[发明专利]一种采用跨导分流结构实现交流阻抗测量的电路及方法

说明书

本发明提供了一种结构简单、测量精度高的采用跨导分流结构实现交流阻抗测量的电路及方法。本发明电路包括交流电压源、运算放大器（OP1）、差分放大器（OP2）、测量电阻（Rs）及电容（Cx），待测产品并联在电容的两端且一端共地，测量电阻的一端与电容的一端连接，测量电阻的另一端与运算放大器的输出端连接，运算放大器的输出端还与差分放大器的负输入极连接，运算放大器的正输入极与差分放大器的正输入极连接；本发明方法包括以下步骤：（1）计算待测产品电阻；（2）计算交流输入电压V_REF和差分输出电压V_O的有效值；（3）计算在不同情况下的交流阻抗。本发明可应用于测试领域。

技术领域

本发明涉及测试领域，尤其涉及一种采用跨导分流结构实现交流阻抗测量的电路及利用该电路实现交流阻抗测量的方法。

背景技术

普通绝缘材料的阻抗越高，其电压耐受力也会越高，所以测量一般都会使用高压仪表（0～KV）去测量，如兆欧表等。但测量低耐压（＜2V，甚至更低）、高阻抗的材料时，这种高压测试方法就不能正常应用了，因为在低电压测量时，被测材料或器件本身存在非线性，导致这种方法不适合静电计等使用。而低电压下影响测量精度的另一些主要因素包括：

1.电阻本身噪声的影响尤为突出；

2.激励源自身噪声；

3.EMI（电磁干扰）的影响；

4.测试网络的漏电流、漏电压。

目前在测量＞1G欧姆的电阻时，基本都是采用静电计、SMU、皮安计+电压源、高阻计等一起进行测量。静电计的测量方式需要配置电压源或电流源，所以高阻的精密测试都是使用外接一台电压源（源表）加静电计或是皮安计的方法实现，从而获得测量电压或电流，使用欧姆定律最终计算出阻值，如图1和图2所示。使用源表和静电计的仪表测试方法，可以直接获得测试值。如图1、图2 所示为通用的静电计(静电电压表)、高阻计仪器仪表实现的高电阻测量，它们的特点是静电计(静电电压表)和激励源(电压源或电流源)是分开的两部分。另外市面上较为流行的高阻测量仪器，如型号为B2985A等仪器设备，将源表和静电计综合在一台仪器中，然后通过仪表专用配套适配器连接测量高阻，直接可以在仪表面板上读取测试值，不用再另外计算。

另外一种方法是使用普通数字万用表通过读取电压的方式计算高阻，其原理如图3所示。图3所示为使用一个外部电流源向被测器件提供恒流，然后通过一个运放作为缓冲器，其中V1≈V0，从而实现较低成本的普通数字万用表就可以测量Rx的高阻。

此外，还可以内置集成激励源（电压源或电流源）和缓冲器组成测量电路来进行高阻测量。目前很多测试仪器板卡的电路测量技术，使用电路板自身的电流源，再使用运放作为输入信号的缓冲器，如图4和图5所示。图4是带内置电流源的静电计高阻测量的简易原理图，图5是带保护欧姆式的静电计高阻测量的简易原理图。

图4、5中的被测电阻计算公式如下：

R_X=V₁/(V_S×R) （表达式1）

R_X=V₁/I （表达式2）

以上述及的图1、图2、图3所示的测试方法是通过仪器仪表的配合来实现高阻的测量。图4、图5完全是自主电路仪器板卡的测量方法。但其测量精度均非常受限于测试系统内运放本身的电参性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、测量精度高且不受被测器件或材料本身低耐压及测量系统因素影响的采用跨导分流结构实现交流阻抗测量的电路。

另外，本发明还提供了利用上述电路实现交流阻抗测量的方法， 该方法能够实现在待测产品本身低耐压情况下高精度测量高阻抗。