單節點採樣的伏安特性數位化測量電路的製作方法
2024-01-29 09:41:15
專利名稱：單節點採樣的伏安特性數位化測量電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種簡單實用的伏安特性測量電路，一種電工電子測量設備中使用的方法和電路。
背景技術：
我們知道，一個元件或網絡之端電壓與端電流的關係曲線稱為伏安特性曲線，簡稱伏安特性。電晶體特性圖示儀、網絡分析儀、美國HUNTRON公司名為Tracker的在線測試儀器都是用來得到伏安特性或伏安特性曲線以完成各種測試任務的設備。它們的測量方法都基於附圖1所示的原理性電路，其特徵是必須測得電流、電壓兩種參量，且往往要在測量迴路的兩個節點N1、N2上採樣。新一代的數位化儀表也未脫離這種兩節點、兩參量的模式，只不過是對它們進行了數位化而已。而對元器件數量和耗電很計較的手持式袖珍儀表需要更簡單的電路。
發明內容
本發明的目的在於提供一種更簡單的伏安特性的數位化測量電路，以滿足上述要求。
本發明的伏安特性測量電路包括數模變換器(D/A變換器)、激勵放大器、限流電阻、測試插座、採樣放大器、模數變換器(A/D變換器)、單片微處理機(MCU)。在附圖2中，D/A變換器1的輸出與激勵放大器2的輸入相連，激勵放大器2的輸出與限流電阻3的一端相連，限流電阻3的另一端連到測試插座4的一個端子上，測試插座4的這個端子也與採樣放大器5的輸入相連；測試插座4的另外一個端子則連到電路的公共端(接地端)；採樣放大器5的輸出與A/D變換器6的輸入相連，A/D變換器6的數據輸出與單片微處理機7的數據輸入口相連；D/A變換器1的輸入與單片微處理機7的數據輸出口相連。這個電路的狀態、數據採集、數據處理均受常駐單片微處理機7的嵌入式軟體控制。系統加電並初始化後，將被測元件或網絡的兩端分別連到測試插座4的兩個端子上，在軟體作用下就可得到被測元件或網絡的伏安特性，以數字或圖形顯示出來。
本發明的特徵是單一節點採樣、單一參數測量，即只需採集被測元件或網絡的端電壓，而無須採集端電流，用於伏安特性的數位化測量，電路結構簡單。實驗證明，它很實用，有足夠的精度保證。
圖1是已知的原理性伏安特性測量電路圖；圖2是本發明的基本電路結構圖；圖3是本發明的實施例電原理圖。
典型實施例下面結合附圖進一步說明。
在附圖2中，單片微處理機7在其內駐程序的控制下將激勵信號的數字量輸出至D/A變換器1的數據輸入口，D/A變換器1將其變換為模擬激勵信號，激勵放大器2將模擬激勵信號放大後經限流電阻3加到測試插座4上，與測試插座4相連的被測元件或網絡則可得到激勵信號的激勵而產生響應電壓，採樣放大器5將此響應電壓採集處理後送到A/D變換器6的模擬量輸入端，經A/D變換器6變換後輸出的數字量將由單片微處理機7進行處理，完成伏安特性的測量。
附圖3是一個實施例本發明成功應用在圖形顯示的數字萬用表中(尚未公布)。附圖3所示，該儀表的兩個新功能電晶體特性圖示功能和節點特徵圖示功能，都使用本發明來測量伏安特性，只不過為電晶體基極激勵和多量程測量的需求作了一些擴展。附圖3中出現了第二個激勵放大器和第二個D/A變換器(D/A和A/D均在MCU中)、兩種測試插座、多個限流電阻、量程分壓器和多個切換開關。其中，與DAC0相關的激勵放大器1是電晶體測試的集電極激勵源和節點測試的高電平激勵源；與DAC1相關的激勵放大器2是電晶體測試的基極激勵源和節點測試的低電平激勵源RC1～RC5是電晶體測試的集電極限流電阻，RB1是基極限流電阻RN1～RN5是節點測試的限流電阻；RV1～RV3是兩種功能共用的量程分壓電阻SC1、SC2是聯動開關的一段，用於電晶體測試功能，前者切換限流電阻，後者切換量程分壓；類似的SN1、SN2是另一段，用於節點測試功能。附圖3與附圖2對比，雖然多了一些元件，其實是對附圖2電路形式的擴展，本發明的原理形態就在其中。在附圖3中，若對某個量程的具體選擇勾畫出來並將其中的開關用線條直連就是本發明的電路。顯然，仍然是在單一節點N上取樣，僅對被測對象端電壓單一參數的採集。
權利要求
1.伏安特性數位化測量電路包括數模變換器(D/A)、激勵放大器、限流電阻、測試插座、採樣放大器、模數變換器(A/D)、單片微處理機(MCU)。數模變換器的輸出與激勵放大器的輸入相連，激勵放大器的輸出與限流電阻的一端相連，限流電阻的另一端連到測試插座的一個端子上，測試插座的這個端子也與採樣放大器的輸入相連；測試插座的另外一個端子則連到電路的公共端(接地端)；採樣放大器的輸出與模數變換器的輸入相連，模數變換器的數據輸出與單片微處理機的數據輸入口相連；數模變換器的輸入與單片微處理機的數據輸出口相連。電路的狀態、數據採集、數據處理均受常駐單片微處理機的嵌入式軟體控制。其特徵在於，除公共端相連外採樣放大器的輸入只需連到測試插座另一端，即僅對電路的一個節點進行採樣連接。
2.按權力要求1所述的電路其特徵在於，所述的電路用來實現被測元件或網絡伏安特性的測量。電路中的單片微處理機(MCU)在其內駐軟體作用下初始化後進入測量循環程序，將被測元件或網絡的兩端分別連到測試插座的兩個端子上，在軟體作用下就可得到被測元件或網絡的伏安特性，按具體要求以數字或圖形顯示出來。
3.按權力要求1所述的電路其特徵在於，所述的電路只採集被測端的電壓，無需對被測端的電流採集或變換採集。
全文摘要
一種單一節點採樣，只需採集端電壓，而無須採集或變換採集端電流，用於伏安特性測量的數位化測量電路。一種結構簡單的電路形式。
文檔編號G01R31/26GK1532555SQ0311405
公開日2004年9月29日 申請日期2003年3月24日 優先權日2003年3月24日
發明者張文, 張 文 申請人:張文, 張 文