[发明专利]精密低压器件超高阻抗的高精度测量系统

说明书

本发明提供了一种结构简单、成本低、效率高、性能强的精密低压器件超高阻抗的高精度测量系统。本发明包括MCU（1）、交流源信号发生装置（2）、隔离耦合装置（3）、直流阻抗测量装置（5）、交流阻抗测量装置（6）、通道切换装置（7）、待测产品接入装置（8）以及电源，所述待测产品接入装置（8）外设置有屏蔽装置（9），所述直流阻抗测量装置（5）和交流阻抗测量装置（6）分别连接所述待测产品接入装置（8）并对待测产品的阻抗进行测量，直流阻抗测量装置（5）和待测产品接入装置（8）之间、所述交流阻抗测量装置（6）和待测产品接入装置（8）之间均设置有保护环（10），所述电源为整个测量系统供电。本发明可应用于测试领域。

技术领域

本发明涉及测试领域，尤其涉及一种应用于针对G欧（1×10¹⁴＞X_R＞1×10⁹欧姆）甚至达到T欧姆且材料本身电压耐受力较低（＜2～5伏特）的精密低压器件的直流阻抗和交流阻抗测试的超高阻抗的高精度测量系统。

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。而低电压下影响测量精度的主要因素包括：

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。但其测量质量非常受限于运放本身的电参性能。