專利名稱：浮地測試系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及集成電路測試領域，特別涉及一種浮地測試系統。
背景技術：
地是電子技術中一個很重要的概念，其經典定義是:作為電路或系統基準的等電位或平面。接地的方法有很多種，常用的有單點接地，多點接地，浮地等。單點接地時值整個電路系統中只有一個物理點被定義為接地參考點，其他需要接地的點都直接接到這一點上。在低頻電路中，布線和元件之間不會產生太大影響。通常頻率小于IMHz的電路，采用一點接地。多點接地是指電子設備中各個接地點都直接接到距它最近的接地平面上(即設備的金屬底板)。在高頻電路中，由于寄生電容和電感影響比較大，通常采用多點接地。浮地，即電路的地與大地無導體連接。浮地不同于虛地，虛地是指沒有接地卻和地電位相等；浮地的參考電位可以不等于大地的電位。現有技術中測試系統的地電位與系統地位于同一點位，當被測系統中的地干擾較大、不能可靠接地、不允許共地或需要檢測一些較高數值的差模信號的情況下，現有測量方法就無法滿足需求。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種浮地測試系統，使得浮地測試系統不受大地電性能的影響，可使功率地和信號地之間的隔離電阻很大，阻止共地阻抗電路性耦合產生的電磁干擾，能滿 足較高電壓和較大電流的測試要求。為解決上述技術問題，本實用新型的實施方式提供了一種浮地測試系統，包含:浮地測量電路、電源隔離電路和信號隔離電路；被測系統的系統電源通過所述電源隔離電路與所述浮地測量電路連接；被測系統的系統信號通過所述信號隔離電路與所述浮地測量電路進行傳遞。本實用新型相對于現有技術而言，通過隔離電路把浮地測量電路同被測系統其他電路隔離開，使得浮地測試系統不受大地電性能的影響，可使功率地和信號地之間的隔離電阻很大，阻止共地阻抗電路性耦合產生的電磁干擾，能滿足較高電壓和較大電流的測試要求。作為進一步改進，所述浮地測量電路包含:通用總線轉換電路、主運放、電壓選擇電流放大電路、鉗位電路、電壓反饋回路、電流反饋回路、數模輸出模塊和模數測量模塊；所述電源隔離電路為直流-直流轉換電路；所述信號隔離電路為光耦隔離電路；所述系統信號通過所述通用總線轉換電路輸入所述浮地測試系統；所述系統電源通過所述直流-直流轉換電路連接到所述浮地測試系統；所述通用總線轉換電路與所述光耦隔離電路連接；所述光耦隔離電路分別與所述鉗位電路、所述數模輸出模塊和所述模數測量模塊連接；所述數模輸出模塊和所述鉗位電路均與所述主運放、所述電壓反饋回路和所述電流反饋回路連接；所述模數測量模塊與所述電壓反饋回路和所述電流反饋回路連接；所述直流-直流轉換電路與所述主運放的正電源、所述電壓選擇電流放大電路連接；所述主運放的輸出端和負電源分別與所述電壓選擇電流放大電路連接；所述電壓選擇電流放大電路、所述電壓反饋回路和所述電流反饋回路均與所述浮地測試系統的輸出端連接。作為進一步改進，所述直流-直流轉換電路的每路通道單獨使用一正一負兩個隔離電源，提供的最高電壓為48伏、最大電流為2.3安培。作為進一步改進，所述通用總線轉換電路采用現場可編程門陣列FPGA實現。作為進一步改進，所述鉗位電路包含正向鉗位子電路和負向鉗位子電路；所述正向鉗位子電路和負向鉗位子電路的輸入端與所述信號隔離電路連接，兩個輸出端相互連接，并與所述主運放、所述電流反饋回路和所述電壓反饋回路連接。采用鉗位電路限制輸出電流和電壓，防止過高的輸出損壞被測器件。作為進一步改進，所述電壓反饋回路包含恒電壓輸出模塊和電壓檔位分檔模塊；所述電壓反饋回路包含恒電流輸出模塊和電流檔位分檔模塊；所述恒電壓輸出模塊、電壓檔位分檔模塊、恒電流輸出模塊和電流檔位分檔模塊分別與所述浮地測試系統的輸出端連接。作為進一步改進，還包含:二級浮動電源；所述電壓反饋回路包含:電壓反饋電阻和電壓檢測放大器；所述電壓檢測放大器的兩個輸入端分別與所述·浮地測試系統的輸出端中的電壓輸出端Vo和浮地連接；所述電壓檢測放大器的正電源和負電源與所述二級浮動電源連接；所述電壓檢測放大器的輸出端與所述電壓反饋電阻的一端連接，所述電壓反饋電阻的另一端與所述鉗位電路和所述模數測量模塊連接；所述電流反饋回路包含:采樣電阻和電壓檢測放大器；所述電壓檢測放大器的兩個輸入端分別與所述采樣電阻的兩端連接；所述電壓檢測放大器的正電源和負電源與所述二級浮動電源連接；所述電壓檢測放大器的輸出端與所述鉗位電路和所述模數測量模塊連接；所述采樣電阻的一端與所述浮地測試系統的輸出端中的電壓輸出端Vo連接，另一端與所述電壓選擇電流放大電路連接。引入二級浮動電源，能夠跟隨的電壓輸出端No電壓進行浮動，使運放在較高電壓輸入也能夠安全工作。與現有技術相比較，本實用新型具有以下優點:1、浮地系統不受大地電性能的影響。2、浮地系統可使功率地(強電地)和信號地(弱電地)之間的隔離電阻很大。3、浮地性能能阻止共地阻抗電路性耦合產生的電磁干擾(即共模干擾)。4、能滿足較高電壓和較大電流的測試要求。
圖1是本實用新型的浮地測試系統隔離示意圖；圖2是本實用新型的浮地測試系統中各個功能模塊連接示意圖；圖3是本實用新型的浮地測試系統施加和測量的原理框圖；[0033]圖4是本實用新型的浮地測試系統進行差模測量時的示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領域的普通技術人員可以理解，在本實用新型各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，即使沒有這些技術細節和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請各權利要求所要求保護的技術方案。本實用新型的第一實施方式涉及一種浮地測試系統，如圖1所示，包含:浮地測量電路、電源隔離電路和信號隔離電路；被測系統的系統電源通過電源隔離電路與浮地測量電路連接；被測系統的系統信號通過信號隔離電路與浮地測量電路進行傳遞。具體電路參見圖2，浮地測量電路包含:通用總線轉換電路、主運放、電壓選擇電流放大電路、鉗位電路、電壓反饋回路、電流反饋回路、數模輸出模塊和模數測量模塊；電源隔離電路為直流-直流轉換電路；信號隔離電路為光耦隔離電路。系統信號通過通用總線轉換電路輸入浮地測試系統，系統電源通過直流-直流轉換電路連接到浮地測試系統。通用總線轉換電路與光耦隔離電路連接；光耦隔離電路分別與鉗位電路、數模輸出模塊和模數測量模塊連接；數模輸出模塊和鉗位電路均與主運放、電壓反饋回路和電流反饋回路連接；模數測量模塊與電壓反饋回路和電流反饋回路連接；直流-直流轉換電路與主運放的正電源、電壓選擇電流放大電路連接；主運放的輸出端和負電源分別與電壓選擇電流放大電路連接；電壓選擇電流放大電路、電壓反饋回路和電流反饋回路均與浮地測試系統的輸出端連接。鉗位電路包含正向鉗位子電路和負向鉗位子電路；正向鉗位子電路和負向鉗位子電路的輸入端與信號隔離電路連接，兩個輸出端相互連接，并與主運放、電流反饋回路和電壓反饋回路連接。
此外，值得一提的是，直流-直流轉換電路的每路通道單獨使用一正一負兩個隔離電源，提供的最高電壓為48伏、最大電流為2.3安培。比如說，可以設置兩個獨立通道的高精度恒流恒壓模塊，該模塊的地電位浮置，每個通道具有施加和測量功能，可實現雙向四象限工作，電壓電流施加和測試精度為0.1%，分辨率為16位，其電壓輸出測量范圍-48v +48V,電流輸出測量范圍-2A 2A。通用總線轉換電路采用現場可編程門陣列FPGA實現。電壓反饋回路包含恒電壓輸出模塊和電壓檔位分檔模塊；電壓反饋回路包含恒電流輸出模塊和電流檔位分檔模塊；恒電壓輸出模塊、電壓檔位分檔模塊、恒電流輸出模塊和電流檔位分檔模塊分別與浮地測試系統的輸出端連接。在實際實現時，可以采用GAH03S48BP 48V 150W電源模塊作為直流-直流轉換電路，FPGA芯片可以為XC3S500E或XC3S250E，主運放可以選用0PA454AIDDA，數模輸出電路可以選用16位DA芯片AD5546，模數測量電路可以選用16位AD芯片AD7612或AD7610。與現有技術相比，通過隔離電路把浮地測量電路同被測系統其他電路隔離開，使得浮地測試系統不受大地電性能的影響，可使功率地和信號地之間的隔離電阻很大，阻止共地阻抗電路性耦合產生的電磁干擾，能滿足較高電壓和較大電流的測試要求。特別是，在一些特定場合，地線上的干擾比較嚴重，采用浮地技術，可以阻斷干擾信號的進入，提高電磁兼容能力。本實用新型的第二實施方式涉及一種浮地測試系統，第二實施方式在第一實施方式基礎上做了進一步改進，主要改進之處在于:在第二實施方式中，引入二級浮動電源，能夠跟隨電壓輸出端Vo的電壓進行浮動，使運放在較高電壓輸入時也能夠安全工作。請參閱圖3所示，電壓反饋回路包含:電壓反饋電阻401和電壓檢測放大器402 ；電壓檢測放大器的兩個輸入端分別與浮地測試系統的輸出端中的Vo和浮地連接；電壓檢測放大器的正電源和負電源與二級浮動電源400連接；電壓檢測放大器的輸出端與電壓反饋電阻的一端連接，電壓反饋電阻的另一端與鉗位電路和模數測量模塊連接。電流反饋回路包含:采樣電阻403和電壓檢測放大器404 ;電壓檢測放大器的兩個輸入端分別與采樣電阻的兩端連接；電壓檢測放大器的正電源和負電源與二級浮動電源連接；電壓檢測放大器的輸出端與鉗位電路和模數測量模塊連接；采樣電阻的一端與浮地測試系統的輸出端中Vo連接，另一端與電壓選擇電流放大電路連接。此外，本實施方式也可以解決較高數值的差模信號問題，比如說，如圖4所示，系統中的兩點PU P2的電壓分別為Vpl=500v，Vp2=520v，則共模電壓(Vcom)為500伏，差模或差分電壓(Vdif)為20伏，將p2點與浮地端405連接，這樣就可以將較大的共模信號轉換成很小的差模信號進行測量。與現有技術相比較，本實用新型具有以下優點:1、浮地系統不受大地電性能的影響。2、浮地系統可使功率地(強電地)和信號地(弱電地)之間的隔離電阻很大。3、浮地性 能能阻止共地阻抗電路性耦合產生的電磁干擾(即共模干擾)。 4、能滿足較高電壓和較大電流的測試要求。本領域的普通技術人員可以理解，上述各實施方式是實現本實用新型的具體實施例，而在實際應用中，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本實用新型的精神和范圍。
權利要求1.一種浮地測試系統，其特征在于，包含:浮地測量電路、電源隔離電路和信號隔離電路； 被測系統的系統電源通過所述電源隔離電路與所述浮地測量電路連接； 被測系統的系統信號通過所述信號隔離電路與所述浮地測量電路進行傳遞。
2.根據權利要求1所述的浮地測試系統，其特征在于，所述浮地測量電路包含:通用總線轉換電路、主運放、電壓選擇電流放大電路、鉗位電路、電壓反饋回路、電流反饋回路、數模輸出模塊和模數測量模塊； 所述電源隔離電路為直流-直流轉換電路； 所述信號隔離電路為光耦隔離電路； 所述系統信號通過所述通用總線轉換電路輸入所述浮地測試系統；所述系統電源通過所述直流-直流轉換電路連接到所述浮地測試系統； 所述通用總線轉換電路與所述光耦隔離電路連接；所述光耦隔離電路分別與所述鉗位電路、所述數模輸出模塊和所述模數測量模塊連接；所述數模輸出模塊和所述鉗位電路均與所述主運放、所述電壓反饋回路和所述電流反饋回路連接；所述模數測量模塊與所述電壓反饋回路和所述電流反饋回路連接；所述直流-直流轉換電路與所述主運放的正電源、所述電壓選擇電流放大電路連接；所述主運放的輸出端和負電源分別與所述電壓選擇電流放大電路連接；所述電壓選擇電流放大電路、所述電壓反饋回路和所述電流反饋回路均與所述浮地測試系統的輸出端連接。
3.根據權利要求2所述的浮地測試系統，其特征在于，所述直流-直流轉換電路的每路通道單獨使用一正一負兩個隔 離電源，提供的最高電壓為48伏、最大電流為2.3安培。
4.根據權利要求2所述的浮地測試系統，其特征在于，所述通用總線轉換電路采用現場可編程門陣列FPGA實現。
5.根據權利要求2所述的浮地測試系統，其特征在于，所述鉗位電路包含正向鉗位子電路和負向鉗位子電路； 所述正向鉗位子電路和負向鉗位子電路的輸入端與所述信號隔離電路連接，兩個輸出端相互連接，并與所述主運放、所述電流反饋回路和所述電壓反饋回路連接。
6.根據權利要求2所述的浮地測試系統，其特征在于，所述電壓反饋回路包含恒電壓輸出模塊和電壓檔位分檔模塊； 所述電壓反饋回路包含恒電流輸出模塊和電流檔位分檔模塊； 所述恒電壓輸出模塊、電壓檔位分檔模塊、恒電流輸出模塊和電流檔位分檔模塊分別與所述浮地測試系統的輸出端連接。
7.根據權利要求2至6任一項所述的浮地測試系統，其特征在于，還包含:二級浮動電源； 所述電壓反饋回路包含:電壓反饋電阻和電壓檢測放大器；所述電壓檢測放大器的兩個輸入端分別與所述浮地測試系統的輸出端中的電壓輸出端(Vo)和浮地連接；所述電壓檢測放大器的正電源和負電源與所述二級浮動電源連接；所述電壓檢測放大器的輸出端與所述電壓反饋電阻的一端連接，所述電壓反饋電阻的另一端與所述鉗位電路和所述模數測量模塊連接； 所述電流反饋回路包含:采樣電阻和電壓檢測放大器；所述電壓檢測放大器的兩個輸入端分別與所述采樣電阻的兩端連接；所述電壓檢測放大器的正電源和負電源與所述二級浮動電源連接；所述電壓檢測放大器的輸出端與所述鉗位電路和所述模數測量模塊連接；所述采樣電阻的一端與所述浮地測試系統的輸出端中的電壓輸出端(Vo)連接，另一端與所述電壓選擇電流放大 電路連接。
專利摘要本實用新型涉及集成電路測試領域，公開了一種浮地測試系統。本實用新型中浮地測試系統包含浮地測量電路、電源隔離電路和信號隔離電路；被測系統的系統電源通過電源隔離電路與浮地測量電路連接；被測系統的系統信號通過信號隔離電路與浮地測量電路進行傳遞。通過隔離電路把浮地測量電路同被測系統其他電路隔離開，使得浮地測試系統不受大地電性能的影響，可使功率地和信號地之間的隔離電阻很大，阻止共地阻抗電路性耦合產生的電磁干擾，能滿足較高電壓和較大電流的測試要求。
文檔編號G01R31/28GK203133243SQ20132006755
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月5日 優先權日2013年2月5日
發明者毛國梁, 曹云飛 申請人:上海宏測半導體科技有限公司