在線測試技術對于克服傳統(tǒng)離線測試(Off Line Test) 的繁瑣、低效,提高現(xiàn)代電子設備的維修質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。
并聯(lián)效應引起的測量誤差是在線測試所要解決的關鍵問題。消除并聯(lián)效應有多種方法,但對于分立元件的測試來說,屏蔽技術(Guauding) 是一種比較經(jīng)濟而行之有效的方法。
我們知道,不管實際電路如何復雜,通??偪梢园驯粶y電路R,兩端的分流元件等效地看成與之并聯(lián)的兩個互為串聯(lián)的電阻R,和R2,即看成為如圖(1)所示的三角形電阻網(wǎng)絡。而在測量時,設法使其中之一,Rj(或R2) 中無電流通過,如同斷路一樣、故對R,的測量也就不存在分流作用,從而消除了并聯(lián)效應。
屏蔽技術實質(zhì)上就是運算放大器特性的典型應用。如圖(2)所示,R1、R2 為測試點A、B兩端的并聯(lián)等效電阻Rz,為待測電阻,虛線框中為內(nèi)阻為Rr,的恒流源。由于運算放大器反相輸人端為虛地,R 1兩端等電位Is幾乎全部流過R,則有:
成立,即
只要1s取合適的值,U。的讀數(shù)即為Rx的值。
電路及實現(xiàn)2.1、CL7107/7106 的引腳功能說明
ICL7107/7106 是一種雙積分A/D轉(zhuǎn)換器,并可直接驅(qū)動LED/I.CD 顯示器,其引腳功能如下:
40、39.38腳為時鐘發(fā)生器外圍元件接線端;37腳為測試端,當該腳與V+ 短接時,顯示器所有筆段點亮;36.35腳為參考電壓輸人端:34、33腳為基準電容接線端;32腳為公共模擬接地端;31.30腳為待測模擬電壓輸人端;29腳為自零輸入端;28腳為緩沖器輸出端,接積分電阻;27腳為積分器輸出端,接積分電容,26腳電源負極,接負電源;1C1.7107的21腳為數(shù)字地,ICL7106的21腳則為液晶公共極驅(qū)動端;20腳為負數(shù)指示信號,接千位顯示器負號段;19腳為千位顯示器的b.c段驅(qū)動輸出端;1腳為電源正極,接正電源;5.4、3、2、8、6、7腳為個位顯示器驅(qū)動信號輸出端,分別對應個位顯示器的a~ g 段;12、11.10、9.14.13、25腳為十位顯示器驅(qū)動信號輸出端,分別對應十位顯示器的a~g段;15.16.24、25.18.17、22腳為百位顯示器驅(qū)動信號輸出端,分別對應百位顯示器的a~g段。
2.2、測試電路及實現(xiàn)
測試電路如圖3所示,其中虛線框A中為電阻一電壓轉(zhuǎn)換電路,虛線框B中為555定時電路,工作于無穩(wěn)態(tài)模式,產(chǎn)生占空比為50% 的方波,經(jīng)整流以后,為ICL7107的26腳提供- 3.4V電源。探頭2、3并接在R,的兩端,探頭1應根據(jù)實際電路選擇合適的測試點。本電路中,運算放大器最好采用CMOS器件,并盡量使運算放大器工作在深度負反饋狀態(tài),以提高系統(tǒng)的測試精度。
實驗證實(實測數(shù)據(jù)見表1),在I,合適的情況下,對于1002~ 10MQ的待測電阻,其測試誤差在5% 以內(nèi),完全能夠滿足現(xiàn)代電子設備維修檢測的要求,
誤差分析1、運算放大器開環(huán)電壓增益的影響
在圖2的電路中,當運算放大器的開環(huán)電壓增益很高時,運放兩輸人端的電位才近似相等。盡管運算放大器的開環(huán)增益一般都很大,但并非無窮大,故其兩輸人端電位就不完全相等,從而對R,存在一定的分流,使測試結果偏小。為減小誤差。應選用開環(huán)增益較大的運算放大器
2、運算放大器輸入電流的影響
由于運算放大器輸入電阻不可能達到無窮大,多多少少對R,有一定的分流,從而影響R,的測試精度。因此運算放大器應選用輸人電阻高的器件(例如M(0S器件),同時應適當提高恒流源I,的大小。