電流測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種電流測(cè)量系統(tǒng)供精確地測(cè)量待測(cè)電路所產(chǎn)生的電流，該電流測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)取樣單元與該待測(cè)電路串聯(lián)地連接，并自該取樣單元取得第一電壓，又該第一電壓通過(guò)放大單元放大為第二電壓，且該第二電壓經(jīng)該噪聲抑制單元濾除在該第二電壓中的模擬電壓噪聲并形成第三電壓，而該第三電壓通過(guò)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字型態(tài)的電壓信號(hào)，又通過(guò)處理單元利用已儲(chǔ)存的校正直線(xiàn)方程式，將該電壓信號(hào)校正成為測(cè)量信號(hào)，而該測(cè)量信號(hào)供表示精確的該電流。其中，該記憶單元儲(chǔ)存該校正直線(xiàn)方程式所需的斜率與偏壓值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電流測(cè)量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電流測(cè)量系統(tǒng)，尤其涉及可較精確地測(cè)量待測(cè)電路所產(chǎn)生的電流。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)電路進(jìn)行電流測(cè)量的方法是可通過(guò)例如數(shù)字萬(wàn)用電表或電流測(cè)量電表等測(cè)量?jī)x表進(jìn)行測(cè)量，但這些儀表因?yàn)椴o(wú)任何供與計(jì)算機(jī)連接而可提供自動(dòng)化測(cè)量的控制接口，使得這些儀表無(wú)法實(shí)際在具有大量電子產(chǎn)品的生產(chǎn)線(xiàn)，對(duì)每一這些電子產(chǎn)品進(jìn)行電流測(cè)量。
[0003]有鑒于此，一并參照?qǐng)D1，現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)電流測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行該生產(chǎn)線(xiàn)每一這些電子產(chǎn)品的電流測(cè)量。在圖1中，該電流測(cè)量系統(tǒng)2接收每一這些電子產(chǎn)品所產(chǎn)生的電流II，并通過(guò)線(xiàn)性運(yùn)算電路4將該電流Il轉(zhuǎn)換成電壓V，并且為了能夠提供后續(xù)的處理單元8進(jìn)行數(shù)字的處理，該電壓V又通過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元6轉(zhuǎn)換成數(shù)字型態(tài)的電壓V’，最終該處理單元8再根據(jù)該線(xiàn)性運(yùn)算電路4的電阻值，進(jìn)一步地演算該電壓V’而再轉(zhuǎn)換成電流數(shù)值IV，并通過(guò)計(jì)算機(jī)終端10顯示該電流數(shù)值IV。在此，通過(guò)反復(fù)地操作，可使得完成該生產(chǎn)線(xiàn)大量這些電子產(chǎn)品的電流測(cè)試。
[0004]然而，傳統(tǒng)的該電流測(cè)量系統(tǒng)2在接收該電流Il的過(guò)程中，有可能除接收該電流Il外，還一并接收伴隨該電流Il的噪聲信號(hào)，故不管該電流測(cè)量系統(tǒng)2如何進(jìn)行校正，該電流測(cè)量系統(tǒng)2仍然無(wú)法測(cè)量到實(shí)際的該電流II。
[0005]故本發(fā)明提供一種電流測(cè)量系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電流測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)提升測(cè)量的精確度，以達(dá)到精確地測(cè)量待測(cè)電路所產(chǎn)生的電流。
[0007]本發(fā)明的另一目的是提供上述的電流測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)補(bǔ)償測(cè)量系統(tǒng)中所造成的線(xiàn)路損失，來(lái)提升測(cè)量電流的精確度。
[0008]本發(fā)明的又一目的是提供上述的電流測(cè)量系統(tǒng)，根據(jù)取樣電流的安培等級(jí)(例如毫安級(jí)或微安級(jí)的電流)，用以決定該電流測(cè)量系統(tǒng)的分辨率。
[0009]本發(fā)明的再一目的是提供上述的電流測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)模擬及/或數(shù)字噪聲的抑制，用以提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。
[0010]為達(dá)到上述目的及其它目的，本發(fā)明提供一種電流測(cè)量系統(tǒng)供精確地測(cè)量待測(cè)電路所產(chǎn)生的電流，該電流測(cè)量系統(tǒng)包含取樣單元、放大單元、噪聲抑制單元、轉(zhuǎn)換單元、處理單元與記憶單元。其中，該取樣單元用于串聯(lián)地與該待測(cè)電路連接，該取樣單元取樣該電流并轉(zhuǎn)換為第一電壓；該放大單元與該取樣單元連接，該放大單元將該第一電壓放大為第二電壓；該噪聲抑制單元與該放大單元連接，該噪聲抑制單元濾除在該第二電壓中的模擬電壓噪聲，用以形成第三電壓；該轉(zhuǎn)換單元與該噪聲抑制單元連接，該轉(zhuǎn)換單元將該第三電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字型態(tài)的電壓信號(hào)；該處理單元與該轉(zhuǎn)換單元連接，該處理單元預(yù)先地儲(chǔ)存校正直線(xiàn)方程式，該處理單元通過(guò)該校正直線(xiàn)方程式校正該電壓信號(hào)，并將該電壓信號(hào)輸出而形成測(cè)量信號(hào)，而該測(cè)量信號(hào)供表示精確的該電流；以及，該記憶單元與該處理單元連接，該記憶單元預(yù)先地儲(chǔ)存該校正直線(xiàn)方程式所需的斜率與偏壓值。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相較，本發(fā)明的電流測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)硬件與軟件對(duì)測(cè)量系統(tǒng)中線(xiàn)路的損失進(jìn)行補(bǔ)償，并且通過(guò)降低噪聲干擾等缺陷，用以精確地測(cè)量待測(cè)電路所產(chǎn)生的電流。此外，本發(fā)明的電流測(cè)量系統(tǒng)亦可通過(guò)取樣電路(例如該取樣電路由多個(gè)電阻群所組成)所取得取樣電流的精準(zhǔn)度(例如毫安或微安等級(jí))，而決定整體該電流測(cè)量系統(tǒng)的最高分辨率。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電流測(cè)量系統(tǒng)的方塊示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的電流測(cè)量系統(tǒng)的方塊示意圖；
[0014]圖3為說(shuō)明圖2中取樣單元的詳細(xì)示意圖；
[0015]圖4為說(shuō)明圖2中放大單元的詳細(xì)示意圖；
[0016]圖5為說(shuō)明圖2中噪聲抑制單元的詳細(xì)示意圖；以及
[0017]圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例的電流測(cè)量系統(tǒng)的方塊示意圖。
[0018]主要部件附圖標(biāo)記:
[0019]2 電流測(cè)量 系統(tǒng)
[0020]4 線(xiàn)性運(yùn)算電路
[0021]6 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元
[0022]8 處理單元
[0023]10計(jì)算機(jī)終端
[0024]I1、12電流
[0025]IV電流數(shù)值
[0026]V、V，電壓
[0027]20、20’電流測(cè)量系統(tǒng)
[0028]22待測(cè)電路
[0029]24取樣單元
[0030]24’電阻群
[0031]242、244、246 分流電阻
[0032]26放大單元
[0033]26’電壓運(yùn)算放大器
[0034]262第一正電壓輸入端
[0035]264第一負(fù)電壓輸入端
[0036]266第一輸出端
[0037]28噪聲抑制單元
[0038]28’運(yùn)算放大器
[0039]282第二正電壓輸入端[0040]284第二負(fù)電壓輸入端
[0041]286第二輸出端
[0042]30轉(zhuǎn)換單元
[0043]32處理單元
[0044]34記憶單元
[0045]36標(biāo)準(zhǔn)電流產(chǎn)生單元
[0046]38計(jì)算機(jī)終端單元
[0047]RS等效電阻
[0048]Vl第一電壓
[0049]V2第二電壓
[0050]V3第三電壓
[0051]A放大倍率
[0052]N模擬電壓信號(hào)
[0053]VS電壓信號(hào)
[0054]MS測(cè)量信號(hào)
[0055]m斜率
[0056]I偏壓值
【具體實(shí)施方式】
[0057]為充分了解本發(fā)明的目的、特征及技術(shù)效果，這里通過(guò)下述具體的實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明，說(shuō)明如下:
[0058]參照?qǐng)D2，為本發(fā)明第一實(shí)施例的電流測(cè)量系統(tǒng)的方塊示意圖。在圖2中，該電流測(cè)量系統(tǒng)20供精確地測(cè)量待測(cè)電路22所產(chǎn)生的電流12，例如該待測(cè)電路22可具有電阻、電容、電感或集成電路等所組成的電路。
[0059]其中，該電流測(cè)量系統(tǒng)20包含取樣單元24、放大單元26、噪聲抑制單元28、轉(zhuǎn)換單元30、處理單元32與記憶單元34。
[0060]該取樣單元24串聯(lián)地與該待測(cè)電路22連接。其中，該取樣單元24自該待測(cè)電路22取得該電流12并轉(zhuǎn)換為第一電壓VI，例如該第一電壓Vl的范圍介于I毫伏特與50毫伏特之間，以及該電路的總電阻值范圍介于I歐姆與I毫歐姆之間。一并參照?qǐng)D3，例如該取樣單元24以電阻群24’為例說(shuō)明。在此，該電阻群24’可為多個(gè)分流電阻242、244、246，且這些分流電阻以并聯(lián)型態(tài)所組成，使得這些分流電阻242、244、246形成一等效電阻RS，使得該第一電壓Vl等于該電流12與等效電阻RS的乘積。
[0061]回到圖2，該放大單元26與該取樣單元24連接，該放大單元26將該第一電壓Vl放大為第二電壓V2，例如該放大單元26可為如圖4所示的電壓運(yùn)算放大器26’。其中，該電壓運(yùn)算放大器26’具有第一正電壓輸入端262、第一負(fù)電壓輸入端264與第一輸出端266。該第一正電壓輸入端262連接至該等效電阻RS的一端以及該第一負(fù)電壓輸入端264連接至該等效電阻RS的另一端，又，該電壓運(yùn)算放大器26’提供放大倍率A，使得該第一電壓Vl經(jīng)由該電壓運(yùn)算放大器26’以該放大倍率A放大成為該第二電壓V2，即該第二電壓V2與該第一電壓Vl之間的比值為該放大倍率A。[0062]回到圖2，該噪聲抑制單元28與該放大單元26連接，該噪聲抑制單元28濾除在該第二電壓V2中的模擬電壓噪聲N(noise),用以形成第三電壓V3。一并參照?qǐng)D5,該噪聲抑制單元28可為具有軌對(duì)軌輸出(rail to rail)的運(yùn)算放大器28’。其中，該軌對(duì)軌輸出的定義是該運(yùn)算放大器28’的輸出電壓等于供應(yīng)該運(yùn)算放大器所使用的供應(yīng)電壓，具有低失真、低噪聲、較高的帶寬增益與省電的效果。又，該運(yùn)算放大器28’具有第二正電壓輸入端282、第二負(fù)電壓輸入端284與第二輸出端286。該第二正電壓輸入端282與該第一輸出端266連接，用以接收該第二電壓V2，而該第二負(fù)電壓輸入端284連接至該第二輸出端286，用以形成負(fù)反饋的電路。此外，由于該第二電壓V2與該模擬電壓噪聲N經(jīng)由該運(yùn)算放大器28’的放大，且一般該模擬電壓信號(hào)N的電壓電平高于該第二電壓V2的電壓電平，故該模擬電壓信號(hào)N經(jīng)過(guò)放大之后，該模擬電壓信號(hào)N的電壓會(huì)超過(guò)該供應(yīng)電壓，而使得在該第二輸出端286輸出接近僅可獲得該第二電壓V2，即間接地抑制了該模擬電壓信號(hào)N。
[0063]回到圖2，該轉(zhuǎn)換單元30與該噪聲抑制單元28連接，該轉(zhuǎn)換單元30將該第三電壓轉(zhuǎn)V3換為數(shù)字型態(tài)的電壓信號(hào)VS (voltage signal)，例如該轉(zhuǎn)換單元30為模擬對(duì)數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0064]該處理單元32與該轉(zhuǎn)換單元30連接，且該處理單元預(yù)先地儲(chǔ)存校正直線(xiàn)方程式。該處理單元32通過(guò)該校正直線(xiàn)方程式校正該電壓信號(hào)VS，并將該電壓信號(hào)VS輸出而形成測(cè)量信號(hào)MS (measure signal)，而該測(cè)量信號(hào)MS供表示精確的該電流12。
[0065]又，該校正直線(xiàn)方程式如下所示:
[0066]y = mx+1
[0067]其中，“m”為斜率、“I”為該偏壓值、“x”為該電壓信號(hào)VS以及“y”為該測(cè)量信號(hào)
MS0
[0068]又,該記憶單元34與該處理單元32連接,該記憶單元34預(yù)先地儲(chǔ)存該校正直線(xiàn)方程式所需的斜率與偏壓值。在此該斜率以m表示以及該偏壓值以I表示。
[0069]在另一實(shí)施例中，雖該電壓信號(hào)VS為已經(jīng)由該噪聲抑制單元28進(jìn)行該模擬電壓噪聲N的抑制，但仍然還有可能有極少部分的噪聲未能完全地濾除，故該處理單元32還包含數(shù)字濾波算法(例如該數(shù)字濾波算法可為中值濾波法(median filtering)),該數(shù)字濾波算法濾除在該電壓信號(hào)VS及/或該測(cè)量信號(hào)MS的任意其中之一所產(chǎn)生的數(shù)字噪聲。其中，該數(shù)字噪聲定義為該模擬電壓噪聲N經(jīng)轉(zhuǎn)換單元30轉(zhuǎn)換之后而未能濾除的信號(hào)。再者，該數(shù)字噪聲存在于該電壓信號(hào)VS或該測(cè)量信號(hào)MS中。
[0070]參照?qǐng)D6，為本發(fā)明第二實(shí)施例的電流測(cè)量系統(tǒng)的方塊示意圖。在圖6中，該電流測(cè)量系統(tǒng)20’除第一實(shí)施例所述的該取樣單元24、該放大單元26、該噪聲抑制單元28、該轉(zhuǎn)換單元30、該處理單元32與該記憶單元34之外,該電流測(cè)量系統(tǒng)20’還包含標(biāo)準(zhǔn)電流產(chǎn)生單元36與計(jì)算機(jī)終端單元38。
[0071 ] 其中，該標(biāo)準(zhǔn)電流產(chǎn)生單元36產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電流SI，而通過(guò)與該取樣單元24的連接，由該取樣單元24將該標(biāo)準(zhǔn)電流SI轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓SV(standard voltage),該標(biāo)準(zhǔn)電壓SV經(jīng)由該放大單元26、該噪聲抑制單元28、該轉(zhuǎn)換單元30與該處理單元32，并自該處理單元32輸出該測(cè)量信號(hào)MS。
[0072]該計(jì)算機(jī)終端單元38連接該處理單元30與該記憶單元34。其中，該計(jì)算機(jī)終端單元38內(nèi)建最小平方算法(通過(guò)接收多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電流SI而能求出這些標(biāo)準(zhǔn)電流SI的平均值)，用以演算該測(cè)量信號(hào)MS并解析出例如該斜率m與該偏壓值1，又該計(jì)算機(jī)終端單元38將該斜率m與該偏壓值I儲(chǔ)存在該記憶單元34。
[0073]再者，利用該最小平方算法計(jì)算該斜率m與該偏壓值I的數(shù)學(xué)式如下所示:
[0074]
【權(quán)利要求】
1.一種電流測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，供測(cè)量待測(cè)電路所產(chǎn)生的電流，該電流測(cè)量系統(tǒng)包含: 取樣單元，用于串聯(lián)地與該待測(cè)電路連接，該取樣單元取樣該電流并轉(zhuǎn)換為第一電壓； 放大單元，與該取樣單元連接，該放大單元將該第一電壓放大為第二電壓； 噪聲抑制單元，與該放大單元連接，該噪聲抑制單元濾除在該第二電壓中的模擬電壓噪聲，用以形成第三電壓； 轉(zhuǎn)換單元，與該噪聲抑制單元連接，該轉(zhuǎn)換單元將該第三電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字型態(tài)的電壓信號(hào); 處理單元，與該轉(zhuǎn)換單元連接，該處理單元預(yù)先地儲(chǔ)存校正直線(xiàn)方程式，該處理單元通過(guò)該校正直線(xiàn)方程式校正該電壓信號(hào)，并將該電壓信號(hào)輸出而形成測(cè)量信號(hào)，而該測(cè)量信號(hào)供表不精確的該電流；以及 記憶單元，與該處理單元連接，該記憶單元預(yù)先地儲(chǔ)存該校正直線(xiàn)方程式所需的斜率與偏壓值。
2.如權(quán)利要求1所述的電流測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，該取樣單元為電阻群，該電阻群具有多個(gè)分流電阻，且這些分流電阻彼此以串聯(lián)與并聯(lián)的至少其中之一連接，其中該電阻群通過(guò)該電流產(chǎn)生該第一電壓而供該放大單元將該第一電壓放大為該第二電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的電流測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，該第一電壓的范圍介于I毫伏特與50毫伏特之間，以及該電阻群的等效電阻值的范圍介于I歐姆與I毫歐姆之間。
4.如權(quán)利要求1所述的電流測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，該放大單元為電壓運(yùn)算放大器，以及該噪聲抑制單元為具有軌對(duì)軌輸出的運(yùn)算放大器。
5.如權(quán)利要求1所述的電流測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，該校正直線(xiàn)方程式為: y = mx+1 其中“m”為斜率、“I”為該偏壓值、“x”為該電壓信號(hào)以及“y”為該測(cè)量信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的電流測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，還包含標(biāo)準(zhǔn)電流產(chǎn)生單元，與該取樣單元連接并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓，該標(biāo)準(zhǔn)電壓經(jīng)由該放大單元、該噪聲抑制單元、該轉(zhuǎn)換單元與該處理單元，并自該處理單元輸出該測(cè)量信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的電流測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，還包含計(jì)算機(jī)終端單元，連接該處理單元與該記憶單元，該計(jì)算機(jī)終端單元內(nèi)建最小平方算法，用以演算該測(cè)量信號(hào)并解析出該斜率與該偏壓值，又該計(jì)算機(jī)終端單兀將該斜率與該偏壓值儲(chǔ)存在該記憶單兀。
8.如權(quán)利要求7所述的電流測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，該斜率與該偏壓值分別為: -二 (O兄—Z:>D)/(02 —O)2).以及 ? ?
/ = J - /7? \.其中“m”為斜率、“I”為該偏壓值、“x”為該電壓信號(hào)、“y”為該測(cè)量信號(hào)、《;，，為“x”的平均數(shù)以及《為“y”的平均數(shù)。
9.如權(quán)利要求1所述的電流測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，該處理單元還包含數(shù)字濾波算法，該數(shù)字濾波算法濾除在該電壓信號(hào)與該測(cè)量信號(hào)的至少其中之一中產(chǎn)生的數(shù)字噪聲。
10.如權(quán)利要求9所述的電流測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 該數(shù)字濾波算法為中值濾波法。
【文檔編號(hào)】G01R19/25GK103487639SQ201210396814
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月7日
【發(fā)明者】賴(lài)志松, 鄭為耀 申請(qǐng)人:亞旭電腦股份有限公司