一种基于电流反馈测量毫欧级电阻的测量装置及测量方法与流程

本发明应用于直流电阻测量的,特别涉及一种基于电流反馈测量毫欧级电阻的测量装置及测量方法。

背景技术：

1、直流电阻测量是电气检测领域的核心测试项目，广泛应用于电力、电子制造等多个场景，检查导电回路是否存在短路、开路或接错线问题,验证绕组焊接点、引线连接处的可靠性，排查分接开关接触不良隐患,核对绕组导线规格是否符合设计要求，监测设备长期运行的性能变化。由于现阶段的测试生产中对毫欧级测试精度要求较高，要实现一机多通道的测试，那么现阶段的常规方案就不能满足要求。现阶段为了满足测试需要从两方面去考虑，一方面需要同步实现8个通道的并行测试，并保证多通道之间数据的一致性和测量结果的准确性，并且测试的设备的内部空间有限，空间不足于放置多台测试仪表；另一方面出于成本的考虑，仪器仪表的成本相对高，单套价格通常是单套集成板卡的5倍以上。

2、当前行业内需要实现毫欧级电阻的测量，通常是使用专业的仪器仪表进行测量，最常用的测量仪器是keysight的型号34470a，这是一款7位半的数字万用表。作为标准仪器，在测试验证阶段，工程师也常常是用34470a这台万用表用来校准其他板卡的精度。 现阶段技术使用台式数字万用表针对毫欧级电阻测量的缺点，从两方面来分析，一方面是测量功能上：主要体现在测量过程中无法直接监测产品测试过程中的通断以及接触状态和测试过程中测试电流的监测，无法对于实际生产中出现的异常问题分析做到精准定位，提高生产效率和产品测试良率。另一方面是在多通道并行测试的可行性上：台式数字万用表的整体尺寸较大，需要占用大量空间，测试设备的空间有限，无法安装多台数字万用表。以此同时，由于测量回路需要涉及到多个信号的通断切换，即使使用台式数字万用表，仍然要设计切换继电器板，原本台式数字万用表的采购成本就不低，增加外部切换的电路板，成本上也是只增不减。

3、如公开号为cn107992387a的中国专利公开了一种服务器系统下单体硬盘功耗测试方法，在测量过程中无法直接监测产品测试过程中的通断以及接触状态和测试过程中测试电流的监测。因此有必要提供一种基于电流反馈测量毫欧级电阻的测量装置及测量方法，成本低，满足测试的高精度应用需求，实现多通道并行测试，有利于提高测试效率，实时监测测试状态。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种基于电流反馈测量毫欧级电阻的测量装置及测量方法，成本低，满足测试的高精度应用需求，实现多通道并行测试，有利于提高测试效率，实时监测测试状态。

2、本发明所采用的技术方案是：本发明包括核心控制板和信号处理模数转换板，所述核心控制板经所述信号处理模数转换板与恒流源模块连接，所述恒流源模块经继电器板接入待测产品，所述恒流源模块包括运算放大器模组和仪表放大器，所述待测产品通过切换所述继电器板接入测量回路，所述恒流源模块设定输出恒定的电流i_set，当恒定的电流流过所述待测产品，所述待测产品的两端产生电压压降，所述待测产品的两端电压分别接入到所述运算放大器模组的输入端，所述仪表放大器的放大倍数gain，所述仪表放大器将放大之前的信号接入所述信号处理模数转换板的测量输入端，所述核心控制板控制所述信号处理模数转换板获取到测量电压数据，测量到vout电压，所述待测产品的电阻rtest=vout/gain/i_set。

3、由上述方案可见，所述恒流源模块用于产生恒定的电流，且该电流可调，根据电路设计中的rset电阻，以及通过设置vset引脚，根据计算公式iout=vset/rset可以输出恒定的电流iout。恒定的电流会通过开关的切换流入待测产品，然后在待测产品两端会有电压，通过测量待测产品两端电压压差vout，电压压差经过信号放大之后，再给到信号处理模数转换板进行测量，最终通过核心控制板计算得到待测产品的电阻阻值rtest。本技术能够实现毫欧电阻的高精度测量，在测试毫欧电阻方面能够对标七位半的标准仪器万用表，从而实现测试上可以平行替代仪器仪表，可以实现多通道并行测试，可适用于微小电阻5mr~100r范围的阻抗测量应用，有利于提高测试效率，可以实时监测测试状态，易于产品不良品分析，单套测试板卡成本相对标准仪器，降本80%以上，更新迭代快，可以根据测试特定功能要求进行升级迭代。

4、一个优选方案是，所述基于电流反馈测量毫欧级电阻的测量装置还包括模块信号切换板，所述信号处理模数转换板经所述模块信号切换板与所述恒流源模块连接。

5、一个优选方案是，所述恒流源模块包括电源供电电路和电子开关切换电路，所述电源供电电路包括稳压器，所述电子开关切换电路包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器，所述运算放大器模组包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第二继电器、所述第三继电器均与所述第一运算放大器和所述第二运算放大器连接，所述稳压器经第五继电器接入所述第一运算放大器和所述第二运算放大器，所述第一运算放大器的输出端和所述第二运算放大器的输出端均与所述第四继电器连接，所述第四继电器经所述仪表放大器与所述第一继电器连接，所述第二运算放大器连接有可编程电流源，所述可编程电流源连接有电阻。

6、一个优选方案是，所述继电器板包括第五继电器、第六继电器、第七继电器、第八继电器，所述待测产品经所述第五继电器、所述第六继电器、所述第七继电器、所述第八继电器接入所述第二继电器、所述第三继电器。‌

7、一个优选方案是，所述测量方法包括以下步骤：

8、步骤1、将所述第五继电器、所述第六继电器、所述第七继电器、所述第八继电器闭合，所述待测产品的信号经过电子开关接到所述第二继电器、所述第三继电器；

9、步骤2、将所述第二继电器、所述第三继电器闭合，将总线信号force_p_bus/force_n_bus/sense_p_bus/sense_n_bus连接到所述恒流源模块的输入端；

10、步骤3、设置所述可编程电流源的set引脚5的电压为v_set=20mv,所述电阻为电流的r_set电阻，所述电阻为r_set=1r，通过公式计算，i_set = v_set/r_set=20mv/1r=20ma；

11、步骤4、将所述第五继电器闭合，所述稳压器输出1.8v的电压，电源流经force_p_bus，然后流经所述待测产品，并从force_n_bus出来，最后流入可编程电流源u作为电源芯片的供电，由于步骤3已经设置工作电流为20ma,流过所述待测产品两端的电流会force_p_bus流入，从force_n_bus出来；

12、步骤5、四线测试方法是电流回路和电压测量回路分开，sense_p_bus和sense_n_bus直接测量所述待测产品两端的电压，两端的电压经过所述第一运算放大器和所述第二运算放大器，然后输入到所述第四继电器的引脚上，网络信号定义为cc_sense_measure_p_r和cc_sense_measure_n_r；

13、步骤6、将所述第四继电器的使能脚bit2置1为高电平，通道选择端口a0对应bit3置0为低电平，bit3置0为低电平，经过所述第四继电器之后，信号来到所述仪表放大器的差分输入端，所述仪表放大器进行信号处理并将信号进行放大gain=100倍；

14、步骤7、将所述第一继电器闭合，采样电阻的两端电压经过所述仪表放大器后，经过所述第一继电器之后，进入到所述信号处理模数转换板进行测量其电压为v1，计算出测试回路上实际的电流大小，i_current = v1/r/gain=v1/10mr/100；

15、步骤8 、将所述第四继电器的使能脚bit2置1为高电平，通道选择端口a0对应的bit3置1为高电平，bit3置0为低电平，所述待测产品两端的压降，经过所述第一运算放大器和所述第二运算放大器来到所述第四继电器的输入端；

16、其网络信号定义为cc_sense_measure_p_r和cc_sense_measure_n_r，并且经过所述第四继电器之后，信号来到所述仪表放大器的差分输入端，所述仪表放大器进行信号处理并将信号进行放大gain=100倍；

17、步骤9、将所述第一继电器闭合，所述待测产品的两端电压经过所述仪表放大器后输出所述第四继电器的信号，则经过所述第一继电器之后会进入到所述信号处理模数转换板进行测量其电压为v2，计算出所述待测产品的阻抗，r_dut = v2/i/gain=v2/i_current/100。