专利名称：一种印刷电感器电感值的测量装置及其方法
技术领域：
本发明涉及电子元器件参数的测量技术领域，具体指一种对于印 刷电感器因制作工艺造成的短路和开路而引起的电感值偏差的检测 装置及其方法。
背景技术：
以在平面视图上其形状为螺旋状的方式，在半导体衬底上或者印
刷电路板上设置金属布线而形成的螺旋式电感器L与可变电容器C组 成LC电路产生振荡波，在RF (射频)模拟器件或高速数字器件中， 如电压控制振荡器(VC0)和PLL (锁相环)环节等中被广泛采用。
因螺旋式电感器结构的复杂性，为检测其能量损耗比Q相关的电 感值，己提出过多种测量方法。例如，用一个LC谐振回路控制一个 振荡器在电容已知并且固定的情况下，频率变化就反应了电感值的变 化，用测量频率的方法就可以间接得到电感的值，这个方法尽管解决 了部分测量的问题，但因LC振荡器的温度稳定性限制了测量精度的 提高，并且稳定测量频率所需时间比测量一个电压量的时间更长，因 而也限制了测量速度的提高。诚然，传统的Q表也可以进行单一电感 的Q值测量，但无法适应对于一块基板上几十个电感的快速测量
发明内容
本发明的目的为解决上述现有技术存在的缺失，而提出一种简 易、快速、高灵敏度用于印刷电感器电感值的测量装置及其方法。其 基本原理是采用单片机测量某个特定频率下电感品质因数直接对应 的电压值，然后依据品质因数计算出对应的电感量。
据公式
Uout=UinXQ Q= w L/R
经计算机运算得出检测的电感值。由上述公式可知，本发明即通过检 测电感品质因数的变化来间接测量电感的细微变化，尤其对大批量测 量中某一个体出现的微量瑕疵特别敏感。 本发明装置主要包括
由一数据处理器，晶体稳频可控频率源，缓冲器以及谐振电容检 波器以电信号的连接，与被测印刷电感器及上位计算机所构成。
所述的数据处理器为一 Atmel-mega32作为核心处理器的单片机 处理模块，所述缓冲器为一个有一定电压增益的射频功率放大器得到 Uin，并以如下方式连接
数据处理器通过端口控制晶体稳频可控频率源分别连接缓冲器 和谐振电容检波器；
每一个印刷电感器分别和一个缓冲器和一个谐振电容检波器连 接，所有缓冲器组成缓冲器组，所有谐振电容检波器组成谐振电容检 波器组，谐振电容检波器组的输出通过模拟开关与数据处理器连接；
数据处理器与PC机相连接；任何原理的晶体稳频可控频率源都满足本测量装置，直接数字式 频率合成器为本测量装置中 一种选择方案。 所述装置的测量方法是
上位计算机与数据处理器之间通过串行口传递数据和命令； 当数据处理器接收到开始命令后，数据处理器同一时刻保证仅有 一个缓冲器和一个谐振电容检波器工作，控制可控频率源输出合适的 频率信号，经过缓冲器放大，经谐振电容加在被测电感上面，然后数 据处理器通过模拟开关连接测量检波器输出的直流信号，原理上对测 试速度的限制只来源于单片机数模转换速度和数据通信速度。本例测 量一个电感时间为IO毫秒；同时通过单片机串行口向上位计算机发
送数据，作进一步运算，直至一块板上所有的电感全部测量完毕。
图1为本发明一种印刷电感器电感值的测量装置模块连接框图； 图2为本发明一种印刷电感器电感值的测量流程框图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明一种印刷电感器电感值的测量装置作进 一步的描述
如前所述，本发明的主要技术原理是将对电感测量转换为电压 测量，进而计算未知电感的模式，通过如附图1所示的系统装置完成。 本发明 一种印刷电感器电感值的测量装置，由一数据由一数据处理器1， 一晶体稳频可控频率源2， 一缓冲
器3以及一谐振电容检波器4以电信号的连接，与被测印刷电感器及 上位计算机所构成。
所述的数据处理器1为一 Atmel-mega32作为核心处理器的单片 机处理模块，所述的晶体稳频可控频率源4为AD公司的AD9850直接 数字式频率合成器以及必要的外围电路，所述的缓冲器3为一个有一 定电压增益的射频功率放大器得到Uin，并以如下方式连接
数据处理器1通过端口控制晶体稳频可控频率源2分别连接缓冲 器3和谐振电容检波器4;
每一个印刷电感器分别和一个缓冲器和一个谐振电容检波器连 接，所有缓冲器组成缓冲器组3，所有谐振电容检波器组成谐振电 容检波器组4，谐振电容检波器组4的输出通过模拟开关与数据处
理器1连接；
数据处理器l与PC机相连接。
任何原理的晶体稳频可控频率源2如锁相环电路都满足本测量 装置，用AD9850的直接数字式频率合成器为本测量装置中一种选择 方案。
本发明装置的测量方法是
上位计算机与数据处理器1之间通过串行口传递数据和命令； 当数据处理器1接收到测量开始命令后，数据处理器1同一时刻 保证仅有一个缓冲器和一个谐振电容检波器工作，控制可控频率源2 输出合适的频率信号；如果一块基板上有不同的电感，不同的输出频率就可以使不同的电感找到自己的谐振点，经过缓冲器放大，经谐振 电容加在被测电感上面，然后数据处理器1通过模拟开关连接测量检 波器组4输出的直流信号，原理上对测试速度的限制只来源于单片机 数模转换速度和数据通信速度。本例测量一个电感时间为10毫秒； 同时通过单片机串行口向上位计算机发送数据，作进一步运算，直到 一块板上所有的电感全部测量完毕。
综上所述，本发明测量电感系统装置，主要采用市场通用部件结 构组成，具有较低成本，由于使用了晶体稳频和数据处理技术，克服 了因环境噪声、温度、器件值变化等影响测量精度的因素，提高了印 刷电感器的测量速度和精度。如果不同基板上的电感数目不同，本发 明的测试系统只要增加或减少缓冲器和谐振电容检波器的数量就可 以和基板电感数量匹配。
权利要求
1、一种印刷电感器电感值的测量装置，其特征是，由一数据处理器(1)、晶体稳频可控频率源(2)，缓冲器组(3)以及谐振电容检波器组(4)以电信号的连接，与被测印刷电感器及上位计算机所构成。
2、 如权利要求1所述的一种印刷电感器电感值的测量装置，其 特征是，所述的晶体稳频可控频率源(2)、缓冲器组(3)与印刷电 感器连接，通过谐振电容检波器组(4)与数据处理器(1)作电信号 的连接并与上位计算机以数据传输连接；所述的数据处理器(1)为一Atmel-mega32作为核心处理器的单 片机处理模块；所述晶体稳频可控频率源(2)是一个固定频率或由 数据处理器控制的可调频率源，并以如下方式连接数据处理器(1)通过端口控制晶体稳频可控频率源(2)分别连 接缓冲器组(3)和谐振电容检波器组(4);每一个印刷电感器分别和一个缓冲器和一个谐振电容检波器连 接，所有缓冲器组成缓冲器组(3)，所有谐振电容检波器组成谐振 电容检波器组(4)，谐振电容检波器组(4)通过模拟开关与数据处 理器(1)连接；数据处理器(1)与PC机相连接。
3、 如权利要1所述装置的测量方法，其特征是 当数据处理器(1)开始测量后，数据处理器(1)同一时刻保证仅有一个被测电感和一个缓冲器， 一个谐振电容检波器工作，并且只测量这个电感的对应输出电压时；这个动作可以通过模拟开关或其他类似技术完成， 一个数据测量完成后单片机用串行口向上位计算机发 送，作进一步运算，然后切换至下一个电感，直到整个测量完成。
4、如权利要3所述装置的测量方法，其特征是如果一块基板上有不同的电感，则可通过调整晶体稳频可控频率源(2)、使不同的电感 经缓冲器组(3)与印刷电感器连接，通过谐振电容检波器组(4)达 到的谐振点，然后数据处理器(1)通过模拟开关连接测量检波器组 (4)输出的数据传输上位计算机。
全文摘要
本发明涉及电子元器件参数的测量技术领域，具体指一种印刷电感器电感值的测量装置及其测量方法。因螺旋式电感器结构的复杂性，特别对于一块PCB上有几十个线圈的快速测量，常规方法无能为力。本发明原理采用单片机测量某个特定频率下电感品质因数直接对应的电压值，然后依据品质因数计算出对应的电感量。为提高测量精度，采用了“学习-测量”模式。按Uout＝Uin×Q和Q＝ωL/R公式经计算机运算得出检测的电感值。装置由数据处理器(1)、晶体稳频可控频率源(2)，缓冲器组(3)和谐振电容检波器组(4)以电信号的连接与被测印刷电感器及上位计算机所构成。装置采用晶体稳频和数据处理技术等，具有简易、快速，较低成本的特点。
文档编号G01R27/26GK101452022SQ200810207898
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月26日 优先权日2008年12月26日
发明者刘天宏, 敏 毛, 怡 秦, 金豪喆 申请人:华东师范大学