連續(xù)斷開感測引線檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開了一種連續(xù)斷開感測引線檢測系統(tǒng)（“CBSLDS”），用于與開爾文連接受測器件（“DUT”）、電源、和配置成提供周期性激發(fā)電壓的檢測系統(tǒng)激發(fā)器一起使用。該CBSLDS被配置成在與DUT信號通信的第一感測引線、第二感測引線或兩者中檢測不連通性。該CBSLDS包括第一變壓器、第二變壓器、第一DC阻斷器、第二DC阻斷器、第一檢測模塊、和第二檢測模塊。
【專利說明】連續(xù)斷開感測引線檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型一般涉及電路測試系統(tǒng)，尤其涉及開爾文（Kelvin)感測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 開爾文連接(也稱為"開爾文感測"、"四端子感測"、"四線感測"或"四點探針"）經(jīng) 常被用在精密儀器應(yīng)用中以消除電極阻抗對測量保真度的影響。一般說來，開爾文連接是 利用單獨的載流和電壓感測電極對來作出比傳統(tǒng)雙端子感測技術(shù)更精確的測量的電阻抗 測量技術(shù)。
[0003] 作為一個例子，如圖1所示，如果用戶希望測量與歐姆表100相差相當(dāng)遠距離的某 個部件的電阻，則這種情形會產(chǎn)生問題，因為歐姆表1〇〇測量電路環(huán)路102中的所有電阻， 包括將歐姆表100與正在測量的部件R Subjec;tl〇8 (也稱為"受測器件"或"DUT"）連接的導(dǎo)線 (即，從歐姆表100到部件的電極)的電阻RWi, el〇4和106(也稱為強制引線電阻、強制引線阻 抗、電極阻抗、或阻抗U。換句話說，歐姆表100測量的電阻等于電阻tW e104、RSubjeet108、 和RWi,e106的組合。
[0004] 在這個例子中，導(dǎo)線電阻可能很小(每數(shù)百英尺只有幾歐姆，主要取決于導(dǎo)線的規(guī) 格(尺寸)），但如果連接導(dǎo)線(也稱為電極或強制引線）110和112很長和/或要測量的部件 R Subjertl〇8具有很小電阻，則導(dǎo)線電阻RWiMl〇4和RWiM106引入的測量誤差可能是相當(dāng)大的。
[0005] 類似地，如果取代歐姆表106,用戶利用電源(未示出)和電壓表(未示出）來測量電 阻1^104、1^_108、和1^106的組合兩端的電壓（￥-114)，貝1]測量電壓￥^_ (1114包 括導(dǎo)致測量電壓VMeasured114的電壓誤差的強制引線阻抗RWiie104和R Wiie106兩端的電壓降。
[0006] 開爾文感測技術(shù)通過利用將四個端子與DUT連接的電流表和電壓表消除了這些 問題。由于電阻等于電壓除以電流，所以DUT的電阻可以通過測量流過它的電流和跨過它 的電壓降來確定。轉(zhuǎn)到圖2,圖中示出了典型的已知開爾文連接。在這個例子中，儀器200 被顯示成包括電源202、電流表204、和測量DUT208兩端的測量電壓V Measmed206的電壓表(未 示出）。儀器200經(jīng)由一對強制引線210和212 (S卩，導(dǎo)線或電極)和感測引線（S卩，也是導(dǎo)線 或電極)214和216與DUT208連接。強制引線210和212包括顯示成R FOTee218和220的強 制阻抗（即，導(dǎo)線電阻)。在這個例子中，信號路徑210和212被稱為強制引線，因為它們是 強制電流222從電源202流到DUT又流回到電源202的信號路徑，其中強制電流222由電 源202產(chǎn)生。強制引線210和212也可以可交換地稱為導(dǎo)線或電極。信號路徑214和216 被稱為感測引線，因為它們是電壓表(未示出）用于感測（即，測量）DUT280兩端的測量電壓 的信號路徑。與強制引線類似，感測引線214和216也可以可交換地稱為導(dǎo)線或電極。
[0007] 在一個操作例子中，儀器200利用電源202產(chǎn)生引向DUT208的強制電流222。強 制電流222在電路中的所有點上都是相同的，因為這是串聯(lián)環(huán)路。由于測量電壓V Mea_d206 是DUT208兩端的，所以這種做法省去了測量強制阻抗RFOTee218和220兩端的任何電壓降， 沒有強制引線阻抗R F_e218和220引入的任何誤差地得出測量電壓VMeasured206。
[0008] 不幸的是，利用已知開爾文連接配置作出測量帶來的問題是保證感測引線適當(dāng)?shù)?與DUT連接。這在復(fù)雜自動測試系統(tǒng)或利用帶有易偶爾出現(xiàn)接觸不良的連接器或彈簧針的 附件的系統(tǒng)中是特別令人擔(dān)心的。由于DUT電壓一般是未知的，所以不能可靠性地從感測 引線電壓測量值中推斷感測引線連通性。
[0009] 已經(jīng)有一些已知嘗試想解決這個問題。一種做法是強制DC電流進入測量測試儀 器中的感測引線電壓的差分放大器的求和結(jié)點中。根據(jù)出現(xiàn)在差分放大器的輸出端上的所 得電壓的測量值，可以推斷開路感測引線(之一或兩者)，其中術(shù)語"開路感測引線"或"開 路感測引線狀況"一般指斷開或不連續(xù)感測引線。但是，這種方案只在DUT上沒有電壓的 時候工作，因此在檢測過程中必須禁用測試儀器中的電源。這意味著使用這種做法不能在 整個測試過程中連續(xù)地核實連通性，而只能在開始之前或在測試期間禁用電源的特定時間 上。美國加利福尼亞州圣克拉拉安捷倫科技公司（Agilent Technologies, Inc.，of Santa Clara, California)生產(chǎn)的66300系列電源利用了這種做法。
[0010] 在另一種做法中，系統(tǒng)通過每個感測和強制引線對發(fā)送變壓器耦合方形電流脈沖 (由微處理器根據(jù)用戶請求生成)，并將每個導(dǎo)線對兩端的電壓響應(yīng)與閾值相比較。但是，與 上述的做法類似，這種做法不允許連續(xù)檢測開路感測引導(dǎo)狀況。此外，這種做法可能易于在 DUT電壓，測量的感測電壓(尤其當(dāng)強制引線、感測引線、或兩者都很長時)，或兩者中產(chǎn)生可 觀察的脈沖。另外，這種做法在一般由強制引線電流迅速變化引起的巧合大瞬時強制引線 電壓的情況下，可能對假陽性和假陰性事件檢測敏感。頒發(fā)給Fasnacht等人的發(fā)明名稱為 "Test Contact Connection Checking Method and Circuit (測試觸點連接檢驗方法及電 路)"的美國專利第5, 886, 530號利用了這種做法。
[0011] 在 申請人:為 Schwartz 的發(fā)明名稱為 "High Current Kelvin Cnnection and Contact Resistance (大電流開爾文連接和接觸電阻)"的美國專利申請第2011/0309847 中描述了另外一種做法。在這種做法中，系統(tǒng)利用通過方波電壓源(在推挽安排中）激發(fā)的 中心抽頭變壓器強制電流通過一對連線以核實連通性。使用正在作出接觸電阻測量時閉合 的開關(guān)將連線與變壓器耦合。變壓器的初級是中心抽頭的，并測量通過這個共有的中心抽 頭的電流，這使得可以推斷接觸電阻。與上述的做法一樣，這種方案不允許在測試期間檢測 開路感測狀況，因為系統(tǒng)有可能中斷測試激發(fā)、測量、或兩者。
[0012] 這樣，在技術(shù)上需要允許在開爾文連接儀器中作出連續(xù)斷開感測引導(dǎo)檢測的系 統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本文公開了一種連續(xù)斷開感測引線檢測系統(tǒng)("085〇^")，用于與開爾文連接受測 器件("DUT")、電源、和配置成提供周期性激發(fā)電壓的檢測系統(tǒng)激發(fā)器一起使用。該CBSLDS 被配置成在與DUT信號通信的第一感測引線、第二感測引線、或兩者中檢測不連通性。
[0014] 該CBSLDS包括第一變壓器、第二變壓器、第一 DC阻斷器、第二DC阻斷器、第一檢 測模塊、第二檢測模塊。第一變壓器與DUT和檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信，以及第二變壓器與 DUT和檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信。第一 DC阻斷器與第一變壓器和DUT信號通信，以及第二 DC阻斷器與第二變壓器和DUT信號通信。第一檢測模塊與第一變壓器和檢測系統(tǒng)激發(fā)器信 號通信，以及第二檢測模塊與DUT和檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信。
[0015] 第一檢測模塊被配置成濾波來自第一變壓器的第一反射電壓信號，將第一反射電 壓信號與預(yù)定閾值電壓信號相比較，以及響應(yīng)第一反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號的比 較確定第一感測引線中的不連通性。類似地，第二檢測模塊被配置成濾波來自第二變壓器 的第二反射電壓信號，將第二反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號相比較，以及響應(yīng)第二反 射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號的比較確定第二感測引線中的不連通性。
[0016] 在一個操作例子中，該CBSLDS執(zhí)行包括如下步驟的方法：將周期性激發(fā)電壓信號 注入第一變壓器和第二變壓器兩者中，其中該周期性激發(fā)電壓信號具有激發(fā)周期；以及接 收來自第一變壓器的第一反射電壓信號和來自第二變壓器的第二反射電壓信號。該方法進 一步包括將第一反射電壓信號和第二反射電壓信號兩者與預(yù)定閾值電壓信號相比較。此 夕卜，該方法還包括響應(yīng)第一反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號的比較確定第一感測引線中 的不連通性，和響應(yīng)第二反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號的比較確定第二感測引線中的 不連通性。
[0017] 對于考查了如下圖形和詳細描述的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，本實用新型的其他 系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點將是顯而易見的或?qū)⒆兊蔑@而易見。意圖是讓所有這樣的附加系 統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點都包括在本描述內(nèi)，在本實用新型的范圍之內(nèi)，和受所附權(quán)利要求保 護。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 本實用新型可以參照如下圖形得到更好理解。圖形中的部件未必按比例畫出，而 是強調(diào)例示本實用新型的原理。在圖形中，相同標(biāo)號在不同視圖中表示相應(yīng)部分。
[0019] 圖1是利用歐姆表和兩條感測引線測量串聯(lián)電路的阻抗的已知做法的電路圖；
[0020] 圖2是已知開爾文感測電路的電路圖；
[0021] 圖3是依照本實用新型的與DUT、電源、和檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信的連續(xù)斷開感 測引線檢測系統(tǒng)("CBSLDS"）的一個實現(xiàn)例子的電路圖；以及
[0022] 圖4是依照本實用新型的與DUT、電源、和檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信的連續(xù)斷開感 測引線檢測系統(tǒng)("CBSLDS"）的另一個實現(xiàn)例子的電路圖。

【具體實施方式】
[0023] 為了解決在現(xiàn)有技術(shù)中所述的問題，公開了連續(xù)監(jiān)視與受測器件("DUT"）信號通 信的開爾文感測系統(tǒng)中的每條強制引線和相應(yīng)感測引線之間的連通性的系統(tǒng)。公開的系統(tǒng) 不會對DUT電壓選成任何干擾或引入測量誤差地工作。公開的系統(tǒng)還是抗假陽性或假陰性 檢測錯誤的。
[0024] 更具體地說，公開了與開爾文連接DUT、電源、和配置成提供周期性激發(fā)電壓的檢 測系統(tǒng)激發(fā)器一起使用的連續(xù)斷開感測引線檢測系統(tǒng)("CBSLDS")。該CBSLDS被配置成在 與DUT信號通信的第一感測引線、第二感測引線、或兩者中檢測不連通性。該CBSLD包括第 一變壓器、第二變壓器、第一 DC阻斷器、第二DC阻斷器、第一檢測模塊、第二檢測模塊。第 一變壓器具有第一變壓器初級繞組和第一變壓器次級繞組，第二變壓器具有第二變壓器初 級繞組和第二變壓器次級繞組。第一變壓器次級繞組與DUT信號通信，第一變壓器初級繞 組與檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信，第二變壓器次級繞組與DUT信號通信，第二變壓器初級繞 組與檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信。第一 DC阻斷器與第一變壓器次級繞組和DUT信號通信，第 二DC阻斷器與第二變壓器次級繞組和DUT信號通信。第一檢測模塊與第一變壓器初級繞 組和檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信，第二檢測模塊與DUT和檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信。
[0025] 第一檢測模塊被配置成濾波來自第一變壓器初級繞組的第一反射電壓信號，將第 一反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號相比較，以及響應(yīng)第一反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓 信號的比較確定第一感測引線中的不連通性。類似地，第二檢測模塊被配置成濾波來自第 二變壓器初級繞組的第二反射電壓信號，將第二反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號相比 較，以及響應(yīng)第二反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號的比較確定第二感測引線中的不連通 性。
[0026] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該懂得，CBSLDS的電路、部件、模塊、和/或器件被描述 成相互信號通信，其中信號通信指的是使電路、部件、模塊、和/或器件可以傳遞和/或接收 來自另一個電路、部件、模塊、和/或器件的信號和/或信息的電路、部件、模塊、和/或器件 之間任何類型的通信和/或連接。通信和/或連接可以沿著使信號和/或信息從一個電路、 部件、模塊、和/或器件傳遞到另一個電路、部件、模塊、和/或器件的電路、部件、模塊、和/ 或器件之間的任何信號路徑，包括無線或有線信號路徑。信號路徑可以像，例如，導(dǎo)線、電磁 波導(dǎo)、附加和/或電磁或機械耦合端子、半導(dǎo)體或介電材料或器件、或其他類似物理連線或 耦合那樣是有形的，另外，信號路徑可以像自由空間（在電磁傳播的情況下）或通過不通過 直接電磁連接地以變化數(shù)字形式將通信信息從一個電路、部件、模塊、和/或器件傳送給另 一個電路、部件、模塊、和/或器件的數(shù)字部件的信息路徑那樣是無形的。
[0027] 在一個操作例子中，該CBSLDS執(zhí)行包括如下步驟的方法：將周期性激發(fā)電壓信號 注入第一變壓器初級繞組和第二變壓器初級繞組兩者中，其中該周期性激發(fā)電壓信號具有 激發(fā)周期；以及接收來自第一變壓器初級繞組的第一反射電壓信號和來自第二變壓器初級 繞組的第二反射電壓信號。該方法進一步包括將第一反射電壓信號和第二反射電壓信號兩 者與預(yù)定閾值電壓信號相比較。此外，該方法還包括響應(yīng)第一反射電壓信號與預(yù)定閾值電 壓信號的比較確定第一感測引線中的不連通性，和響應(yīng)第二反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓 信號的比較確定第二感測引線中的不連通性。
[0028] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該懂得，提供周期性激發(fā)電壓信號包括提供將電流驅(qū)動 到第一變壓器初級繞組和第二變壓器初級繞組中的第一變壓器初級繞組和第二變壓器初 級繞組兩端的電壓，或經(jīng)由各自注入電阻將周期性激發(fā)電流信號注入第一變壓器初級繞組 和第二變壓器初級繞組中。
[0029] 在圖3中，示出了與DUT302、電源304、和檢測系統(tǒng)激發(fā)器306信號通信的 CBSLDS300的一個實現(xiàn)例子的電路圖。在這個例子中，CBSLDS300包括第一變壓器308、第 二變壓器310、第一 DC阻斷器312、第二DC阻斷器314、第一感測引線316、和第二感測引線 318。第一變壓器308包括第一變壓器初級繞組309和第一變壓器次級繞組311，第二變壓 器310包括第二變壓器初級繞組313和第二變壓器次級繞組315。電源304經(jīng)由信號路徑 322和324分別與地320、第一變壓器次級繞組311、第二變壓器次級繞組315、和DUT302信 號通信。電源304可以是包括電池在內(nèi)的任何DC電源。檢測系統(tǒng)激發(fā)器306可以是可以 產(chǎn)生像，例如，周期性激發(fā)電壓信號或周期性激發(fā)電流信號那樣的周期性激發(fā)信號的任何 周期性激發(fā)信號源。周期性激發(fā)信號可以是正弦激發(fā)信號或其他類型的周期性激發(fā)信號。 在這個例子中，周期性激發(fā)信號源306是與地320和兩個相關(guān)電流源信號連接的周期性激 發(fā)電壓源306。第一 DC阻斷器312和第二DC阻斷器314可以是能夠阻斷來自第一變壓器 次級繞組311和第二變壓器次級繞組315的任何DC電流的任何DC阻斷網(wǎng)絡(luò)。第一 DC阻 斷器312和第二DC阻斷器314分別經(jīng)由第一感測引線316和第二感測引線318與DUT302 信號通信。DC阻斷器312和DC阻斷器314的例子可以是電容器、電容器網(wǎng)絡(luò)、包括電感器、 電容器、和電阻的RLC網(wǎng)絡(luò)。電阻可以是正溫度系數(shù)電阻("PTC"或"PTCR")。一旦選擇了 DC阻斷器網(wǎng)絡(luò)的類型，第一 DC阻斷器312和第二DC阻斷器314兩者必須是相同類型的。 第一變壓器次級繞組311、第一 DC阻斷器312、和DUT302定義第一電流環(huán)路326,第一電流 環(huán)路326具有從第一變壓器次級繞組311流到DUT302和經(jīng)由第一感測引線316和第一 DC 阻斷器312流回到第一變壓器308的次級繞組的正強制電流328。類似地，第二變壓器次 級繞組315、第二DC阻斷器314、和DUT302定義第二電流環(huán)路330,第二電流環(huán)路330具有 從第二變壓器310的次級繞組流到DUT302和經(jīng)由第二感測引線318和第二DC阻斷器314 流回到第二變壓器次級繞組315的負強制電流332。在這個例子中，第一變壓器308和第 二變壓器310的繞組被配置成產(chǎn)生大小相等但相位相差180° (即，極性相反）的正強制電 流328和負強制電流332。其結(jié)果是，沒有出現(xiàn)在DUT302或感測端子兩端上的所得激發(fā)電 壓信號V MMSUMd334。在這個例子中，第一變壓器308和第二變壓器310每一個可以是1:1變 壓器。還要注意到，在這個例子中，第一 DC阻斷器312和第二DC阻斷器314被顯示成分別 連接在第一變壓器次級繞組311和第二變壓器次級繞組315與第一感測引線316和第二感 測引線318之間?？商娲兀谝?DC阻斷器312和第二DC阻斷器314可以連接在第一變 壓器次級繞組311和第二變壓器次級繞組315與第一強制引線322和第二強制引線324之 間。
[0030] 在這個例子中，正感測引線（即，第一感測引線316)和負感測引線（S卩，第二感測引 線318)以及正強制引線336和負強制引線338 -般像實際情況那樣具有相稱阻抗。正強 制引線336具有正強制引線阻抗340,負強制引線338具有假設(shè)近似相等的負強制引線阻抗 342。
[0031] 另外，在這個例子中，配置成將周期性激發(fā)電流信號提供給第一變壓器初級繞組 309和第二變壓器初級繞組313的檢測系統(tǒng)激發(fā)器306,被顯示成包括含有第一相關(guān)電流 源348和第二相關(guān)電流源350的兩個諾頓（Norton)等效電路344和346。第一相關(guān)電流源 348和第二相關(guān)電流源350相位相差180°，并且與地320信號通信。諾頓等效電路344和 346還分別包括諾頓等效阻抗352和354。在這個例子中，檢測系統(tǒng)激發(fā)器306經(jīng)由周期性 激發(fā)電壓信號356控制第一相關(guān)電流源348和第二相關(guān)電流源350兩者。
[0032] 在操作時，第一變壓器308在第一變壓器308的初級繞組上產(chǎn)生第一反射電壓 358,第二變壓器310在第二變壓器310的初級繞組上產(chǎn)生第二反射電壓360。所得反射電 壓358和360的幅度分別與檢測系統(tǒng)激發(fā)器306的激發(fā)頻率上的相應(yīng)感測引線和強制引線 環(huán)路326和330的阻抗的幅度直接有關(guān)。
[0033] 然后與激發(fā)同步信號（S卩，周期性激發(fā)電壓信號356)-起，將第一反射電壓358和 第二反射電壓360傳遞給包括第一檢測模塊(未不出）和第二檢測模塊(未不出）的檢測系 統(tǒng)。第一檢測模塊和第二檢測模塊分別確定第一感測引線316和第二感測引線318是否處 在開路狀況下（即，不連通、斷開、有故障感測引線或連接)。
[0034] 一般說來，檢測系統(tǒng)可以由任意多種方案組成，用于確定觀察到的第一反射電壓 358和第二反射電壓360的振幅對于第一感測引線316,第二感測引線318,或兩者是否暗 示著"開路"狀況。如果需要的話，檢測系統(tǒng)可以另外或可替代地提供連接電阻的定量估 計?？赡軝z測方案包括，但不限于，與取決于系統(tǒng)的健壯性的所希望水平，可以與觸發(fā)器一 樣簡單或更復(fù)雜的檢測算法耦合的基于比較器設(shè)計；使用波峰檢測電路測量檢測信號（即， 第一反射電壓358和第二反射電壓360)的波峰，然后將其與預(yù)定閾值相比較，如果超過該 閾值長于預(yù)定持續(xù)時間，則認為是開路感測狀況的基于波峰測量做法；或直接將檢測信號 (即，第一反射電壓358和第二反射電壓360)數(shù)字化并利用檢測算法處理它們的基于模數(shù) ("ADC"）設(shè)計。
[0035] 轉(zhuǎn)到圖4，所示的是與DUT402、電源404、和檢測系統(tǒng)激發(fā)器406信號通信的 CBSLDS的另一個實現(xiàn)例子的電路圖。在這個例子中，CBSLDS400包括第一變壓器408、第二 變壓器410、第一 DC阻斷器412、第二DC阻斷器414、第一感測引線416、和第二感測引線 418。電源404經(jīng)由信號路徑422和424分別與地420、第一變壓器408、第二變壓器410、 和DUT402信號通信。電源404可以是包括電池在內(nèi)的任何DC電源。檢測系統(tǒng)激發(fā)器406 可以是可以產(chǎn)生正弦激發(fā)電壓信號或其他類型的周期性激發(fā)電壓信號的任何周期性激發(fā) 信號源。第一 DC阻斷器412和第二DC阻斷器414可以是能夠阻斷來自第一變壓器408和 第二變壓器410的任何DC電流的任何DC阻斷網(wǎng)絡(luò)。第一 DC阻斷器412和第二DC阻斷器 414分別經(jīng)由第一感測引線416和第二感測引線418與DUT402信號通信。與圖3中的描述 類似，第一 DC阻斷器412和第二DC阻斷器314的例子可以是電容器、電容器網(wǎng)絡(luò)、包括電 感器、電容器、和電阻的RLC網(wǎng)絡(luò)。電阻可以是正溫度系數(shù)電阻。一旦選擇了 DC阻斷器網(wǎng) 絡(luò)的類型，第一 DC阻斷器412和第二DC阻斷器414兩者必須是相同類型的。第一變壓器 408的次級繞組、第一 DC阻斷器412、和DUT402定義第一電流環(huán)路426,第一電流環(huán)路426 具有從第一變壓器408的次級繞組流到DUT402和經(jīng)由第一感測引線416和第一 DC阻斷器 412流回到第一變壓器408的次級繞組的正強制電流428。類似地，第二變壓器410的次級 繞組、第二DC阻斷器414、和DUT402定義第二電流環(huán)路430,第二電流環(huán)路430具有從第二 變壓器410的次級繞組流到DUT402和經(jīng)由第二感測引線418和第二DC阻斷器414流回到 第二變壓器410的次級繞組的負強制電流432。在這個例子中，第一變壓器408和第二變壓 器410兩者的繞組被配置成產(chǎn)生大小相等但相位相差180°的正強制電流428和負強制電 流432。其結(jié)果是，沒有出現(xiàn)在DUT402或感測端子434兩端上的所得激發(fā)電壓信號。在這 個例子中，第一變壓器408和第二變壓器410每一個可以是1:1變壓器。
[0036] 在這個例子中，正感測引線（S卩，第一感測引線416 )和負感測引線（S卩，第二感測引 線418)以及正強制引線436和負強制引線438 -般像實際情況那樣具有相稱阻抗。正強 制引線436具有正強制引線阻抗440,負強制引線438具有假設(shè)近似相等的負強制引線阻抗 442。
[0037] 另外，在這個例子中，配置成將周期性激發(fā)電壓信號提供給第一變壓器408和第 二變壓器410兩者的初級繞組的檢測系統(tǒng)激發(fā)器406被顯示成含有每一個可以，例如，等于 1K歐姆的第一限流電阻444和第二限流電阻446。在這個例子中，檢測系統(tǒng)激發(fā)器406以 與饋送第一變壓器408的方式相反的方式饋送第二變壓器410,以產(chǎn)生大小相等相位相差 180°的正強制電流428和負強制電流432。
[0038] 在操作時，第一變壓器408在第一變壓器308的初級繞組上產(chǎn)生第一反射電壓 458,第二變壓器410在第二變壓器410的初級繞組上產(chǎn)生第二反射電壓460。并且，與圖3 中的描述相似，所得反射電壓458和460的幅度分別與檢測系統(tǒng)激發(fā)器406的激發(fā)頻率上 的相應(yīng)感測引線和強制引線環(huán)路426和430的阻抗的幅度直接有關(guān)。
[0039] 然后與激發(fā)同步信號466 -起，將第一反射電壓458和第二反射電壓460傳遞給 包括第一檢測模塊462和第二檢測模塊464的檢測系統(tǒng)。第一檢測模塊460和第二檢測模 塊462分別確定第一感測引線416和第二感測引線418是否處在開路狀況下（S卩，斷開或有 故障感測引線或連接)。在這個例子中，第一反射電壓458和第二反射電壓460是頻率可以 是，例如，200kHz、與檢測系統(tǒng)激發(fā)器406的頻率相對應(yīng)的周期性信號。
[0040] 如果第一反射電壓458和第二反射電壓460的幅度超過預(yù)定閾值電壓467,則可 以作出感測引線416和418之一或兩者未與DUT402連接的推斷。一般說來，預(yù)定閾值電壓 467可以是如適合預(yù)定應(yīng)用、感測引線416或418開路（S卩，斷開)時觀察到的波峰檢測電壓 (即，第一反射電壓458或第二反射電壓460)和感測引線416或418連接在最壞情況引線 配置（即，在感測引線強制引線環(huán)路426或430中具有最高阻抗）中時觀察到的波峰檢測電 壓的平均值。
[0041] 在這個例子中，第一檢測模塊462可以包括第一帶通濾波器468、第一比較器470、 和第一數(shù)據(jù)處理器472。類似地，第二檢測模塊464可以包括第二帶通濾波器474、第二比 較器476、和第二數(shù)據(jù)處理器478。
[0042] 在一個操作例子中，第一檢測模塊462接收第一反射電壓458,并利用第一帶通濾 波器468窄帶通濾波（中心在，例如，200kHz的激發(fā)頻率）第一反射電壓458,以丟棄除了激 發(fā)頻率之外的所有其他頻率。然后在第一比較器470中將所得濾波第一反射電壓信號與預(yù) 定閾值電壓467相比較。如果該濾波第一反射電壓信號大于預(yù)定閾值電壓467,則比較器 470改變狀態(tài)。然后將第一比較器470的輸出傳遞給第一數(shù)字處理器472。
[0043] 類似地，第二檢測模塊464接收第二反射電壓460,并利用第二帶通濾波器474窄 帶通濾波（中心在，例如，200kHz的激發(fā)頻率）第二反射電壓460,以丟棄除了激發(fā)頻率之外 的所有其他頻率。然后在第二比較器476中將所得濾波第二反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓 467相比較。如果該濾波第二反射電壓信號大于預(yù)定閾值電壓467,則比較器476改變狀態(tài)。 然后將第二比較器476的輸出傳遞給第二數(shù)字處理器478。
[0044] 第一數(shù)字處理器472和第二數(shù)字處理器478兩者接收來自檢測系統(tǒng)激發(fā)器406 的激發(fā)同步信號466。第一數(shù)字處理器472和第二數(shù)字處理器478兩者是能夠進行檢測 算法的部件。第一數(shù)字處理器472可以實現(xiàn)成現(xiàn)場可編程門陣列（"--6八")、專用集成電路 (151(：")、數(shù)字信號處理器("03?")、和微處理器。類似地，第二數(shù)字處理器478也可以實現(xiàn) 成FPGA、ASIC、DSP、和微處理器。
[0045] 第一數(shù)字處理器472可以實現(xiàn)檢查所得比較器470的脈沖的檢測算法，在指示第 一感測引線416的開路感測連接之前在最小N個周期內(nèi)檢驗每個激發(fā)周期是否恰好一個 脈沖(如激發(fā)同步信號466所描繪)。在這個例子中，可以將N選擇成使假檢測（N的值越小 越有可能）與響應(yīng)速度（N的值越大越慢）之間的折衷最佳。作為一個例子，N可以等于10。 類似地，第二數(shù)字處理器478可以實現(xiàn)檢查所得比較器476的脈沖的檢測算法，在指示第二 感測引線418的開路感測連接之前在最小N個周期內(nèi)檢驗每個激發(fā)周期是否恰好一個脈沖 (如激發(fā)同步信號466所描繪)。
[0046] 盡管前面的描述只例示了各種實現(xiàn)的特定例子，但本實用新型不局限于前面例示 的例子。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道，如所附權(quán)利要求所限定的本實用新型可以應(yīng)用在各 種進一步實現(xiàn)和修改中。尤其，只要這些特征不相互沖突，可以組合所述實現(xiàn)的各種特征。 于是，前面對實現(xiàn)的描述是為了例示和描述的目的而展示的。它不是窮盡的，不會將要求保 護的發(fā)明限制在所公開的確切形式上。可以根據(jù)上面的描述獲得或可以從本實用新型的實 踐中獲得各種修改例和變體。本實用新型的范圍由權(quán)利要求書及其等效物限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種連續(xù)斷開感測引線檢測系統(tǒng)CBSLDS，用于與開爾文連接受測器件DUT、電源、和 配置成提供周期性激發(fā)信號的檢測系統(tǒng)激發(fā)器一起使用，該CBSLDS被配置成在與DUT信號 通信的第一感測引線、第二感測引線或兩者中檢測不連通性，該CBSLDS包含： 含有第一變壓器初級繞組和第一變壓器次級繞組的第一變壓器，該第一變壓器經(jīng)由第 一變壓器次級繞組與DUT信號通信和經(jīng)由第一變壓器初級繞組與檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通 ?目； 第一 DC阻斷器，該第一 DC阻斷器與第一變壓器次級繞組和DUT信號通信； 第一檢測模塊，該第一檢測模塊與第一變壓器初級繞組和檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信， 和該第一檢測模塊被配置成濾波來自第一變壓器初級繞組的第一反射電壓信號，將第一反 射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號相比較，以及響應(yīng)第一反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號 的比較確定第一感測引線中的不連通性； 含有第二變壓器初級繞組和第二變壓器次級繞組的第二變壓器，該第二變壓器經(jīng)由第 二變壓器次級繞組與DUT信號通信和經(jīng)由第二變壓器初級繞組與檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通 ?目； 第二DC阻斷器，該第二DC阻斷器與第二變壓器次級繞組和DUT信號通信；以及 第二檢測模塊，該第二檢測模塊與第二變壓器初級繞組和檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信， 和該第二檢測模塊被配置成濾波來自第二變壓器初級繞組的第二反射電壓信號，將第二反 射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號相比較，以及響應(yīng)第二反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號 的比較確定第二感測引線中的不連通性。
2. 如權(quán)利要求1所述的CBSLDS，其特征在于該第一 DC阻斷器被配置成阻斷從第一變 壓器次級繞組到DUT的直流電流，以及該第二DC阻斷器被配置成阻斷從第二變壓器次級繞 組到DUT的直流電流。
3. 如權(quán)利要求2所述的CBSLDS，其特征在于該第一 DC阻斷器包含第一電容元件，以及 該第二DC阻斷器包含第二電容元件。
4. 如權(quán)利要求3所述的CBSLDS，其特征在于 該第一 DC阻斷器電連接在第一變壓器次級繞組與第一感測引線之間，以及 該第二DC阻斷器電連接在第二變壓器次級繞組與第二感測引線之間。
5. 如權(quán)利要求3所述的CBSLDS，其特征在于 該第一變壓器次級繞組經(jīng)由第一強制引線與DUT信號通信， 該第一 DC阻斷器電連接在第一變壓器次級繞組與第一強制引線之間， 該第二變壓器次級繞組經(jīng)由第二強制引線與DUT信號通信，以及 該第二DC阻斷器電連接在第二變壓器次級繞組與第二強制引線之間。
6. 如權(quán)利要求3所述的CBSLDS，其特征在于 該第一 DC阻斷器進一步包含第一電感元件和第一電抗元件，以及 該第二DC阻斷器進一步包含第二電感元件和第二電抗元件。
7. 如權(quán)利要求2所述的CBSLDS，其特征在于 該第一檢測模塊包括第一帶通濾波器、第一比較器和第一數(shù)字處理器， 該第一帶通濾波器與第一變壓器初級繞組信號通信，該第一帶通濾波器被配置成濾波 來自第一變壓器初級繞組的第一反射電壓，和產(chǎn)生第一濾波反射信號， 該第一比較器與第一帶通濾波器信號通信，該第一比較器被配置成接收第一濾波反射 信號，接收預(yù)定閾值電壓信號，將第一濾波反射信號與預(yù)定閾值電壓信號相比較，和產(chǎn)生第 一比較器信號， 該第一數(shù)字處理器被配置成接收第一比較器信號，和確定第一感測引線中的不連通 性， 該第二檢測模塊包括第二帶通濾波器、第二比較器和第二數(shù)字處理器， 該第二帶通濾波器與第二變壓器初級繞組信號通信，該第二帶通濾波器被配置成濾波 來自第二變壓器初級繞組的第二反射信號，和產(chǎn)生第二濾波反射信號， 該第二比較器與第二帶通濾波器信號通信，該第二比較器被配置成接收第二濾波反射 信號，接收預(yù)定閾值電壓信號，將第二濾波反射信號與預(yù)定閾值電壓信號相比較，和產(chǎn)生第 二比較器信號，以及 該第二數(shù)字處理器被配置成接收第二比較器信號，和確定第二感測引線中的不連通 性。
8. 如權(quán)利要求7所述的CBSLDS，其特征在于 該周期性激發(fā)信號具有激發(fā)周期， 該第一比較器信號是具有多個脈沖的脈沖信號， 該第一數(shù)字處理器被配置成確定在一個激發(fā)周期內(nèi)存在第一比較器信號的一個脈沖 的時間， 該第二比較器信號是具有多個脈沖的脈沖信號，以及 該第二數(shù)字處理器被配置成確定在一個激發(fā)周期內(nèi)存在第二比較器信號的一個脈沖 的時間。
9. 如權(quán)利要求8所述的CBSLDS，其特征在于 該第一數(shù)字處理器被配置成當(dāng)該第一數(shù)字處理器確定在一個激發(fā)周期內(nèi)存在第一比 較器信號的一個脈沖達預(yù)定數(shù)量的激發(fā)周期時，確定第一感測引線中的不連通性，以及 該第二數(shù)字處理器被配置成當(dāng)該第二數(shù)字處理器確定在一個激發(fā)周期內(nèi)存在第二比 較器信號的一個脈沖達預(yù)定數(shù)量的激發(fā)周期時，確定第二感測引線中的不連通性。
10. 如權(quán)利要求9所述的CBSLDS，其特征在于 該第一數(shù)字處理器是如下中的一種：現(xiàn)場可編程門陣列FPGA、專用集成電路ASIC、數(shù) 字信號處理器DSP、和微處理器，以及 該第二數(shù)字處理器是如下中的一種：FPGA、ASIC、DSP、和微處理器。
11. 如權(quán)利要求8所述的CBSLDS，其特征在于該周期性激發(fā)信號能夠是周期性激發(fā)電 壓信號或周期性激發(fā)電流信號。
12. 如權(quán)利要求11所述的CBSLDS，其特征在于該周期性激發(fā)信號由依賴于檢測系統(tǒng)激 發(fā)器的兩個獨立電流源產(chǎn)生。
13. -種連續(xù)斷開感測引線檢測系統(tǒng)CBSLDS，用于與開爾文連接受測器件DUT、電源、 和配置成提供周期性激發(fā)信號的檢測系統(tǒng)激發(fā)器一起使用，該CBSLDS被配置成在與DUT信 號通信的第一感測引線、第二感測引線或兩者中檢測不連通性，該CBSLDS包含： 含有第一變壓器初級繞組和第一變壓器次級繞組的第一變壓器，該第一變壓器次級繞 組與DUT信號通信和該第一變壓器初級繞組與檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信； DC阻斷第一變壓器次級繞組的裝置，該DC阻斷第一變壓器次級繞組的裝置與第一變 壓器次級繞組和DUT信號通信； 第一檢測模塊，該第一檢測模塊與第一變壓器初級繞組和檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信， 和該第一檢測模塊包括濾波來自第一變壓器初級繞組的第一反射電壓信號的裝置、將第一 反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號相比較的裝置、以及響應(yīng)第一反射電壓信號與預(yù)定閾值 電壓信號的比較確定第一感測引線中的不連通性的裝置； 含有第二變壓器初級繞組和第二變壓器次級繞組的第二變壓器，該第二變壓器次級繞 組與DUT信號通信和該第二變壓器初級繞組與檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信； DC阻斷第二變壓器次級繞組的裝置，該DC阻斷第二變壓器次級繞組的裝置與第二變 壓器次級繞組和DUT信號通信；以及 第二檢測模塊，該第二檢測模塊與第二變壓器初級繞組和檢測系統(tǒng)激發(fā)器信號通信， 和該第二檢測模塊包括濾波來自第二變壓器初級繞組的第二反射電壓信號的裝置、將第二 反射電壓信號與預(yù)定閾值電壓信號相比較的裝置、以及響應(yīng)第二反射電壓信號與預(yù)定閾值 電壓信號的比較確定第二感測引線中的不連通性的裝置。
14. 如權(quán)利要求13所述的CBSLDS，其特征在于 該DC阻斷第一變壓器次級繞組的裝置包括阻斷從第一變壓器次級繞組到DUT的直流 電流，以及 該DC阻斷第二變壓器次級繞組的裝置包括阻斷從第二變壓器次級繞組到DUT的直流 電流。
15. 如權(quán)利要求14所述的CBSLDS，其特征在于 該DC阻斷第一變壓器次級繞組的裝置電連接在第一變壓器次級繞組與第一感測引線 之間，以及 該DC阻斷第二變壓器次級繞組的裝置電連接在第二變壓器次級繞組與第二感測引線 之間。
16. 如權(quán)利要求13所述的CBSLDS，其特征在于 該第一變壓器經(jīng)由第一強制引線與DUT信號通信， 該DC阻斷第一變壓器次級繞組的裝置電連接在第一變壓器次級繞組與第一強制引線 之間， 該第二變壓器次級繞組經(jīng)由第二強制引線與DUT信號通信，以及 該DC阻斷第二變壓器次級繞組的裝置電連接在第二變壓器次級繞組與第二強制引線 之間。
【文檔編號】G01R31/02GK203870185SQ201320685639
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月1日
【發(fā)明者】M.沃羅維克 申請人:安捷倫科技有限公司