伏安特性测试仪的制作方法
【专利摘要】一种伏安特性测试仪，所述伏安特性测试仪包括：控制器，数模转换器，运算放大器，开关管，采样电阻，测试端口及模数转换器；所述控制器与所述数模转换器及所述模数转换器耦接，所述运算放大器的第一输入端与所述数模转换器耦接，所述运算放大器的第二输入端与所述采样电阻耦接，所述运算放大器的输出端与所述开关管的控制极耦接，所述开关管与所述测试端口及所述采样电阻串联，所述测试端口的一端与所述模数转换器耦接。采用所述伏安特性测试仪，可以有效地提高伏安特性测试的效率。
【专利说明】伏安特性测试仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子器件测试领域，尤其涉及一种伏安特性测试仪。
【背景技术】
[0002]伏安特性是指加在电气设备或者元件两端电压和通过电流的关系，伏安特性曲线常被用来研究导体电阻的变化规律，是物理学常用的图像法之一。
[0003]现有的伏安特性测试仪结构简单，但是需要手动操作测试，容易出错且效率低下。
实用新型内容
[0004]本实用新型实施例解决的问题是如何提高伏安特性测试的效率。
[0005]为解决上述问题，本实用新型实施例提供一种伏安特性测试仪，包括:控制器，数模转换器，运算放大器，开关管，采样电阻，测试端口及模数转换器；所述控制器与所述数模转换器及所述模数转换器耦接，所述运算放大器的第一输入端与所述数模转换器耦接，所述运算放大器的第二输入端与所述采样电阻耦接，所述运算放大器的输出端与所述开关管的控制极耦接，所述开关管与所述测试端口及所述采样电阻串联，所述测试端口的一端与所述模数转换器耦接。
[0006]可选的，所述开关管为NMOS管或PMOS管。
[0007]可选的，所述开关管为NMOS管，所述测试端口的第一端与预设的正电源耦接，所述测试端口的第二端与所述开关管的第二极耦接，所述采样电阻第一端与所述开关管的第一极耦接，所述采样电阻第二端接地，所述测试端口的第二端与所述模数转换器耦接。
[0008]可选的，所述开关管为NMOS管，所述开关管的第二极与所述预设的正电源耦接，所述开关管的第一极与所述测试端口的第一端耦接，所述采样电阻的第一端与所述测试端口的第二端耦接，所述采样电阻的第二端接地，所述测试端口的第一端与所述模数转换器耦接。
[0009]可选的，所述开关管为PMOS管，所述采样电阻的第一端与预设的正电源耦接，所述采样电阻的第二端与所述开关管的第一极耦接，所述测试端口第一端与所述开关管的第二极耦接，所述测试端口的第二端接地，所述测试端口的第一端与所述模数转换器耦接。
[0010]可选的，所述开关管为PMOS管，所述采样电阻的第一端与预设的正电源耦接，所述采样电阻的第二端与所述测试端口的第一端耦接，所述开关管的第一极与所述测试端口的第二端耦接，所述开关管的第二极接地，所述测试端口的第二端与所述模数转换器耦接。
[0011]可选的，所述伏安特性测试仪还包括:与所述控制器耦接的存储器。
[0012]可选的，所述存储器包括以下一种:SD卡、硬盘、EERROM、NOR Flash或NandFlash。
[0013]可选的，所述伏安特性测试仪还包括:与所述控制器耦接的显示器。
[0014]可选的，所述显示器包括以下一种:所述显示器包括以下一种:IXD显示器或LED显示器、OLED显示器或CRT显示器。[0015]与现有技术相比，本实用新型实施例的技术方案具有以下优点:
[0016]通过将待测元件与测试仪的测试端口耦接，模数转换器与测试端口耦接，获取测试端口的电压值并发送给控制器，控制器控制数模转换器输出不同的电压值，并输入运算放大器的第一输入端，使得运算放大器输出相应电压，启动开关管工作，由于开关管、米样电阻和待测元件串联，则开关管、采样电阻和待测元件上的电流相等，可以通过数模转换器的输出电压值与采样电阻阻值之间的运算得到采样电阻上的电流，根据获取的测试端口的电压值，通过运算可以得到待测元件的压降，故利用压降与电流值即可得到待测元件的伏安特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型实施例中的一种伏安特性测试仪的装置结构示意图；
[0018]图2是本实用新型实施例中的一种伏安特性测试仪的电路结构图；
[0019]图3是本实用新型实施例中的另一种伏安特性测试仪的电路结构图；
[0020]图4是本实用新型实施例中的其他一种伏安特性测试仪的电路结构图；
[0021]图5是本实用新型实施例中的一种伏安特性测试仪的电路结构图。
【具体实施方式】
[0022]现有的伏安特性测试仪的结构比较简单，但是需要手动操作进行伏安特性的测试，容易出错且效率低下。
[0023]针对上述问题，本实用新型实施例通过将待测元件与测试仪的测试端口耦接，模数转换器与测试端口耦接，获取测试端口的电压值并发送给控制器，控制器控制数模转换器输出不同的电压值，并输入运算放大器的第一输入端，使得运算放大器输出相应电压，启动开关管工作，由于开关管、采样电阻和待测元件串联，则开关管、采样电阻和待测元件上的电流相等，可以通过数模转换器的输出电压值与采样电阻阻值之间的运算得到采样电阻上的电流，根据获取的测试端口的电压值，通过运算可以得到待测元件的压降，故利用压降与电流值即可得到待测元件的伏安特性。
[0024]为使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
[0025]参照图1，本实用新型实施例提供了一种伏安特性测试仪10的结构示意图，包括:控制器101，数模转换器102，运算放大器103，开关管104，采样电阻105，测试端口 106及模数转换器107，其中:
[0026]所述控制器101与所述数模转换器102及所述模数转换器107耦接，所述运算放大器103的第一输入端与所述数模转换器102耦接，所述运算放大器103的第二输入端与所述采样电阻105耦接，所述运算放大器103的输出端与所述开关管104的控制极耦接，所述开关管104与所述测试端口 106及所述采样电阻105串联，所述测试端口 106的一端与所述模数转换器107耦接。
[0027]在具体实施中，可以将待测元件放置在测试端口 106内，使得待测元件可以与测试仪10耦接；控制器101可以向数模转换器102发送包含电压信息的数字信号，利用包含不同电压信息的数字信号控制数模转换器102输出不同的电压；将数模转换器102的输出电压输入到运算放大器103的第一输入端，由于米样电阻105与运算放大器103的第二输入端耦接，利用运算放大器103的“虚短”和“虚断”的特性可以得到采样电阻105上的电流，由于开关管104与测试端口 106以及采样电阻105串联，则开关管104、测试端口 106以及采样电阻105上的电流值相等。
[0028]模数转换器107获取测试端口 106的电压值，并将测试端口 106的电压值输入控制器101，控制器101可以根据计算得到测试端口 106的压降；根据测试端口 106的压降和测试端口 106的电流值即可得到测试端口 106内待测元件的电压与电流的对应关系。通过控制器101控制数模转换器102输出不同的电压，可以得到多组待测元件的电压与电流的对应关系，即可得到待测元件的伏安特性。
[0029]在具体实施中，所述开关管可以包括NMOS管或PMOS管。
[0030]在具体实施中，如图1所示，测试端口 106、开关管104以及采样电阻105串联，但测试端口 106、开关管104以及采样电阻105的耦接方式并不仅限于图1中所述的串联耦接方式，还可以存在其他形式的耦接方式。只需要满足开关管104的控制极与运算放大器103的输出端耦接，采样电阻105与运算放大器103的第二输入端耦接，测试端口 106的一端与模数转换器107耦接即可，此处不做赘述。
[0031]在具体实施中，测试端口可以是测试仪的外接接口，也可以内置在测试仪中，此处不做赘述。待测元件可以放置在测试端口内进行测试，待测元件可以是电阻，也可以是二极管，还可以是其他类型的元件。
[0032]本实用新型实施例通过将待测元件与测试仪的测试端口耦接，模数转换器与测试端口耦接，获取测试端口的电压值并发送给控制器，控制器控制数模转换器输出不同的电压值，并输入运算放大器的第一输入端，使得运算放大器输出相应电压，启动开关管工作，由于开关管、采样电阻和待测元件串联，则开关管、采样电阻和待测元件上的电流相等，可以通过数模转换器的输出电压值与采样电阻阻值之间的运算得到采样电阻上的电流，根据获取的测试端口的电压值，通过运算可以得到待测元件的压降，故利用压降与电流值即可得到待测元件的伏安特性。
[0033]参照图2，本实用新型实施例提供了一种伏安特性测试仪的电路结构图，包括:控制器201，数模转换器202，运算放大器203，开关管204，采样电阻205，测试端口 206及模数转换器207，其中:
[0034]控制器201与数模转换器202及模数转换器207耦接；运算放大器203的第一输入端与数模转换器202耦接，第二输入端与采样电阻205的第一端耦接，输出端与开关管204的控制极耦接；开关管204的第一极与采样电阻205的第一端及运算放大器203的第二输入端耦接，第二极与测试端口 206的第二端及模数转换器207耦接；测试端口 206的第一端与预设的正电源耦接，采样电阻205的第二端接地。
[0035]在本实用新型实施例中，在测试开始前，可以将待测元件放入测试端口内，以使待测元件与测试仪连接；预设的正电源可以放置在伏安特性测试仪内，也可以是外接的正电源，正电源的电压值可以为12V，也可以为其他电压值，可以根据实际需要选取。
[0036]在本实用新型实施例中，控制器201可以向数模转换器202发送包含电压信息的数字信号，利用包含不同电压信息的数字信号控制数模转换器202输出不同的电压值VKEF，将Vref输入运算放大器203的第一输入端。[0037]在本实用新型实施例中，运算放大器203的第一输入端可以为正输入端，第二输入端可以为负输入端。将数模转换器202的输出电压输入运算放大器的正输入端,贝U正输入端的电压值为VKEF，负输入端的电压值为V—，则运算放大器203的输出电压V1=IcX (Vkef —V_)，其中，k可以为运算放大器203的放大倍数。运算放大器203还可以包括正电源端和负电源端，正电源端可以与预设的电源耦接，负电源端可以接地。
[0038]在本实用新型实施例中，可以采用NMOS管作为开关管204。NMOS管204的第一极可以为源极，第二极可以为漏极，控制极可以为栅极。NMOS管204的栅极与运算放大器203的输出端耦接，即NMOS管204的栅极上的电压值为Vp
[0039]在本实用新型实施例中，采样电阻205的第一端与运算放大器203的负输入端及NMOS管的源极耦接，第二端接地。由运算放大器的“虚短”特性可知，在“虚短”情况下，运算放大器的正输入端与负输入端之间的电位差几乎为0，即正输入端与负输入端的电压值几乎相等，则V—=Vkef，则采样电阻205上的电流值可以为I1=Vkef/!?,其中，R为采样电阻205的电阻值。
[0040]由于NMOS管204与采样电阻205、测试端口 206串联，且根据运算放大器203的“虚断”特性，运算放大器203的负输入端的电流值几乎为0，可以忽略不计，则NMOS管204与采样电阻205、测试端口 206上的电流相等，即NMOS管204与采样电阻205、测试端口 206上的电流均为I”
[0041]在本实用新型实施例中，测试端口 206的第一端可以与预设的正电源VCC耦接，第二端可以与NMOS管204的漏极以及模数转换器207耦接。可以采用模数转换器207获取测试端口 206第二端的电压值V2，并将V2转换成数字信号发送给控制器201。控制器201根据VCC与V2之间的差值，可以得到测试端口 206的压降V3，V3=VCC — V2。根据V3与I1即可得到测试端口 206中 待测元件的伏安特性。
[0042]在本实用新型实施例中，伏安特性测试仪还可以与存储器208耦接，用来存储待测元件的伏安特性数据，存储器可以是SD卡，也可以是硬盘、EERROM, NOR Flash或NandFlash等其他类型的存储设备；伏安特性测试仪也可以与显示器209耦接，将待测元件的伏安特性以伏安特性曲线的形式显示，显示器可以是LED显示器，也可以是LCD显示器，还可以OLED显示器或CRT显示器等其他类型的显示器，此处不做赘述。
[0043]参照图3，本实用新型实施例还提供了另一种伏安特性测试仪的电路结构图，与上一实用新型实施例不同的是，本实用新型实施例对NMOS管的位置与测试端口的位置进行了调整。
[0044]在本实用新型实施例中，控制器301与数模转换器302及模数转换器307耦接；运算放大器303的正输入端与数模转换器302耦接，负输入端与采样电阻305的第一端及测试端口 306的第二端耦接，输出端与NMOS管304的栅极耦接；NM0S管的漏极与预设的正电源耦接，源极与测试端口 306的第一端及模数转换器307耦接；采样电阻305的第二端接地。
[0045]在本实用新型实施例中，与上一实用新型实施例相同，测试端口 306的电流值可以为I1=Vkef/!^模数转换器307可以获取测试端口 306的第一端的电压值V4,并将V4转换成数字信号发送给控制器301。控制器301获取测试端口 306的压降V5，V5=V4 — \。Vk为采样电阻305上的电压，VK=VKEF。根据V5与I1的关系，即可得到测试端口 306中待测元件的伏安特性。
[0046]在本实用新型实施例中，还可以采用PMOS管作为开关管。
[0047]参照图4，本实用新型实施例提供了另一种伏安特性测试仪的电路结构图，采用PMOS管作为开关管。
[0048]在本实用新型实施例中，控制器401与数模转换器402及模数转换器407耦接；运算放大器403的正输入端与数模转换器402耦接，负输入端与采样电阻405的第二端耦接，输出端与PMOS管404的栅极耦接；PM0S管404的源极与采样电阻405的第二端及运算放大器403的负输入端耦接，漏极与测试端口 406的第一端及模数转换器407耦接；测试端口406的第二端接地，采样电阻405的第一端与预设的正电源耦接。
[0049]由于PMOS管404、采样电阻405以及测试端口 406串联，则于PMOS管404与测试端口 406上的电流值与采样电阻405的电流值相等，采样电阻405的电流值I2= (VCC 一 Veef)/R0即测试端口 406上的电流值为I2。
[0050]在本实用新型实施例中，模数转换器407与测试端口 406的第一端耦接，模数转换器407可以获取测试端口 406第一端的电压值V6,并将V6转换成数字信号发送给控制器401。控制器401获取测试端口 406的压降，由于测试端口 406的第二端接地，则测试端口406的压降即为V6。根据V6与I2的关系，即可得到测试端口 406中待测元件的伏安特性。
[0051]参照图5，本实用新型实施例也还提供了另外一种伏安特性测试仪的电路结构图，与上一实用新型实施例不同的是，本实用新型实施例对PMOS管的位置与测试端口的位置进行了调整。
[0052]在本实用新型实施例中，控制器501与数模转换器502及模数转换器507耦接；运算放大器503的正输入端与数模转换器502稱接,负输入端与米样电阻505的第二端f禹接，输出端与PMOS管504的栅极耦接；测试端口 506的第一端与采样电阻505的第二端及运算放大器503的负输入端耦接，第二端与PMOS管504的源极及模数转换器507耦接；PM0S管504的漏极接地，采样电阻505的第一端与预设的正电源耦接。
[0053]在本实用新型实施例中，与上一实用新型实施例相同，测试端口 506的电流值可以为I2= (VCC — Veef)/R0模数转换器507可以获取测试端口 506的第二端的电压值V7,并将V7转换成数字信号发送给控制器501。控制器501获取测试端口 506的压降V8=VKEF_V7。根据V8与I2的关系，即可得到测试端口 506中待测元件的伏安特性。
[0054]虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种伏安特性测试仪，其特征在于，包括:控制器，数模转换器，运算放大器，开关管，采样电阻，测试端口及模数转换器；所述控制器与所述数模转换器及所述模数转换器耦接，所述运算放大器的第一输入端与所述数模转换器耦接，所述运算放大器的第二输入端与所述采样电阻耦接，所述运算放大器的输出端与所述开关管的控制极耦接，所述开关管与所述测试端口及所述采样电阻串联，所述测试端口的一端与所述模数转换器耦接。
2.如权利要求1所述的伏安特性测试仪，其特征在于，所述开关管为NMOS管或PMOS管。
3.如权利要求2所述的伏安特性测试仪，其特征在于，所述开关管为NMOS管，所述测试端口的第一端与预设的正电源耦接，所述测试端口的第二端与所述开关管的第二极耦接，所述采样电阻第一端与所述开关管的第一极耦接，所述采样电阻第二端接地，所述测试端口的第二端与所述模数转换器耦接。
4.如权利要求2所述的伏安特性测试仪，其特征在于，所述开关管为NMOS管，所述开关管的第二极与所述预设的正电源耦接，所述开关管的第一极与所述测试端口的第一端耦接，所述采样电阻的第一端与所述测试端口的第二端耦接，所述采样电阻的第二端接地，所述测试端口的第一端与所述模数转换器耦接。
5.如权利要求2所述的伏安特性测试仪，其特征在于，所述开关管为PMOS管，所述采样电阻的第一端与预设的正电源耦接，所述采样电阻的第二端与所述开关管的第一极耦接，所述测试端口第一端与所述开关管的第二极耦接，所述测试端口的第二端接地，所述测试端口的第一端与所述模数转换器耦接。
6.如权利要求2所述的伏安特性测试仪，其特征在于，所述开关管为PMOS管，所述采样电阻的第一端与预设的正电源耦接，所述采样电阻的第二端与所述测试端口的第一端耦接，所述开关管的第一极与所述测试端口的第二端耦接，所述开关管的第二极接地，所述测试端口的第二端与所述模数转换器耦接。
7.如权利要求1所述的伏安特性测试仪，其特征在于，还包括:与所述控制器耦接的存储器。
8.如权利要求7所述的伏安特性测试仪，其特征在于，所述存储器包括以下一种:SD卡、硬盘、EERR0M、N0R Flash 或 Nand Flash。
9.如权利要求1所述的伏安特性测试仪，其特征在于，还包括:与所述控制器耦接的显示器。
10.如权利要求9所述的伏安特性测试仪，其特征在于，所述显示器包括以下一种:IXD显示器或LED显示器、OLED显示器或CRT显示器。
【文档编号】G01R31/00GK203688696SQ201320893243
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】张瑜 申请人:上海博泰悦臻网络技术服务有限公司