專利名稱：電子設備及其斷路檢測系統的制作方法
技術領域：
電子設備及其斷路檢測系統
技術領域：
本實用新型涉及電路檢測技術，特別是涉及一種電子設備及其斷路檢測系統與斷路檢測方法。
背景技術：
目前，電路中是否存在斷路的檢測系統分交流和直流兩大類。如圖1所示，對于交流電路，根據電路的等效原理，待檢測模塊可用一個等效電阻串聯一個等效電容來模擬。為了檢測待檢測模塊的情況，設置一個交流信號源(AC)及一個檢測模塊。交流信號源的一端接地，另一端與待檢測模塊的一端相連，待檢測模塊的另一端連接檢測模塊的一端，檢測模塊的另一端接地。整個系統構成一個完整的實體的回路。交流信號源發出的交流信號通過待檢測模塊回到檢測模塊，檢測模塊通過讀取交流信號的頻率或峰值判斷電路中是否存在斷路。如圖2所示，對于直流電路，根據電路的等效原理，待檢測模塊可用一個等效電阻來模擬。為了檢測待檢測模塊的情況，設置一個直流信號源(DC)及一個檢測模塊。直流信號源的一端接地，另一端與待檢測模塊相連，待檢測模塊的另一端連接檢測模塊的一端，檢測模塊的另一端接地。整個系統構成一個完整的實體的回路。斷路檢測系統發出的直流信號通過待檢測模塊回到斷路檢測系統，斷路檢測系統通過讀取直流信號的電流或電壓值判斷電路中是否存在斷路。上述的兩類測試系統都構成了一個實體的電路回路，細長的測試線及接地回路都會對斷路檢測系統造成影響，造成誤判。對于交流電路，細長的測試線及接地回路將形成很大的線阻Z(line)，根據VOioise) = I (noise)*Z(line)，微弱的干擾信號I (noise)通過大的線阻Z(Iine)放大，將會形成一個大的干擾信號VOioise)，造成斷路檢測系統誤判。為了解決上述問題，現今采用的方法是在電路中增加一個濾波模塊，但濾波模塊只能濾掉特定的頻率，有時當濾波模塊濾除信號中不需要的頻率時，會一并濾除所需的頻率，而造成信號的損失。同時，如果電路回路中存在低值電容時，需提高交流信號的頻率到高頻。但在高頻的情況下，電路中存在的分布電容和回路阻抗都會導致交流信號的電位下降，需外加補償電路對交流信號進行補償。對于直流電路，細長的接地回路除了會引入噪聲外，也會降低電壓。因此，在上述系統中，需提高電壓及采樣的分辨率才能保證準確性。而本實用新型能解決上述的問題。
實用新型內容基于此，有必要提供一種防止測試線及接地回路引入噪聲和阻抗的斷路檢測系統。一種斷路檢測系統，所述斷路檢測系統包括用于與待檢測模塊電連接通過所述待檢測模塊的分布電容產生特性阻抗虛接地測試所述分布電容的大小的測試單元、與所述測試單元相連將所述分布電容的大小反映為電信號的采樣單元。[0008]在優選的實施方式中，所述斷路檢測系統獲得的所述電信號表示所述待檢測模塊未斷路時的分布電容大于所述待檢測模塊斷路時的分布電容。在優選的實施方式中，所述斷路檢測系統還包括與所述待檢測模塊、測試單元、采樣單元分別相連，將所述分布電容充放電效應放大的電容效益倍增單元。在優選的實施方式中，所述電容效益倍增單元為雙極型功率管、三極管或達林頓管。 在優選的實施方式中，所述采樣單元為采樣電阻。在優選的實施方式中，所述斷路檢測系統還包括與所述采樣單元相連，將所述電信號進一步處理成便于機器識別的識別信號的信號處理單元。在優選的實施方式中，所述信號處理單元包括反相器、與所述反相器相連的比較器、與所述比較器相連的與門電路。在優選的實施方式中，所述斷路檢測系統還包括電容效益倍增單元、信號處理單元，所述采樣單元為采樣電阻，所述信號處理單元包括反相器、比較器、與門電路，所述測試單元一端與用于供電的電源相連，所述測試單元的另一端連接到所述電容效益倍增單元的第一輸入端，所述電容效益倍增單元的第二輸入端用于與待檢測模塊連接，所述電容效益倍增單元的輸出端與所述采樣電阻的一端相連，所述采樣電阻的另一端用于接地，所述反相器的輸入端與所述電容效益倍增單元和采樣電阻的公共端相連，所述反相器的輸出端與所述比較器的負端相連，所述比較器的正端用于輸入參考電平，所述比較器的輸出端與所述與門電路的第一輸入端相連，所述與門電路的第二輸入端用于輸入周期性脈沖，所述與門電路的輸出端用于輸出與所述分布電容的大小相應數目的脈沖。另外，還有必要提供一種防止測試線及接地回路引入噪聲和阻抗的電子設備。一種電子設備，包括待檢測模塊及斷路檢測系統，所述斷路檢測系統與所述待檢測模塊連接并通過分布電容產生特性阻抗虛接地獲得電信號，并根據該電信號確定待檢測模塊是否內部斷路或者沒有與斷路檢測系統電連接。在優選的實施方式中，斷路檢測系統獲得的電信號表示待檢測模塊未斷路時的分布電容大于待檢測模塊內部斷路或者沒有與斷路檢測系統電連接時的分布電容。上述電子設備、斷路檢測系統通過待檢測模塊利用分布電容虛接地方式獲得合適的參考電位，電路沒有實際構成回路的電路實體，避免了細長的測試線及接地回路引入的噪聲和阻抗對斷路檢測系統造成影響，從而提高了斷路檢測系統的精確性。
圖1為傳統的交流斷路檢測系統功能框圖；圖2為傳統的直流斷路檢測系統功能框圖；圖3為實施例一的斷路檢測系統功能框圖；圖4為實施例二的斷路檢測系統功能框圖；圖5為實施例三的斷路檢測系統功能框圖；圖6為實施例三的斷路檢測系統電路框圖；圖7為圖6的斷路檢測系統工作時序圖；圖8為實施例一的斷路檢測方法流程圖；[0027]圖9為實施例二的斷路檢測方法流程圖。
具體實施方式
以下結合具體的實施例和附圖進行說明。如圖3所示，其為實施例一的斷路檢測系統功能框圖。斷路檢測系統110 —端接地，另一端與待檢測模塊120相連。斷路檢測系統110 為具有檢測斷路是否存在功能的電路或設備。待檢測模塊120為需要檢測是否存在斷路情況的電路或設備。在正常的電路中， 待檢測模塊120的一端與斷路檢測系統110連接，另一端通過分布電容130產生特性阻抗虛接地。分布電容130是指在存在與電路導體之間、元件之間、或導體與地之間的電容，并不是實體的電容元件。為了便于描述，在圖中虛構一個分布電容130來表示存在于待檢測模塊120的所有分布電容。由物理定律可知，分布電容的大小與導體的長度成正比。當待檢測模塊120不存在斷路情況時，分布電容130大于待檢測模塊120存在斷路情況時的分布電容130，故只需要知道分布電容的大小區別，即可通過人的經驗判斷或機器識別判斷斷路是否存在。也就是說，斷路檢測系統110獲得的電信號表示待檢測模塊120未斷路時的分布電容大于待檢測模塊120斷路時的分布電容。在工作頻率下，系統的分布電容130產生特性阻抗虛接地，即實際并沒有接地，但與地的電位差為零。斷路檢測系統110、待檢測模塊120有合適的參考電位，系統開始工作， 斷路檢測系統110對待檢測模塊120進行檢測，獲得用于判斷待檢測模塊120是否存在斷路的電信號，判斷待檢測模塊120是否存在斷路的情況。在一實施例中，圖3所示的系統更加具體的系統如圖4所示，由于分布電容并不存在實體，它一般指線與線之間、板的上下層之間形成的電容，為了便于描述，圖4中虛構一個分布電容230代表系統的分布電容進行描述。由物理定律可知，分布電容的大小與導體的長度成正比，當待檢測模塊220不存在斷路情況時，系統的分布電容大于待檢測模塊220存在斷路情況時的分布電容，故只需要知道分布電容的大小區別，即可通過人的經驗判斷或機器識別判斷斷路是否存在。也就是說，斷路檢測系統210獲得的電信號表示待檢測模塊220未斷路時的分布電容大于待檢測模塊220斷路時的分布電容。斷路檢測系統210 —端接地，另一端與待檢測模塊220相連。斷路檢測系統210為具有檢測斷路是否存在功能的電路或設備。斷路檢測系統 210包括與待檢測模塊220電連接的測試單元212、與測試單元212相連的采樣單元214、與采樣單元214相連的信號處理單元216。測試單元212測試系統的分布電容230的大小。測試單元212通過向分布電容 230充電或與分布電容230形成諧振電路得到分布電容230的大小。在相同的情況下，不同的分布電容充放電的時間常數不一樣。采樣單元214反映測試單元212對分布電容230的測試情況。采樣單元214可以是一個采樣電阻，也可以是其他具有采樣功能的電路。在測試單元212的激勵或組成諧振下，分布電容230的大小在采樣單元214上反映為便于人觀測或機器處理的電信號。待檢測模塊220存在斷路時的充電時間小于待檢測模塊220不存在斷路時的充電時間，通過人的經驗判斷或機器識別即可判斷斷路是否存在。同樣地，也可以在測試單元212向分布電容230充電后，分布電容230通過采樣單元214進行放電，放電的情況反映在采樣單元214 上，形成便于觀測處理的電壓信號，待檢測模塊220存在斷路時的放電時間小于待檢測模塊220不存在斷路時的放電時間，通過人的經驗判斷或機器識別即可判斷斷路是否存在。 不同的分布電容與相同的電阻、電感組成的諧振電路的諧振頻率不同，因此，可通過測試單元212與分布電容230形成諧振電路，采樣單元214采樣得到諧振信號，通過人的經驗判斷或機器識別即可判斷斷路是否存在。為了使系統更加自動化，還可以在采樣單元214后加上將電信號進一步處理成便于機器識別的識別信號的信號處理單元216。信號處理單元216將從采樣單元214得到的電信號通過與、或、非、比較等運算，或與其他信號結合得到便于機器識別的識別信號。得到識別信號后，可將識別信號送入處理器，如計算機、DSP (數字信號處理器)、ARM (Advanced RISC Machines)等等進行計算或顯示。在工作頻率下，系統的分布電容230產生特性阻抗虛接地，即與地的電位差為零， 但實際與地并沒有連接。斷路檢測系統210、待檢測模塊220有合適的參考電位，系統開始工作，斷路檢測系統210對待檢測模塊220進行檢測，測試單元212向分布電容230充電或與分布電容230形成諧振。由于不存在斷路時系統的分布電容大于存在斷路時系統的分布電容。在測試單元的激勵或組成諧振下，采樣單元214上反映的電信號呈現差異，通過人的經驗或機器識別即可判斷斷路是否存在。為了使系統更加自動化，還可以在采樣單元214 后加上信號處理單元216。信號處理單元216通過與、或、非、比較等運算，或與其他信號結合，將電信號進一步處理成便于機器識別的識別信號。得到識別信號后，可將識別信號送入處理器進行計算或顯示。在另一實施例中，圖3所示的系統更加具體的系統如圖5、圖6所示，斷路檢測系統310 —端接地，另一端與待檢測模塊320相連。由于分布電容并不存在實體，它一般指線與線之間、板的上下層之間形成的電容，為了便于描述，圖5中虛構一個分布電容330代表系統的分布電容進行描述。且斷路檢測系統310對待檢測模塊320的檢測只與分布電容有關，為了使描述更加清楚明確，圖6中省略了待檢測模塊。系統的其他部分的分布電容與待檢測系統的分布電容為串聯關系，故可用一個等效電容表示，而分布電容本身也有一定的電阻，故最終采用一個等效電容串聯一個等效電阻等效替代分布電容330。斷路檢測系統310為具有檢測斷路是否存在功能的電路或設備。斷路檢測系統 310包括測試單元312、與測試單元312及分布電容330相連的電容效益倍增單元313，與電容效益倍增單元313相連的采樣單元314、與采樣單元314相連的信號處理單元316。測試單元312用于產生暫態短脈波。測試單元312 —端接入到供電電源VCC中， 另一端連接到電容效益倍增單元313的第一輸入端。測試單元312通過電容效益倍增單元 313與分布電容330電連接，因此，測試單元312可通過電容效益倍增單元313對分布電容 330進行充電。電容效益倍增單元313用于將分布電容330充放電效應放大，它可以是一個雙極型功率管、三極管、達林頓管，或其他具有將分布電容330充放電效應放大的電路。電容效益倍增單元313的第一輸入端與測試單元312相連，第二輸入端與分布電容330相連，輸出
6端同時與采樣單元314、信號處理單元316相連。下面以三極管為例進行說明。電容效益倍增單元313的第一輸入端為發射極，第二輸入端為基極，輸出端為集電極。測試單元312產生的暫態短脈波通過發射極-基極向分布電容330進行充電，三極管基極與發射極之間在分布電容330未達到特定電位前呈正向偏置。由于三極管工作在線性區，具有放大效應，分布電容330的充放電效應被放大。放電電流通過采樣單元314后形成電壓信號。采樣單元314用來反映分布電容330的狀態，其可以為一個采樣電阻，或多個電阻的串并聯，也可以是具有采樣功能其他電路。采樣電路的一端同時與電容效益倍增單元 313、信號處理單元316相連，另一端接地。分布電容330通過采樣單元314由電容效益倍增單元313向接地端進行放電。放電電流通過采樣單元314后形成電壓信號，送入信號處理單元316。信號處理單元316包括反相器3162、與反相器3162相連的比較器3164、與比較器 3164相連的與門電路3166。反相器3162的輸入端同時與電容效益倍增單元313、采樣單元314相連；反相器 3162的輸出端與比較器3164的負端相連。反相器3162將采樣單元314形成的電壓信號反相。同時，反相器3162具有很高的輸入阻抗，可實現隔離作用。比較器3164正端接收參考電平，負端與反相器3162的輸出端相連。當比較器3164 的正端電壓大于比較器3164的負端電壓時，也就是參考電平高于反相器3162的輸出電平時，比較器3164輸出端輸出高電平，反之則輸出低電平。與門電路3166的第一輸入端與比較器3164相連，第二輸入端接收周期性脈沖。由于與門電路3166是與邏輯，只有當與門電路3166的第一輸入端和第二輸入同時為高電平時，與門電路3166的輸出端方為高電平。也就是，當與門電路3166的第一輸入端為高電平時，輸出端輸出周期性脈沖信號；當與門電路3166的第一輸入端為低電平時，輸出端輸出低電平，即不輸出信號。下面結合時序圖，如圖7所示，對本實施例的工作過程進行描述。在工作頻率下，系統的分布電容330產生特性阻抗虛接地，即與地的電位差為零， 但實際與地并沒有連接。系統有了合適的參考電位，斷路檢測系統310開始進行檢測。測試單元312產生暫態短脈波410，暫態短脈波410為上升沿在前，下降沿在后的方波。暫態短脈波410為高電平時，打開反相器3162、比較器3164及與門電路3166，使它們處于工作狀態。暫態短脈波410對分布電容330進行充電，由于分布電容330的等效電阻很小，充電過程瞬間完成。充電后，分布電容330通過電容效益倍增單元313將放電電流放大，放大后的放電電流在采樣單元314上形成電壓信號，電壓信號通過反相器3162取反輸出反相器輸出信號420。反相器輸出信號420輸入到比較器3164負端，與輸入比較器3164 正端的參考電平402進行比較，當參考電平高于反相器輸出信號420時，比較器3164輸出高電平，反之，則輸出低電平。比較器3164輸出的信號與與門電路3166第二輸入端輸入的周期性脈沖進行與運算，比較器3164輸出高電平時，與門電路3166輸出周期性脈沖，即便于機器識別的識別信號，反之，不輸出信號。因為待檢測模塊沒斷路時的分布電容比待檢測模塊存在斷路時的分布電容大，為了方便描述，下面將沒斷路時的分布電容稱為大電容，存在斷路時的分布電容稱為小電容。 由于電容的放電特性，反相器輸出信號420緩慢上升，而且大電容的信號線422上升過程比小電容的信號線似4上升過程更為緩慢，比較器3164輸出端輸出的大電容比較器輸出信號 430要比小電容比較器輸出信號440占空比大。比較器3164輸出端的信號輸入到與門電路3166的第一輸入端，與輸入到與門電路3166第二輸入端的周期性脈沖450進行與運算。 由于比較器3164輸出端輸出的大電容比較器輸出信號430要比小電容比較器輸出信號440 占空比大，與門電路3166輸出端輸出的大電容與門電路輸出信號460的周期性脈沖的脈沖數要比小電容與門電路輸出信號470的脈沖數多。將與門電路3166輸出端輸出的與分布電容的大小相應數目的脈沖送入處理器，如計算機或DSP (數字信號處理器)或ARM (Advanced RISC Machines)等等進行計算或顯示，即可判斷待檢測模塊是否存在斷路的情況。如圖8所示，一種斷路檢測方法，包括以下步驟S810，通過待檢測模塊的分布電容產生特性阻抗虛接地獲得電信號。在工作頻率下，使系統的分布電容產生特性阻抗虛接地，即實際與大地并沒有連接，但與大地的電位差為零。斷路檢測系統、待檢測模塊獲得合適的參考電位，系統開始工作，斷路檢測系統對待檢測模塊進行檢測，獲得用于判斷所述待檢測模塊是否存在斷路的電信號。由于分布電容無法直接被觀測到，通過對分布電容充放電產生易于觀測的所述電信號。S820，根據所述電信號判斷所述待檢測模塊是否存在斷路。獲得電信號后，即可通過人的經驗判斷或機器識別判斷斷路是否存在。具體來說，電信號表示未斷路時的分布電容大于斷路時的分布電容。在一實施例中，圖8所示方法更加具體的流程圖如圖9所示。S910，通過待檢測模塊的分布電容產生特性阻抗虛接地。在工作頻率下，使系統的分布電容產生特性阻抗虛接地，即實際與大地并沒有連接，但與大地的電位差為零。斷路檢測系統、待檢測模塊獲得合適的參考電位，系統開始工作。S920，測試所述分布電容的大小，產生表示所述待檢測模塊分布電容大小的電信號。因為待檢測模塊沒斷路時的分布電容比待檢測模塊存在斷路時的分布電容大，故只需知道分布電容的大小即可判斷待檢測模塊是否存在斷路。分布電容的大小不可直接觀測處理，因而需通過電路將分布電容的大小轉化為便于觀測處理的電信號。S930，，將所述電信號進一步處理成便于機器識別的識別信號。為了使系統更加自動化，通過與、或、非、比較等運算，或與其他信號結合，將電信號進一步處理成便于機器識別的識別信號。S940，根據識別信號判斷所述待檢測模塊是否存在斷路。得到識別信號后，可將識別信號送入處理器進行計算或顯示，即可知道待檢測模塊是否存在斷路。如之前所述，未斷路時的分布電容大于斷路時的分布電容。上述斷路檢測系統和方法通過待檢測模塊利用分布電容虛接地方式獲得合適的參考電位，電路沒有實際構成回路的電路實體，避免了細長的測試線及接地回路引入的噪聲和阻抗對斷路檢測系統造成影響，從而提高了斷路檢測系統的精確性。上述斷路檢測系統和方法可以用于各種電子設備中，例如移動電話、筆記本電腦、 掌上電腦等。如果上述斷路檢測系統被整合在電子設備中，待檢測模塊可以是電子設備的任何其他電路部分。上述斷路檢測系統與待檢測模塊連接并通過分布電容產生特性阻抗虛接地獲得電信號，并根據該電信號確定待檢測模塊是否內部斷路或者沒有與斷路檢測系統電連接。斷路檢測系統獲得的電信號表示待檢測模塊未斷路時的分布電容大于待檢測模塊內部斷路或者沒有與斷路檢測系統電連接時的分布電容。以包含有觸摸屏的移動電話為例，斷路檢測系統可以集成在一個芯片中，待檢測模塊可以是可彎曲的線纜或是玻璃基板上的導線。如果可彎曲的線纜或是玻璃基板上的導線內部斷路或是沒有電連接到該芯片， 分布電容將小于正常狀態的分布電容。 以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細， 但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種斷路檢測系統，其特征在于，所述斷路檢測系統包括用于與待檢測模塊電連接通過所述待檢測模塊的分布電容產生特性阻抗虛接地測試所述分布電容的大小的測試單元、與所述測試單元相連將所述分布電容的大小反映為電信號的采樣單元。
2.根據權利要求1所述的斷路檢測系統，其特征在于，所述斷路檢測系統獲得的所述電信號表示所述待檢測模塊未斷路時的分布電容大于所述待檢測模塊斷路時的分布電容。
3.根據權利要求1所述的斷路檢測系統，其特征在于，所述斷路檢測系統還包括與所述待檢測模塊、測試單元、采樣單元分別相連，將所述分布電容充放電效應放大的電容效益倍增單元。
4.根據權利要求3所述的斷路檢測系統，其特征在于，所述電容效益倍增單元為雙極型功率管、三極管或達林頓管。
5.根據權利要求1所述的斷路檢測系統，其特征在于，所述采樣單元為采樣電阻。
6.根據權利要求1所述的斷路檢測系統，其特征在于，所述斷路檢測系統還包括與所述采樣單元相連，將所述電信號進一步處理成便于機器識別的識別信號的信號處理單元。
7.根據權利要求6所述的斷路檢測系統，其特征在于，所述信號處理單元包括反相器、 與所述反相器相連的比較器、與所述比較器相連的與門電路。
8.根據權利要求1所述的斷路檢測系統，其特征在于，所述斷路檢測系統還包括電容效益倍增單元、信號處理單元，所述采樣單元為采樣電阻，所述信號處理單元包括反相器、 比較器、與門電路，所述測試單元一端與用于供電的電源相連，所述測試單元的另一端連接到所述電容效益倍增單元的第一輸入端，所述電容效益倍增單元的第二輸入端用于與待檢測模塊連接，所述電容效益倍增單元的輸出端與所述采樣電阻的一端相連，所述采樣電阻的另一端用于接地，所述反相器的輸入端與所述電容效益倍增單元和采樣電阻的公共端相連，所述反相器的輸出端與所述比較器的負端相連，所述比較器的正端用于輸入參考電平， 所述比較器的輸出端與所述與門電路的第一輸入端相連，所述與門電路的第二輸入端用于輸入周期性脈沖，所述與門電路的輸出端用于輸出與所述分布電容的大小相應數目的脈沖。
9.一種電子設備，包括待檢測模塊，其特征在于，還包括斷路檢測系統，所述斷路檢測系統與所述待檢測模塊連接并通過分布電容產生特性阻抗虛接地獲得電信號，并根據該電信號確定待檢測模塊是否內部斷路或者沒有與斷路檢測系統電連接。
10.根據權利要求9所述的電子設備，其特征在于，斷路檢測系統獲得的電信號表示待檢測模塊未斷路時的分布電容大于待檢測模塊內部斷路或者沒有與斷路檢測系統電連接時的分布電容。
專利摘要一種電子設備及其斷路檢測系統，所述斷路檢測系統包括用于與待檢測模塊電連接通過所述待檢測模塊的分布電容產生特性阻抗虛接地測試所述分布電容的大小的測試單元、與所述測試單元相連將所述分布電容的大小反映為便于觀測處理的電信號的采樣單元。斷路檢測系統通過待檢測模塊利用分布電容虛接地方式獲得合適的參考電位，電路沒有實際構成回路的電路實體，避免了細長的測試線及接地回路引入的噪聲和阻抗對斷路檢測系統造成影響，從而提高了斷路檢測系統的精確性。
文檔編號G01R31/02GK202083763SQ20112017021
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月24日 優先權日2011年5月24日
發明者李宜坤, 邱瑞榮 申請人:宸鴻光電科技股份有限公司