_32）与第三组所述32选1切换电路（6_3）连接，剩下的33～64通道（G4_1～G4_32）与第四组所述32选1切换电路（6_4）连接，第三组
所述32选1切换电路（6_3）的一个输出端经过第三开关（S3）后与所述程控恒流源的低输入极（CUR_LO）连接，第三组所述32选1切...

【专利技术属性】
技术研发人员：李盛平，张小朋，蔡振宇，
申请(专利权)人：珠海市运泰利自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：