专利名称：静电放电信号处理方法及其处理装置与静电放电检测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种信号处理方法与装置，特别涉及一种静电放电信号处理方法、静电放电信号处理装置与静电放电检测仪。
背景技术：
早期的电子电路中大多包含真空管电路，其内部本身具有对静电放电 (Electrostatic Discharge,ESD)较高的耐受程度，但随着集成电路工艺进入亚微米时代， 现今的半导体集成电路朝小面积、高灵敏度和低工作电压电平发展，静电放电耐受程度已大幅度降低。静电(Static Electricity)为物体表面上的不平衡电子产生的电荷，这些不平衡电荷的电子会产生电场而影响在一定距离外的其他物体，而静电放电现象即起源于不平衡的静电荷的分离。如有电荷放电流入敏感的电路中，影响的范围从资料错误到物理性的永久损害都有可能发生，一般瞬间的静电放电现象在彼此握手、接触一支汤匙、或印刷电路板上的焊点或零件的接脚都有可能发生，因而导致精密的微电子电路存在质量劣化或失效的问题。如果电子仪器失效发生在一般的商业性装备，尚可花费相当的代价加以修理；但是如果发生在太空梭、飞弹发射系统、飞机、轮船上的话，其严重后果便不堪设想了。所以，电子产品在研发初期，针对静电放电的确认与防护设计是非常重要的，因而在新产品开发中，会对该产品进行一系列静电测试，以明确了解静电的传输路径与能量分布，期望从中找出比较完善的静电放电防治对策，以减少日后产品因静电问题所产生的失效情况。中国发明专利公开CN101650394A公布了一种常见的静电放电检测装置100，如图 1所示，包括静电产生模块110、静电放电检测模块120以及显示模块130。静电产生模块 110耦接于待测物10，用以提供静电来对待测物10进行放电，进而使待测物10输出静电放电信号；静电放电检测模块120耦接于待测物10，用以接收静电放电信号，并将静电放电信号进行衰减以及延迟后输出；显示模块130用来表示该静电放电信号的强弱。该静电放电检测装置利用衰减处理使得静电放电信号衰减到显示器可承受的电压，利用延迟处理使能有较长的时间来判断静电放电信号的波形，从而使得后续对静电放电信号的分析、显示成为可能。然而待测物输出的静电放电信号通常是极为复杂的，衰减及延迟处理也并不能使得信号简单或容易处理，因而通常需要功能强大的处理器对静电放电信号进一步处理以获得静电放电信号的各种数据，如峰值、频率等等。因此，需要一种新的静电检测方法与静电放电检测仪，以有效解决上述技术问题。
发明内容
本发明解决的目的在于提供一种新的静电放电信号处理方法及其处理装置与静电放电检测仪。为实现上述目的，本发明提供一种静电放电信号处理方法，包括
对静电放电信号进行预处理；基于预设的电压值，对预处理后的静电放电信号作第一次筛除，以将低于所述预设电压值的静电放电信号筛除；基于预设的上升沿速率值，对经第一次筛除的静电放电信号作进一步筛除，以将低于所述预设上升沿速率值的静电放电信号筛除。可选的，所述静电放电信号处理方法还包括比较经进一步筛除的静电放电信号， 获得其中的最大值。可选的，所述静电放电信号处理方法还包括将经进一步筛除的静电放电信号发送至处理器，以对静电放电信号进行监控。为实现上述目的，本发明还提供一种静电放电信号处理装置，包括预处理模块，用于对静电放电信号进行预处理；处理模块，用于基于预设的电压值，对预处理后的静电放电信号作第一次筛除， 以将低于所述预设电压值的静电放电信号筛除，而后基于预设的上升沿速率值，对经第一次筛除的静电放电信号作进一步筛除，以将低于所述预设上升沿速率值的静电放电信号筛除。可选的，所述静电放电信号处理装置还包括输入模块，用于输入或更改所述预设的电压值与所述预设的上升沿速率值。可选的，所述静电放电信号处理装置另包括比较模块，用于比较经进一步筛除的静电放电信号，以获得其中的最大值。为实现上述目的，本发明还提供一种静电放电检测仪，包括传感器模块，包括用于获得静电放电信号的敏感元件与用于对静电放电信号进行预处理的预处理模块；处理模块，用于基于预设的电压值，对预处理后的静电放电信号作第一次筛除， 以将低于所述预设电压值的静电放电信号筛除，而后基于预设的上升沿速率值，对经第一次筛除的静电放电信号作进一步筛除，以将低于所述预设上升沿速率值的静电放电信号筛除；显示模块，用于显示经进一步筛除的静电放电信号。可选的，所述静电放电检测仪另包括输入模块，用于输入或更改所述预设的电压值与所述预设的上升沿速率值。可选的，所述处理模块另包括比较模块，用于比较经进一步筛除的静电放电信号， 以获得其中的最大值。可选的，所述静电放电检测仪另包括传送模块，用于将经进一步筛除的静电放电信号发送至外部处理器，以对静电放电信号进行监控。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点本发明利用预设的电压值筛除静电放电信号，在不影响检测结果的情况下简化静电放电信号，方便后续处理与分析；不仅如此，还进一步利用预设上升沿速率值对静电放电信号作进一步筛除，获得与静电放电信号的强度等信息极为相关的少数离散静电放电信号，而后通过简单比较运算，即可获得静电放电信号的强度等数据。
图1是现有静电放电检测装置的模块示意图；图2是根据本发明具体实施例的静电放电信号处理方法的流程示意图；图3是对静电放电信号进行预处理的流程示意图；图4是经预处理后的静电放电信号的一个示意图；图5是经预设电压值筛除后的静电放电信号的一个示意图；图6是经预设上升沿速率值筛除后的静电放电信号的一个示意图；图7是根据本发明具体实施例的静电放电信号处理装置的模块示意图；图8是根据本发明具体实施例的静电放电检测仪的模块示意图。
具体实施例方式本发明利用预设电压值筛除静电放电信号，在不影响检测结果的情况下简化静电放电信号，方便后续处理与分析；不仅如此，还进一步利用预设上升沿速率值对静电放电信号作进一步筛除，获得与静电放电信号强度等信息极为相关的少数离散静电放电信号，而后通过简单比较运算，即可获得静电放电信号的强度等数据。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式
的限制。图2给出根据本发明具体实施方式
的静电放电信号处理方法的流程示意图，所述静电放电信号处理方法包括步骤Sl 对静电放电信号进行预处理；步骤S2 基于预设的电压值，对预处理后的静电放电信号作第一次筛除，以将低于所述预设电压值的静电放电信号筛除；步骤S3 基于预设的上升沿速率值，对经第一次筛除的静电放电信号作进一步筛除，以将低于所述预设上升沿速率值的静电放电信号筛除。下面结合附图进行详细说明，首先，执行步骤Sl 对静电放电信号进行预处理。请参照图3所示，所述对静电放电信号进行预处理包括将静电放电信号进行对数放大S11、滤波S12与振幅放大S14。当静电放电信号弱时(即静电放电信号的电压值较小时)，经对数放大处理后，电压值将大幅增大；当静电放电信号强时(即静电放电信号的电压值较大时)，对数放大处理后，电压值的增加量却很小。所以，对数放大处理后，静电放电信号电压值的范围会大幅缩小，一般会由之前的几微伏到几伏的范围，缩小为几十毫伏到几伏的范围。滤波的作用在于将静电放电信号外的信号、噪声和干扰滤除。在特定实施例中，对静电放电信号的滤波可能是允许700KHZ 6MHz频段的信号通过，将这个频段外的信号滤除。将静电放电信号的振幅放大，也就是等比例放大静电放电信号的电压值，可以方便之后的信号处理和分析。
请继续参照图3，所述对静电放电信号进行预处理还可以包括检波S13、将静电放电信号转化为差分信号S15、将静电放电信号由模拟形式转换为数字形式S16。执行步骤S2 基于预设的电压值，对预处理后的静电放电信号作第一次筛除，以将低于所述预设电压值的静电放电信号筛除，对于大于或等于预设电压值的静电放电信号则予以保留。下面将举例说明。假定利用预设电压值作筛除前的静电放电信号如图4所示，从Sl时刻开始，静电放电信号的电压是1伏特；在S2时刻，静电放电信号上升为1. 5伏特；在S3时刻，静电放电信号上升为4伏特；在S4时刻，静电放电信号上升为7伏特；在S5时刻，静电放电信号上升为8伏特；在S6时刻，静电放电信号下降为6伏特；在S7时刻，静电放电信号下降为1 伏特；在S8时刻，静电放电信号上升为1. 5伏特；在S9时刻，静电放电信号上升为4伏特； 在SlO时刻，静电放电信号上升为7伏特；在Sll时刻，静电放电信号上升为8伏特；在S12 时刻，静电放电信号下降为6伏特；在S13时刻，静电放电信号下降为1伏特。同时假定预设电压值是2伏特。利用预设电压值作筛除时，Sl与S2之间(含Sl但不含S2)的时刻、S2与S3之间 (含S2但不含S3)的时刻、S7与S8之间(含S7但不含S8)的时刻、S8与S9之间(含S8 但不含S9)的时刻及S13时刻，静电放电信号小于2伏特(预设电压值)而被筛除，其它时刻的静电放电信号大于或等于2伏特(预设电压值)而被保留，因而利用预设电压值作筛除后会得到如图5所示的静电放电信号，Sl与S3之间(含Sl但不含S3)的时刻，静电放电信号的电压值为0伏特；S3与S4之间(含S3但不含S4)的时刻，静电放电信号为4伏特；S4与S5之间(含S4但不含S5)的时刻，静电放电信号为7伏特；S5与S6之间(含S5 但不含S6)的时刻，静电放电信号为8伏特；S6与S7之间(含S6但不含S7)的时刻，静电放电信号为6伏特；S7与S9之间(含S7但不含S9)的时刻，静电放电信号为0伏特；S9与 SlO之间(含S9但不含S10)的时刻，静电放电信号为4伏特；SlO与Sll之间(含SlO但不含Sll)的时刻，静电放电信号为7伏特；Sll与S12之间(含Sll但不含S12)的时刻，静电放电信号为8伏特；S12与S13之间(含S12但不含S13)的时亥lj，静电放电信号为6伏特；S13时刻，静电放电信号为0伏特。 在特定实施例中，所述预设的电压值可以由操作者根据待测物对静电放电的可承受能力而设置。例如在静电放电信号不超过3伏特时，待测物可正常工作并且不会收到损害时，我们就可将预设的电压值设为3伏特，这样既不会漏掉重要的信号，也不会由于保留过多的无用信号而影响对信号的处理与分析。执行步骤S3 基于预设的上升沿速率值，对经第一次筛除的静电放电信号作进一步筛除，以将低于所述预设上升沿速率值的静电放电信号筛除，对于上升沿速率值大于或等于预设值的静电放电信号则予以保留。需要说明的是，在本说明书中，某时刻的上升沿速率值是指该时刻的静电放电信号与前一时刻的电压差值。下面将举例说明。假定利用预设上升沿速率值作筛除前的静电放电信号如图5所示，Sl与S3之间 (含Sl但不含S3)的时刻，静电放电信号的电压值为0伏特；S3与S4之间(含S3但不含 S4)的时刻，静电放电信号为4伏特；S4与S5之间(含S4但不含S5)的时刻，静电放电信号为7伏特；S5与S6之间(含S5但不含S6)的时刻，静电放电信号为8伏特；S6与S7之间(含S6但不含S7)的时刻，静电放电信号为6伏特；S7与S9之间(含S7但不含S9)的时刻，静电放电信号为0伏特；S9与SlO之间(含S9但不含S10)的时刻，静电放电信号为 4伏特；SlO与Sll之间(含SlO但不含Sll)的时刻，静电放电信号为7伏特；Sll与S12 之间(含Sll但不含S12)的时刻，静电放电信号为8伏特；S12与S13之间(含S12但不含Si； )的时刻，静电放电信号为6伏特；S13时刻，静电放电信号为0伏特。那么可计算出，Sl与S3之间(含Sl但不含S3)的时刻，静电放电信号的上升沿速率值为0伏特；S3时刻，上升沿速率值是4伏特；S3与S4之间(不含S4、SQ的时刻，上升沿速率值为0伏特；S4时刻，上升沿速率值是3伏特；S4与S5之间(不含S4、SQ的时刻， 上升沿速率值为0伏特；S5时刻，上升沿速率值是1伏特；S5与S6之间(不含S5、S6)的时刻，上升沿速率值为0伏特；S6时刻，上升沿速率值是-2伏特；S6与S7之间(不含S6、 S7)的时刻，上升沿速率值为0伏特；S7时刻，上升沿速率值是-6伏特；S7与S9之间(不含S7、S9)的时刻，上升沿速率值为0伏特；S9时刻，上升沿速率值是4伏特；S9与SlO之间 (不含S9、S10)的时刻，上升沿速率值为0伏特；SlO时刻，上升沿速率值是3伏特；SlO与 Sll之间(不含S10、S11)的时刻，上升沿速率值为0伏特；Sll时刻，上升沿速率值是1伏特；Sll与S12之间(不含S11、S12)的时刻，上升沿速率值为0伏特；S12时刻，上升沿速率值是-2伏特；S12与S13之间(不含S12、S13)的时刻，上升沿速率值为0伏特；S13时刻，上升沿速率值为-6伏特。同时假定预设的上升沿速率值是0. 5伏特。利用预设上升沿速率值作筛除时，S3、S4、S5、S9、S10、S11时刻的上升沿速率值大于0. 5伏特，因而S3、S4、S5、S9、S10、Sll时刻的静电放电信号被保留；其它时刻的上升沿速率值小于0. 5伏特，因而S3、S4、S5、S9、S10、S11时刻外的静电放电信号均被筛除。所以利用上升沿速率值作筛除后会得到如图6所示的静电放电信号，S3时刻，静电放电信号是 4伏特；S4时刻，静电放电信号是7伏特；S5时刻，静电放电信号是8伏特；S9时刻，静电放电信号是4伏特；SlO时刻，静电放电信号是7伏特；Sll时刻，静电放电信号是8伏特；其它时刻，静电放电信号0伏特。在特定实施例中，所述预设的上升沿速率值由操作者根据静电放电测试所要求的精度而设置。假如在静电放电测试中，精度要求为0.1伏特，那么可以理解为相差0. 1伏特的静电放电信号之间的差别几乎是可忽略的，因而我们就可将预设的上升沿速率值设为 0. 1伏特，这样既不会漏掉重要的信号，也会过滤掉无用的信号而使得后续的处理简便。所述静电放电信号处理方法还可以包括比较经进一步筛除的静电放电信号，获得其中的最大值。根据所述最大值，可以计算出待测物的最大静电放电值。下面将举例说明。假定经两次筛除后的静电放电信号如图6所示，S3时刻，静电放电信号是4伏特； S4时刻，静电放电信号是7伏特；S5时刻，静电放电信号是8伏特；S9时刻，静电放电信号是4伏特；SlO时刻，静电放电信号是7伏特；Sll时刻，静电放电信号是8伏特。将这些数值两两之间进行比较，即可获得最大值8伏特。也就是说，待测物的静电荷能够产生最大8 伏特的静电放电信号。在特定实施例中，所述静电放电信号处理方法还可包括将经进一步筛除的静电放电信号发送至外部处理器，以对静电放电信号进行监控。下面将举例说明。
假定经两次筛除后的静电放电信号如图6所示，将这些信息发送给外部处理器后，外部处理器可直观了解到静电放电信号随时间变化的情况(S3时刻，静电放电信号是4 伏特；S4时刻，静电放电信号是7伏特；S5时刻，静电放电信号是8伏特；S9时刻，静电放电信号是4伏特；SlO时刻，静电放电信号是7伏特；Sll时刻，静电放电信号是8伏特)、会不会对待测物造成损坏，并可根据静电放电信号变化情况采取防护措施等。图7给出根据本发明具体实施方式
的静电放电信号处理装置的模块示意图，所述静电放电信号处理装置700包括预处理模块710，用于对静电放电信号进行预处理；处理模块720，用于基于预设的电压值，对预处理后的静电放电信号作第一次筛除，以将低于所述预设电压值的静电放电信号筛除，而后基于预设的上升沿速率值，对经第一次筛除的静电放电信号作进一步筛除，以将低于所述预设上升沿速率值的静电放电信号筛除。在特定实施例中，所述预处理模块包括取对数电路、滤波电路与放大电路，用于将静电放电信号进行对数放大、滤波与振幅放大。所述预处理模块还可以包括模数变换器，用于将静电放电信号由模拟形式转换为数字形式。所述对静电放电信号的预处理的目的在于将静电放电信号转化为适于后续装置处理并方便传输的信号。所述静电放电信号处理装置还可以包括输入模块730，用于输入或更改所述预设的电压值与所述预设的上升沿速率值。所述预设的电压值由操作者根据待测物对静电放电的可承受能力而设置。例如在静电放电信号不超过3伏特时，待测物可正常工作并且不会收到损害时，可将预设的电压值设为3伏特，这样既不会漏掉重要的信号，也不会由于保留过多的无用信号而影响对信号的处理与分析。所述预设的上升沿速率值由操作者根据静电放电测试所要求的精度而设置。假如在静电放电测试中，精度要求为0. 1伏特，那么可以理解为相差0. 1伏特的静电放电信号之间的差别几乎是可忽略的，因而可将预设的上升沿速率值设为0.1伏特，这样既不会漏掉重要的信号，也会过滤掉无用的信号而使得后续的处理简便。所述处理模块720可以包括预设有电压值、上升沿速率值的判断单元721及筛除单元722。预处理后的静电放电信号经控制传送至判断单元721，并与判断单元721内预设的电压值进行比较，而后发送至筛除单元722;在筛除单元722内，低于预设电压值的静电信号会被筛除单元722筛除，大于或等于预设电压值的静电信号会被重新发送至判断单元 721，并与判断单元721内预设的上升沿速率值作比较，接着再次发送至筛除单元722 ；在筛除单元722内，低于预设上升沿速率值的静电信号会被筛除单元722筛除，大于或等于预设上升沿速率值的静电信号会被保留。所述静电放电信号处理装置还可以包括比较模块740，用于比较经进一步筛除的静电放电信号，以获得其中的最大值。所述静电放电信号处理装置还可以包括传送模块750，用于将经进一步筛除的静电放电信号发送至外部处理器，以对静电放电信号进行监控。或者若存在比较模块740的情况下，所述传送模块750将比较模块740获得的最大值发送至外部处理器，以对静电放电信号进行监控。图8给出根据本发明具体实施方式
的静电放电检测仪的模块示意图，所述静电放电检测仪800包括传感器模块810，包括用于获得静电放电信号的敏感元件与用于对静电放电信号进行预处理的预处理模块；处理模块820，用于基于预设的电压值，对预处理后的静电放电信号作第一次筛除，以将低于所述预设电压值的静电放电信号筛除，而后基于预设的上升沿速率值，对经第一次筛除的静电放电信号作进一步筛除，以将低于所述预设上升沿速率值的静电放电信号筛除；显示模块830，用于显示经进一步筛除的静电放电信号。在特定实施例中，所述敏感元件为铜合金片。所述预处理模块是包括取对数电路、滤波电路与放大电路的测量电路。所述测量电路另包括用于将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号(即进行模数转换)的模数变换器。所述处理模块是现场可编程门阵列(FPGA)。所述静电放电检测仪另包括输入模块840，用于输入或更改所述预设的电压值与所述预设的上升沿速率值。所述预设的电压值由操作者根据待测物对静电放电的可承受能力而设置。所述预设的上升沿速率值由操作者根据静电放电测试所要求的精度而设置。所述处理模块还可以包括比较模块，用于比较经进一步筛除的静电放电信号，以获得其中的最大值。所述静电放电检测仪还可以包括传送模块850，用于将经进一步筛除的静电放电信号发送至外部处理器，以对静电放电信号进行监控。所述传送模块优选为无线传输模块。所述静电放电检测仪还可以包括存储模块860，用于存储经进一步筛除的静电放电信号，以在适当时间将经筛除的静电放电信号发送至显示器或其它模块。所述存储模块可以是先进先出缓存器(FIFO)。如上所述，本发明利用预设电压值筛除静电放电信号，在不影响检测结果的情况下简化静电放电信号，方便后续处理与分析；不仅如此，还进一步利用预设上升沿速率值对静电放电信号作进一步筛除，获得与静电放电信号强度等信息极为相关的少数离散静电放电信号，而后通过简单比较运算，即可获得静电放电信号的强度等数据。本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种静电放电信号处理方法，包括对静电放电信号进行预处理；基于预设的电压值，对预处理后的静电放电信号作第一次筛除，以将低于所述预设电压值的静电放电信号筛除；基于预设的上升沿速率值，对经第一次筛除的静电放电信号作进一步筛除，以将低于所述预设上升沿速率值的静电放电信号筛除。
2.如权利要求1所述的静电放电信号处理方法，还包括比较经进一步筛除的静电放电信号，获得其中的最大值。
3.如权利要求1所述的静电放电信号处理方法，还包括将经进一步筛除的静电放电信号发送至处理器，以对静电放电信号进行监控。
4.一种静电放电信号处理装置，包括预处理模块，用于对静电放电信号进行预处理；处理模块，用于基于预设的电压值，对预处理后的静电放电信号作第一次筛除，以将低于所述预设电压值的静电放电信号筛除，而后基于预设的上升沿速率值，对经第一次筛除的静电放电信号作进一步筛除，以将低于所述预设上升沿速率值的静电放电信号筛除。
5.如权利要求4所述的静电放电信号处理装置，还包括输入模块，用于输入或更改所述预设的电压值与所述预设的上升沿速率值。
6.如权利要求4所述的静电放电信号处理装置，另包括比较模块，用于比较经进一步筛除的静电放电信号，以获得其中的最大值。
7.一种静电放电检测仪，包括传感器模块，包括用于获得静电放电信号的敏感元件与用于对静电放电信号进行预处理的预处理模块；处理模块，用于基于预设的电压值，对预处理后的静电放电信号作第一次筛除，以将低于所述预设电压值的静电放电信号筛除，而后基于预设的上升沿速率值，对经第一次筛除的静电放电信号作进一步筛除，以将低于所述预设上升沿速率值的静电放电信号筛除；显示模块，用于显示经进一步筛除的静电放电信号。
8.如权利要求7所述的静电放电检测仪，另包括输入模块，用于输入或更改所述预设的电压值与所述预设的上升沿速率值。
9.如权利要求7所述的静电放电检测仪，其特征在于所述处理模块另包括比较模块， 用于比较经进一步筛除的静电放电信号，以获得其中的最大值。
10.如权利要求7所述的静电放电检测仪，另包括传送模块，用于将经进一步筛除的静电放电信号发送至外部处理器，以对静电放电信号进行监控。
全文摘要
本发明公开一种静电放电信号处理方法、静电放电信号处理装置与静电放电检测仪，其中静电放电信号处理方法包括对静电放电信号进行预处理；基于预设的电压值，对预处理后的静电放电信号作第一次筛除，以将低于预设电压值的静电放电信号筛除；基于预设的上升沿速率值，对经第一次筛除的静电放电信号作进一步筛除，以将低于预设上升沿速率值的静电放电信号筛除。本发明利用预设的电压值、上升沿速率值筛除部分静电放电信号，在不影响检测结果的情况下简化静电放电信号，方便后续处理与分析。
文档编号G01R31/12GK102262202SQ201010192848
公开日2011年11月30日 申请日期2010年5月25日 优先权日2010年5月25日
发明者江伟 申请人:上海政申信息科技有限公司