[發明專利]用于測量在電子元件上的電壓的至少一個值的裝置

有效

• 申請號: 200980134044.0
• 申請日: 2009-08-12
• 公開（公告）號: CN102138078A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: R·黑弗舍爾
• 申請（專利權）人: 倫福德電子有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01R19/25
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明涉及用于測量在電子元件上的電壓的至少一個值的裝置。此外，本發明涉及用于采樣出現在電子元件上的信號沿的至少一個值的方法。

背景技術

存在各種測量電感值/電容值的方法。特別地，考慮到微處理器測量系統用于小的電感值/電容值和必要時大量的測量通道時存在一系列的缺點。一方面，大量的模擬構件導致高的空間需求和高成本。另一方面，這類測量系統對于環境影響敏感，例如，溫度變化。此外，以微處理器來實現成本過高。

用于獲取電感和電容的典型的測量原理是，對于電流-或電壓變化曲線中的充電-或放電曲線，測量達到閾值的時間。缺點在于，測量小的電感值和電壓值是困難的。此外，缺點還在于，閾值開關的公差嚴重影響測量結果。最后缺點在于，在時間常數小的情況下，測量范圍受計時器的分辨率所限制。

另一方法是，調節諧振頻率，以便由此獲得電感或電容。該方法也適用于小的電感值/電容值。缺點在于，一方面，需要公差低的組件，另一方面，由于掃頻(frequency?sweep)的時間，測量的持續時間相對較長。

如果電子元件具有較小的電容或電感，則出現的信號沿，例如，在電子元件的階躍響應的情況下出現的信號沿，能夠非常陡峭。然而，為了測量這樣的快速的電信號沿的至少一個值，通常需要相對較貴的高速模數轉換器。

發明內容

在此技術背景下，構成本發明基礎的任務是，對于較快的信號沿也能夠通過相對成本較低的并且被簡單地構造的裝置來測量在電子元件上的的電壓的至少一個值。

依據本發明，通過根據權利要求1所述的裝置和根據權利要求11所述的方法來解決該任務。在從屬權利要求中給出了本發明的優選的改進方案。

依據本發明的、用于測量在電子元件上的電壓的至少一個值的裝置具有能夠給出第一開關信號的第一信號發生器、與所述第一信號發生器耦合的第一開關，其能夠借助于所述第一開關信號開關，其中電子元件與所述第一開關串聯，并且能夠借助于所述第一開關與電源耦合，所述裝置還具有能夠給出第二開關信號的第二信號發生器、與所述第二信號發生器耦合的第二開關，其能夠借助于所述第二開關信號開關，所述裝置還具有電容式存儲器，其能夠與第二開關串聯，并且能夠借助于所述第二開關與所述電子元件并聯或與由所述電子元件和第一開關所形成的串聯電路并聯，所述裝置還具有模數轉換器，其能夠與所述電容式存儲器并聯。

如果第一開關在第一時間點上閉合，則借助于電源向電子元件提供電壓和/或向電子元件輸送電流，其優選地首先導致電子元件的暫態過程，尤其導致電子元件的階躍響應，該暫態過程在一定時間后過渡至穩定或準穩定狀態。如果第一開關在較晚的第二開關時間點上斷開，則電子元件突然與電壓源和/或電流源分離，其優選地同樣導致電子元件的暫態過程，尤其導致電子元件的階躍響應。每個暫態過程通常引起在電子元件上的電壓改變的后果，其中可從在電子元件上的電壓在各個暫態過程期間的時間變化曲線推斷電子元件的電氣特性。

然而，在第二開關閉合的狀態下，在電子元件上的電壓也存在于電容式存儲器上。在此，優選地選擇如此小的該電容式存儲器的電容，以便電容式存儲器在這樣的暫態過程期間盡可能少地影響在電子元件上的電壓變化曲線，或在所期望的測量精確度的范圍內不可測量地影響在電子元件上的電壓變化曲線。如果目前在測量時間點上第二開關斷開，則在電容式存儲器上的電壓由該電容式存儲器保持足夠長的持續時間，以便模數轉換器能夠獲取該電壓，并且轉換為數字信號。

如果已知在第一開關時間點和測量時間點之間的時間差和/或在第二開關時間點和測量時間點之間的時間差，則借助于模數轉換器來獲取并且數字化在暫態過程開始之后的一個已知時間點上的在電子元件上的電壓是可能的。優選地，該時間差是如此微小的，以便在由第一開關閉合引起的在電子元件上的暫態過程在測量精確度范圍內衰減之前，斷開第二開關。

因為能夠通過相對簡單的裝置以高精確度生成在兩個開關信號之間的短暫的時間差，依據本發明的裝置能夠相對成本較低地并且構造簡單地實現。在此，該模數轉換器在其快速性方面不必跟從暫態過程并且能夠與之相比較慢地工作。優選地，電容式存儲器的特性與模數轉換器的快速性相匹配，由此該電容式存儲器在測量精確度范圍內保持在其上的電壓，直到該模數轉換器已經執行該電壓的獲取和數字化。