本發(fā)明涉及具有測量探頭的電氣測量系統(tǒng)及其方法。本發(fā)明尤其涉及使用光信號傳輸測量數(shù)據(jù)的電氣測量系統(tǒng)和測量探頭。

背景技術：

在電路測試期間反復出現(xiàn)的問題是所感興趣的信號的數(shù)目大于測量系統(tǒng)的可用測量通道的數(shù)目。因此，所有信號并非同時被記錄，而是在測量完成之后以虛構蒙太奇(fictive montage)的方式進行合并。另一種頻繁遇到的問題是電路非常密集地填充了部件，這使得幾乎不可能可靠地探測在物理上彼此接近地提供的信號。

針對該問題的常見解決方案是利用專用探頭卡，其具有以適用于DUT(被測設備)的幾何配置進行排列的連接管腳。然而，這樣的探頭卡可能非常昂貴并且難以以可靠的方式進行探測。非常容易得到從DUT至探頭卡的連接管腳的不良連接。為了實現(xiàn)良好測量，可以使用專用探針臺。該專用探針臺提供了用于固定探頭卡和DUT的剛性機構，以及用于控制該探頭卡并且使得連接管腳與DUT接觸的精確致動器。該探針臺在一些配置中可能非常昂貴。

針對該測量問題的另一種解決方案是利用專用的測量機器人，其被配置為將測量探頭移動至DUT上的不同位置。由于電路尺寸的減小，測量機器人需要非常精確，并且+/-50微米的精度經(jīng)常是必需的。該解決方案受到若干因素的限制，作為示例，諸如機器人手臂的數(shù)目，另一個問題是與這樣的專用測量機器人相關聯(lián)的成本。

已知測量系統(tǒng)所存在的另一個問題在于，測量系統(tǒng)的成本與所測量信號的數(shù)目以及電路的密度直接成比例。因此，為了監(jiān)視諸如DC/DC轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)或現(xiàn)場可編程門陣列之類的現(xiàn)代電路，需要大量的測量通道并且測量系統(tǒng)變得非常昂貴。

因此，存在對于有所改進的電氣測量系統(tǒng)和方法的需要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的示例性實施例的目標是解決以上所概況的問題中的至少一些。該目標以及其它目標通過根據(jù)所附獨立權利要求的系統(tǒng)、測量探頭和方法以及通過根據(jù)從屬權利要求的實施例而得以實現(xiàn)。

本發(fā)明提供了一種用于測量電路的電氣性質(zhì)的方法。該方法包括借助連接至該電路的測量探頭測量該電氣性質(zhì)，并且將所測量的該電路的電氣性質(zhì)轉(zhuǎn)換為光信號。該方法進一步包括發(fā)送該光信號，并且借助圖像傳感器接收該光信號，該圖像傳感器被配置為記錄包括傳送該光信號的測量探頭的圖像。該方法進一步包括對所記錄的圖像進行處理以便從所接收的光信號解碼測量數(shù)據(jù)。

本發(fā)明提供了一種用于測量可連接電路的電氣性質(zhì)的測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括被配置為連接至該可連接電路的測量探頭。該測量探頭被配置為測量該電路的電氣性質(zhì)，并且發(fā)送作為光信號的關于該電氣性質(zhì)的信息。該系統(tǒng)進一步包括圖像傳感器，其被配置為記錄從該測量探頭所傳送的光信號的圖像。該系統(tǒng)進一步包括處理電路，其被配置為從該圖像傳感器接收所記錄的圖像并且控制該圖像傳感器。該處理電路包括用于控制該圖像傳感器記錄圖像以使得來自該測量探頭的光信息被捕捉在該圖像上的器件。該處理電路進一步包括用于處理所記錄的圖像以便從所接收的光信號解碼測量數(shù)據(jù)的器件。

本發(fā)明提供了一種測量探頭，包括第一端子和第二端子。該測量探頭進一步包括連接至該第一端子和第二端子的測量電路。該測量電路被配置為測量該電路的電氣性質(zhì)，并且將所測量的電氣性質(zhì)轉(zhuǎn)換為光信號。該測量電路進一步包括用于發(fā)送該光信號的器件。

示例性實施的優(yōu)勢在于提供了有所改進的測量方法和系統(tǒng)。

某些實施例的優(yōu)勢在于可以對物理上彼此接近地提供的信號進行測量。

某些實施例的優(yōu)勢在于板面校準可以不是必需的。

某些實施例的優(yōu)勢在于可以不再需要用于具體板面布局的昂貴的專用探頭臺。

某些實施例的優(yōu)勢在于可以同時對大量信號進行實時測量。

附圖說明

在本發(fā)明實施例的以下描述中，將對附圖加以參考，其中：

圖1是根據(jù)第一實施例的測量系統(tǒng)的示意性透視圖；

圖2是示出第一實施例所執(zhí)行的處理的流程圖；

圖3是根據(jù)第二實施例的測量探頭的電路圖；

圖4是根據(jù)實施例的測量探頭的電路圖；

圖5是根據(jù)第五實施例的測量探頭的電路圖；

圖6是根據(jù)實施例的測量探頭的電路圖；

圖7是根據(jù)第九實施例的測量探頭的透視圖；

圖8是安裝在表面安裝設備上的根據(jù)第九實施例的測量探頭的透視圖；

圖9是根據(jù)第十實施例的測量探頭的透視圖；

圖10是安裝在表面安裝設備上的根據(jù)第十實施例的測量探頭的透視圖；以及

圖11是根據(jù)第十一實施例的測量探頭的透視圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將在下文中參考附圖對本發(fā)明進行更為全面地描述，附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式來體現(xiàn)而并不應當被解釋為局限于這里所給出的實施例；相反，這些實施例被提供以使得本公開將是全面且完整的，并且將向本領域技術人員完全傳遞本發(fā)明的范圍。在附圖中，同樣的附圖標記指代同樣的要素。

如下文中將要詳細解釋的，本發(fā)明已經(jīng)設計了一種借助使用光信號發(fā)送測量結果的測量探頭對印刷板組件(PBA)上的電信號進行測量的方式。

第一實施例

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的總體上表示為100的測量系統(tǒng)的透視圖。

在圖1中，測量系統(tǒng)100包括測量探頭102，其被配置為連接至印刷板組件(PBA)103上的電路。該PBA例如可以包括諸如DC/DC轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理電路(DSP)、微處理器(uP)和射頻功率放大器(RFPA)之類的電路。測量探頭102被配置為測量該電路的電氣性質(zhì)，并且將關于所測量的電氣性質(zhì)的信息作為光信號進行發(fā)送。

該測量系統(tǒng)進一步包括圖像傳感器101，其被布置在一個位置以使得所有感興趣的測量探頭102都處于該圖像傳感器101的視場之內(nèi)。圖像傳感器101連接至處理電路105，后者可以包括處理器107和存儲器106。處理電路105在一個實施例中可以連接至PBA 103上用于接收觸發(fā)信號的電路，在圖1中被圖示為線路108。測量系統(tǒng)100可以進一步包括顯示單元109，其被提供為顯示所測量的電氣性質(zhì)。該處理電路還可以包括通信電路，其允許處理電路發(fā)送測量結果并且從諸如計算機和其它測量設備之類的外部設備接收指令。

測量探頭102將所測量的電信號轉(zhuǎn)換為相對應的光信號，后者從測量探頭102進行發(fā)送。

該光信號被圖像傳感器101所檢測并且被中繼至處理電路。該處理電路能夠進行操作以記錄測量探頭102的圖像以及從那里傳送的光信號。處理電路105將所記錄的圖像轉(zhuǎn)換為測量數(shù)據(jù)，后者可以在顯示單元109上進行呈現(xiàn)。

為了確定哪個測量探頭102發(fā)送光信號，PBA 103可以被提供以諸如十字準線104之類的基準標記。PBA 103的其它特征可以被用作基準標記，諸如PBA邊緣、部件等。處理電路105被配置為使用這些基準標記作為定位輔助以便確定測量探頭102的位置。因此，在本申請中，該基準標記可以是PBA中可以被用于定位目的特征。

圖像傳感器101在一個實施例中可以是被配置為在1幀每秒(fps)至1000000fps范圍內(nèi)獲得圖像的高速相機。該范圍允許具有適當精度的測量。通過使用高速相機，可以實現(xiàn)所測量電氣性質(zhì)的實時監(jiān)視。

處理電路105可以在例如借助線路108從PBA 103接收到觸發(fā)信號后發(fā)起從光信號至測量的轉(zhuǎn)換。其它觸發(fā)信號可以被用來開始測量。另一種可變解決方案是利用來自測量探頭102的光信號作為觸發(fā)信號。

在一個實施例中，該測量系統(tǒng)被配置為使用數(shù)字光信號和模擬光信號的組合。這在連同例如電壓和電流的測量結果一起對狀態(tài)信號進行監(jiān)視的情況下可能是特別有用的。

一些實施例的一種有利特征在于，大量測量探頭能夠同時發(fā)送信息，這給出了來自電路的實時測量數(shù)據(jù)。

該測量系統(tǒng)的另一種優(yōu)勢在于，測量探頭102不會由于接地回路以及從測量設備所注入的噪聲而干擾電路。

圖2示出了測量系統(tǒng)100所執(zhí)行的用于測量所連接電路的電氣性質(zhì)的處理操作的流程圖。該用于測量可連接電路的電氣性質(zhì)的測量方法包括：

201：利用連接至該電路的測量探頭102測量電氣性質(zhì)。

202：將所測量的該電路的電氣性質(zhì)轉(zhuǎn)換為光信號。

203：借助測量探頭102發(fā)送該光信號。

204：借助圖像傳感器101接收該光信號，該圖像傳感器101被配置為記錄包括傳送該光信號的測量探頭的圖像。

205：對所接收到的光信號進行處理以便解碼測量數(shù)據(jù)。

206：顯示對應于所測量的電氣性質(zhì)的測量數(shù)據(jù)。在一個實施例中，該測量系統(tǒng)可以包括被配置為針對每個測量探頭顯示所測量的電氣性質(zhì)的顯示器。在其它實施例中，該測量數(shù)據(jù)從該處理電路被發(fā)送至外部計算機以便進行分析。

該方法可以進一步包括校準步驟，其中可以獲得測量探頭所發(fā)出的光的參考值以便進行測量校準。

從本公開所清楚的是，測量探頭102可以將測量數(shù)據(jù)作為數(shù)字光信號和/或模擬光信號進行發(fā)送。該模擬光信號可以攜帶例如被編碼為強度和/或顏色的信息。

第二實施例

圖3中示出了本發(fā)明的第二實施例。

該第二實施例圖示了測量探頭102的電路示意圖。測量探頭102包括第一端子300a和第二端子300b。測量電路301連接在第一端子300a和第二端子300b之間。測量電路301被配置為借助第一端子300a和第二端子300b測量電氣性質(zhì)。測量電路301進一步被配置為將所測量的電氣性質(zhì)轉(zhuǎn)換為光信號。測量電路301進一步包括用于發(fā)送光信號的器件302。

第三實施例

圖4a)中示出了本發(fā)明的第三實施例。

第三實施例圖示了測量探頭102的電路示意圖。測量探頭102包括第一端子300a和第二端子300b。第一端子300a和第二端子300b之間連接有串行電路。該串行電路包括與電阻器R401串聯(lián)的發(fā)光二極管(LED)D401。只要LED D401上的電壓大于具有通過流過LEDD401的電流所確定的強度的LED D401的正向壓降，該LED就將會“開啟”。

第四實施例

圖4b)中示出了本發(fā)明的第四實施例。

第四實施例圖示了測量探頭102的電路示意圖，其與第三實施例的測量探頭102的不同之處在于該串行電路進一步包括齊納二極管Z402。齊納二極管Z402在齊納二極管Z402上所施加的電壓達到齊納電壓時開始導通電流。這意味著LED D402將在該串聯(lián)電路上所施加的電壓達到齊納電壓加上LED D402的正向壓降時開始發(fā)光。通過選擇具有具體齊納電壓的齊納二極管，能夠?qū)y量探頭102的測量區(qū)域進行調(diào)節(jié)。

第五實施例

圖5中示出了本發(fā)明的第五實施例。

第五實施例圖示了測量探頭102的電路示意圖。測量探頭102包括控制電路501，其連接至第一端子300a并且被配置為測量施加于第一端子300a的電壓。所測量的電壓借助控制電路501而被用于選擇顏色，并且借助控制紅色LED D505、綠色LED D506和藍色LED D507而傳送該顏色。

第六實施例

圖6a)中示出了本發(fā)明的第六實施例。

第六實施例圖示了測量探頭102的電路示意圖。測量探頭102包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制電路501，其將所測量的電氣性質(zhì)轉(zhuǎn)換為經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的光信號。該PWM光信號由LED D602進行傳送，其中該光信號的占空比對應于所測量的電氣性質(zhì)。

第七實施例

圖6b)中示出了本發(fā)明的第七實施例。

第七實施例圖示了測量探頭102的電路示意圖，其與第六實施例的不同之處在于測量探頭102包括受控振蕩器(F)603。該受控振蕩器將所測量的電氣性質(zhì)轉(zhuǎn)換為所連接LED D604的閃爍頻率。

第八實施例

圖6c)中示出了本發(fā)明的第八實施例。

第八實施例圖示了測量探頭102的電路示意圖，其與第七實施例的不同之處在于測量探頭102包括強度轉(zhuǎn)換器(I)605，其將所測量的電氣性質(zhì)轉(zhuǎn)換為從所連接LED D606發(fā)出的光的強度。

第九實施例

圖7中示出了本發(fā)明的第九實施例。

圖7以透視圖示出了測量探頭102。測量探頭102被配置為被焊接或粘合在現(xiàn)有表面安裝設備(SMD)的頂端或PBA的焊盤上。在第一端提供有第一端子300a并且在第二端提供有第二端子300b。第一端子300a和第二端子300b包括適于焊接或粘合的區(qū)域。測量探頭102的電子器件被整合在第一端子300a和第二端子300b之間的主體703中。主體703包括用于發(fā)光的開口704。主體703進一步被配置為容納根據(jù)多個實施例的電路。

在圖8中，測量探頭102例如借助焊接或粘合而被安裝在PBA 103上的諸如電阻器或電容器的SMD 801的頂端(背裝式)。將測量探頭102連接至現(xiàn)有電氣部件的背裝式方法非常方便并且節(jié)省了PBA上的寶貴空間，而且無需額外的焊盤。

第十實施例

圖9中示出了本發(fā)明的第十實施例。

圖9以透視圖示出了測量探頭102。測量探頭102包括處于第一端的第一端子300a以及處于第二端的第二端子300b。第一端子300a和第二端子300b被配置為提供到可連接SMD的電氣接觸。為了促成與可連接SMD設備的電氣連接，第一端子300a和第二端子300b包括相對應的延長側面，其被提供為增大到SMD的電氣連接面積。該延長側面進一步充當被配置為鎖扣到SMD部件上的夾具。測量探頭102包括被布置在第一端子300a和第二端子300b之間的主體903，主體803被提供為容納測量探頭102的電氣部件。主體803進一步包括允許光被發(fā)出的開口804。

在圖10中，測量探頭102C借助鎖扣而操作連接至PBA 103的現(xiàn)有SMD 1001。

第十一實施例

圖11中示出了本發(fā)明的第十一實施例。

圖11示出了包括印刷電路板(PCB)1101的測量探頭102。該測量探頭102在第一端包括從PCB 1101伸出第一端子300a，第二端子300b以類似于第一端子300a的方式在PCB 1102的第二端被提供。延長側面可以被用來將測量探頭夾持到SMD設備上。測量探頭102包括安裝在PCB 1101上的LED 1104、齊納二極管1105和電阻器1106。該電路可以依據(jù)第四實施例。該測量探頭102可以借助焊接、粘合或卡扣而被安裝至被測設備(DUT)。在PCB 1101上可以提供本公開中所示的其它電路實施例。

使用情境

為了公開所公開實施例的有益特征，現(xiàn)在將參考圖1對該測量系統(tǒng)的示例使用情形進行討論。假設在這種情況下PBA 103包括功率轉(zhuǎn)換器電路。該功率轉(zhuǎn)換器電路包括與之連接的多個測量探頭102。測量探頭102被配置為監(jiān)視PBA 103上的感興趣電壓，作為示例，諸如輸出電容器電壓。圖像傳感器101是被配置為以高速(經(jīng)常為數(shù)千幅圖像每秒)記錄圖像序列的高速相機。測量探頭102的LED是能夠在100ns的區(qū)域中進行切換的高速類型。圖像捕捉裝置101連接至計算機，后者具有專用圖像分析程序。該功率轉(zhuǎn)換器電路連接至主電源，并且圖像捕捉裝置101借助該計算機被控制從而開始以高速記錄測量探頭102的圖像。在該時間期間，測量探頭102連續(xù)地監(jiān)視輸出電容器上的電壓并且將該電壓編碼為光的強度，后者由測量探頭的LED進行傳送并且被捕捉在所記錄的圖像序列上。所記錄的圖像序列借助計算機上的圖像分析程序被連續(xù)解碼并且在該處理電路的顯示器上被呈現(xiàn)為電壓vs.時間的圖表。

該使用情形允許對狀態(tài)信號以及模擬電壓同時監(jiān)視。如果測量探頭102包括能夠以100ns規(guī)模進行切換的高速LED，則能夠利用高速相機實現(xiàn)10毫秒的測量分辨率。

可以對所公開的示例進行許多修改，并且所公開實施例的列表并非是窮舉的而僅是發(fā)明概念的說明。