低压器件超高阻抗的高精度测量系统架构技术方案

本实用新型专利技术提供了一种结构简单、成本低、易于实现且能够保证测试精度的低压器件超高阻抗的高精度测量系统架构。本实用新型专利技术包括隔离耦合连接的测试底板（1）和高阻抗信号输入测试板（2），所述测试底板（2）为整个架构的基础板，所述高阻抗信号输入测试板（2）通过测试转接板（3）与待测产品连接，所述测试转接板（3）与待测产品连接的部分的外围设置有屏蔽罩（4），所述测试底板（1）上架设有电源板（5）、微处理器（6）、至少一个传感器、数模转换器（7）、模数转换器（8）、直接数字式频率合成器（9）及通道切换装置（10），所述电源板（5）为整个系统架构供电。本实用新型专利技术可应用于测试架构领域。

【技术实现步骤摘要】
低压器件超高阻抗的高精度测量系统架构
本技术涉及测试架构领域，尤其涉及一种应用于针对G欧（1×1014＞XR＞1×109欧姆）甚至达到T欧姆且材料本身电压耐受力较低（＜2～5伏特）的低压器件超高阻抗的高精度测量系统架构。
技术介绍
测量低耐压（＜2V，甚至更低）、高阻抗的材料时，影响测量精度的主要因素包括：1.电阻本身噪声的影响尤为突出；2.激励源自身噪声及；3.EMI（电磁干扰）的影响；4.测试网络的漏电流、漏电压。另外，目前在测量＞1G欧姆的电阻时，基本都是采用静电计、SMU、皮安计+电压源、高阻计等一起进行测量。静电计的测量方式需要配置电压源或电流源，所以高阻的精密测试都是使用外接一台电压源（源表）加静电计或是皮安计的方法实现，从而获得测量电压或电流，使用欧姆定律最终计算出阻值。由于现在的测量技术基本都是分压测试的模式，所以首先要有精度高的仪器，如皮安计，静电计，电压源等等。加上容易受到外部环境中EMI（电磁干扰）以及静电场、自然环境的温湿度等等影响，所以必须搭建良好的屏蔽环境，造成了测试成本非常高，且会导致不必要的浪费。故现有技术在测量＞1G欧姆的电阻方面，需要投入昂贵的设备，且很难精度测量，存在测试成本高、测试精度不高的问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、易于实现且能够保证测试精度的低压器件超高阻抗的高精度测量系统架构。本技术所采用的技术方案是：该架构包括隔离耦合连接的测试底板和高阻抗信号输入测试板，所述测试底板为整个架构的基础板，所述高阻抗信号输入测试板通过测试转接板与待测产品连接，所述测试转接板与待测产品连接的部分的外围设置有屏蔽罩，所述测试底板上架设有电源板、微处理器、至少一个传感器、数模转换器、模数转换器、直接数字式频率合成器及通道切换装置，所述电源板为整个系统架构供电，所述传感器采集当前环境的温湿度，所述数模转换器和所述模数转换器对测试底板的信号进行数模和模数转换，所述直接数字式频率合成器为所述高阻抗信号输入测试板提供交流源，所述通道切换装置实现在直流阻抗测量通道和交流阻抗测量通道之间切换。上述方案可见，整个架构以测试底板作为基础板，在此基础上，通过隔离耦合的方式连接高阻抗信号输入测试板，实现了测试底板与待测产品之间的一道隔离防线，防止测试底板将测试干扰噪声等直接带入到待测产品中而造成测试精度降低，而在所述测试转接板与待测产品连接的部分的外围设置有屏蔽罩，这进一步将待测产品周围的电磁等影响因素摒除，进一步提高了测试精度；高阻抗信号输入测试板则将待测产品的高阻抗信号引入到测试底板上，而在测试底板上架设电源板、微处理器、至少一个传感器、数模转换器、模数转换器、直接数字式频率合成器及通道切换装置，实现测试底板上的信号处理；利用通道切换装置实现交流阻抗和直流阻抗的切换测试，保证了测试的全面性；与现有技术相比，本技术无需采用昂贵的精密仪器，而是直接利用隔离耦合的测试底板与高阻抗信号输入测试板的设置即实现了高阻测试，其架构简单，也大大地降低了成本；此外，采用测试底板与高阻抗信号输入测试板这种模块化架构，使得系统架设更加简单，易于实现，能够实现量产测试。进一步地，所述测试底板还连接有计算机，所述计算机与所述系统架构相适配的机械装置相匹配连接。由此可见，通过计算机的设置，能够为系统架设起与发生实际动作的机械结构之间的联系，实现全自动化作业。再进一步地，所述屏蔽罩为EMI屏蔽盒。由此可见，采用EMI屏蔽盒能够进一步地屏蔽待测产品周围的电磁等噪声影响，进一步提升测量精度。此外，所述传感器包括温度传感器和湿度传感器。由此可知，利用温度传感器和湿度传感器可以对待测产品周围的环境温湿度进行实时检测，这在测试全过程降低了环境因素对精度的影响。进一步地，所述数模转换器为24位数字/模拟信号转换器，所述模数转换器为16位模拟/数字信号转换器。由此可知，设置24位数字/模拟信号转换器和16位模拟/数字信号转换器，较好地满足了系统架构的测试要求。所述直接数字式频率合成器选自型号为AD9833BRMZ的直接数字频率合成器。所述电源板提供单电源输入、双电源输出的隔离电源。由此，采用隔离电源能够解决抗干扰以及传导骚扰引起的噪声问题。附图说明图1是本技术的简易原理框图；图2是所述高阻抗信号输入测试板的简易连接框图。具体实施方式如图1所示，本技术所述架构包括隔离耦合连接的测试底板1和高阻抗信号输入测试板2。在这里，测试底板1和高阻抗信号输入测试板2之间利用ADuM4190的模拟信号隔离芯片实现交流正弦波信号的隔离，利用ADuM7641CRQZ的数字信号隔离芯片实现ADC和DAC的通信数据隔离。这种架构方式极大地减低了微处理器等数字芯片带来的开关噪声（数字噪声）的干扰。所述测试底板2为整个架构的基础板。在本实施例中，所述测试底板为PCB板。所述高阻抗信号输入测试板2通过测试转接板3与待测产品连接，所述测试转接板3与待测产品连接的部分的外围设置有屏蔽罩4，所述测试底板1上架设有电源板5、微处理器6、至少一个传感器、数模转换器7、模数转换器8、直接数字式频率合成器9及通道切换装置10，所述电源板5为整个系统架构供电，所述传感器采集当前环境的温湿度，所述数模转换器7和所述模数转换器8对测试底板1的信号进行数模和模数转换，所述直接数字式频率合成器9为所述高阻抗信号输入测试板2提供交流源，所述通道切换装置10实现在直流阻抗测量通道和交流阻抗测量通道之间切换。所述测试底板1还连接有计算机11，所述计算机11与所述系统架构相适配的机械装置相匹配连接。具体地，所述计算机11与外围的显示设备12、控制面板13连接，控制面板13再与机械执行单元14连接。在本实施例中，如图2所示，所述高阻抗信号输入测试板2包括AC激励源转换器21、DC激励源转换器22、信号匹配通道切换器23、跨导分流器24、控制总线25、电流取样电阻、带通滤波器26和24位模拟数字转换器27，跨导分流器一端与电流取样电阻、带通滤波器26和24位模拟数字转换器27构成反馈回路，一端与待测产品相连接。信号匹配通道切换器23则用于在AC激励源转换器21和DC激励源转换器22之间切换。在本实施例中，所述跨导分流器24为型号为ADA4530-1飞安级输入偏置电流静电计。另外，AC激励源转换器21的型号为ADuM4190；DC激励源转换器22由三个器件组成，该三个器件的型号分别为AD5663BRMZ和ADA4522-2和OPA2277UA；信号匹配通道切换器23的型号为ADG1612BCPZ；带通滤波器26的型号为AD8422BRMZ；24位模拟数字转换器27的型号为AD7175-2BRUZ。具体地，所述屏蔽罩4为EMI屏蔽盒。所述EMI屏蔽盒连接有电压源实现电磁屏蔽。所述传感器包括温度传感器和湿度传感器。所述电源板5提供单电源输入、双电源输出的隔离电源。具体地，其选自±12V、500mA输出的隔离电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压器件超高阻抗的高精度测量系统架构，其特征在于：该架构包括隔离耦合连接的测试底板（1）和高阻抗信号输入测试板（2），所述测试底板（1）为整个架构的基础板，所述高阻抗信号输入测试板（2）通过测试转接板（3）与待测产品连接，所述测试转接板（3）与待测产品连接的部分的外围设置有屏蔽罩（4），所述测试底板（1）上架设有电源板（5）、微处理器（6）、至少一个传感器、数模转换器（7）、模数转换器（8）、直接数字式频率合成器（9）及通道切换装置（10），所述电源板（5）为整个系统架构供电，所述传感器采集当前环境的温湿度，所述数模转换器（7）和所述模数转换器（8）对测试底板（1）的信号进行数模和模数转换，所述直接数字式频率合成器（9）为所述高阻抗信号输入测试板（2）提供交流源，所述通道切换装置（10）实现在直流阻抗测量通道和交流阻抗测量通道之间切换。/n

【技术特征摘要】
1.一种低压器件超高阻抗的高精度测量系统架构，其特征在于：该架构包括隔离耦合连接的测试底板（1）和高阻抗信号输入测试板（2），所述测试底板（1）为整个架构的基础板，所述高阻抗信号输入测试板（2）通过测试转接板（3）与待测产品连接，所述测试转接板（3）与待测产品连接的部分的外围设置有屏蔽罩（4），所述测试底板（1）上架设有电源板（5）、微处理器（6）、至少一个传感器、数模转换器（7）、模数转换器（8）、直接数字式频率合成器（9）及通道切换装置（10），所述电源板（5）为整个系统架构供电，所述传感器采集当前环境的温湿度，所述数模转换器（7）和所述模数转换器（8）对测试底板（1）的信号进行数模和模数转换，所述直接数字式频率合成器（9）为所述高阻抗信号输入测试板（2）提供交流源，所述通道切换装置（10）实现在直流阻抗测量通道和交流阻抗测量通道之间切换。


2.根据权利要求1所述的低压器件超高阻抗的高精度测量系统架构，其特征在于：所述测试底板（1）还连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海来，梁品聪，孔祥儒，龙元华，
申请(专利权)人：珠海市运泰利自动化设备有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44