[發(fā)明專(zhuān)利]瞬態(tài)電阻值測(cè)量電路和高速瞬斷測(cè)試儀

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811078809.0
• 申請(qǐng)日: 2018-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108918974A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 農(nóng)冠勇;魏武
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣州賽寶計(jì)量檢測(cè)中心服務(wù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R27/14
• 分類(lèi)號(hào): G01R27/14;G01R31/02
• 代理公司: 北京市隆安律師事務(wù)所 11323
• 代理人: 付建軍

本發(fā)明公開(kāi)了一種瞬態(tài)電阻值測(cè)量電路和高速瞬斷測(cè)試儀，所述瞬態(tài)電阻值測(cè)量電路包括基準(zhǔn)電壓源、限流電阻、放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述限流電阻的一端連接所述基準(zhǔn)電壓源，另一端連接被測(cè)電阻的一端，所述被測(cè)電阻的另一端接地；所述放大器與所述被測(cè)電阻的所述一端連接，用于放大所述被測(cè)電阻上產(chǎn)生的電壓；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述放大器的輸出端連接，用于將所述放大器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。本發(fā)明能夠?qū)Χ虝r(shí)瞬態(tài)變化的電阻信號(hào)進(jìn)行高速捕捉和準(zhǔn)確測(cè)量，具有速度快準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儀器檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種瞬態(tài)電阻值測(cè)量電路和高速瞬斷測(cè)試儀。

背景技術(shù)

導(dǎo)通瞬斷測(cè)試儀是一種精密測(cè)量?jī)x器，用來(lái)監(jiān)測(cè)電連接器連接線(xiàn)束及互相連接的元器件在振動(dòng)、沖擊、碰撞等動(dòng)載荷環(huán)境試驗(yàn)時(shí)是否會(huì)突然發(fā)生瞬間斷路的現(xiàn)象，同時(shí)檢測(cè)發(fā)生瞬斷的位置和時(shí)間，用于判定線(xiàn)束和連接器等元件在動(dòng)態(tài)使用過(guò)程中的接觸可靠性。

瞬斷的發(fā)生實(shí)際是連接器在動(dòng)態(tài)環(huán)境下接觸電阻的變化，接觸電阻的變化有明顯斷路、時(shí)通時(shí)斷、接觸電阻穩(wěn)定增大、接觸電阻無(wú)規(guī)律增大、接觸電阻周期變化、接觸電阻瞬間變化等，這幾種接觸電阻變化有的已經(jīng)屬于不可靠連接，因此判定瞬斷現(xiàn)象是否發(fā)生，實(shí)際上就是測(cè)量接觸電阻的瞬態(tài)量值和瞬變時(shí)間是否超過(guò)規(guī)定值。

現(xiàn)有的用于瞬斷測(cè)試儀的瞬態(tài)電阻測(cè)量方法是恒流源電阻測(cè)量法。根據(jù)歐姆定律R＝U/I，在被測(cè)電阻上施加恒定的電流，測(cè)量被測(cè)電阻的電壓值，就可以計(jì)算出被測(cè)電阻上的電阻值，圖1為現(xiàn)有技術(shù)的恒流法實(shí)現(xiàn)的電阻測(cè)量原理圖，其中，R1為被測(cè)瞬斷電阻，Vo為瞬斷電阻R1上的電壓降，I為流入瞬斷電阻的電流。

這種電路的電壓輸出與電阻的阻值呈線(xiàn)性關(guān)系，測(cè)量精度高，非常適合在高精度電阻測(cè)量的應(yīng)用場(chǎng)合。這種電路的缺點(diǎn)在于電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同時(shí)因?yàn)楹懔髟措娐繁旧淼呢?fù)載特性，恒流源在負(fù)載變化時(shí)電流會(huì)產(chǎn)生變化，要達(dá)到電流穩(wěn)定需要一定振蕩調(diào)整的時(shí)間。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的恒流源電阻測(cè)量法的說(shuō)明圖，其中的(a)為恒流電路原理圖，(b)為恒流源在被測(cè)電阻突然變化時(shí)產(chǎn)生的電流瞬態(tài)響應(yīng)過(guò)程。在圖2(a)所示的恒流電路中，Vref為參考電源，C_f為外部線(xiàn)路的分布電容，C_i為晶體管分布電容，Rs為恒流采樣電阻，R1為被測(cè)電阻。在圖2(b)中，I為流入被測(cè)電阻的電流，Ts為恒流動(dòng)態(tài)穩(wěn)定時(shí)間。由于存在外部線(xiàn)路的分布電容及晶體管分布電容，這個(gè)電流瞬態(tài)響應(yīng)過(guò)程中，電流的大小不能確定，被測(cè)電阻上的電壓沒(méi)有正確反應(yīng)電阻準(zhǔn)確值，導(dǎo)致電阻測(cè)量出現(xiàn)較大的誤差。

高速瞬斷測(cè)試儀主要測(cè)量短時(shí)瞬態(tài)變化的電阻值，通過(guò)測(cè)量瞬態(tài)電阻值來(lái)判斷是否達(dá)到瞬斷條件，要求在瞬態(tài)電阻時(shí)間測(cè)量分辨率達(dá)到0.1μs級(jí)別的同時(shí)，又要保持電阻測(cè)量的精度，因此要求恒流電流的最小穩(wěn)定時(shí)間在0.1μs以?xún)?nèi)。

而如圖2所示，在被測(cè)電阻R1突然快速變化的過(guò)程中，恒流源電流失去穩(wěn)定，反饋回路與恒流基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生不平衡的偏差信號(hào)，運(yùn)算放大器輸出調(diào)節(jié)電壓，試圖使輸出電流保持穩(wěn)定，從而使電路進(jìn)入阻尼振蕩調(diào)節(jié)過(guò)程；由于功率晶體管輸入電容、分布電容、反饋電容、運(yùn)放輸出電阻等影響，這些因素都會(huì)使恒流源的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間降低，阻尼振蕩時(shí)間變長(zhǎng)。

如典型MOS管的輸入電容Ci的容量大約為1000pF左右，典型運(yùn)算放大器輸出阻抗在50～200Ω左右，它的時(shí)間常數(shù)T＝RC＝50×10-9＝0.05μs，在一個(gè)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定過(guò)程中最少要5個(gè)以上周期的調(diào)整時(shí)間才能穩(wěn)定下來(lái)。這個(gè)時(shí)間遠(yuǎn)超過(guò)0.1μs，且不包括電源紋波、分布電容、運(yùn)放的帶寬、反饋時(shí)間等在內(nèi)的影響，實(shí)際還需要更長(zhǎng)的穩(wěn)定時(shí)間。因此恒流源電阻測(cè)量法不適合作為高速瞬斷測(cè)試儀的瞬態(tài)電阻測(cè)量方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的恒流源電阻測(cè)量法存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種瞬態(tài)電阻值測(cè)量電路和高速瞬斷測(cè)試儀，能夠?qū)Χ虝r(shí)瞬態(tài)變化的電阻信號(hào)進(jìn)行高速捕捉和準(zhǔn)確測(cè)量，速度快、準(zhǔn)確度高。