一种便携式半导体非接触电阻率测试仪及使用方法与流程

文档序号:11111087阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种便携式半导体非接触电阻率测试仪,包括盒式壳体(1)、液晶显示屏(2)、集成电路板(3)、锂电池盒(4)、薄膜键盘(5)、电源开关(6)、红色指示灯(7)、绿色指示灯(8)、充电USB插孔(9)、供电USB插孔(10)、DB15VGA信号接口(11)、涡流测量探头(12),其特征在于:所述盒式壳体(1)呈长方体,其上部表面中间位置设置液晶显示屏(2),液晶显示屏(2)周边设置薄膜键盘(5),所述薄膜键盘(5)包括厚度按键、温度按键、设置按键、声音按键、屏幕按键、测量按键及上下左右四个方向按键;所述盒式壳体(1)一端侧面并列设置电源开关(6)、红色指示灯(7)、绿色指示灯(8)、充电USB插孔(9)、供电USB插孔(10)、DB15VGA信号接口(11);所述DB15VGA信号接口(11)通过导线连接涡流测量探头(12);所述盒式壳体(1)内部设置集成电路板(3)、锂电池盒(4),所述锂电池盒(4)设置在集成电路板(3)一侧,所述锂电池盒(4)内部设置锂电池;所述集成电路板(3)与液晶显示屏(2)、锂电池盒(4)、薄膜键盘(5)、电源开关(6)、红色指示灯(7)、绿色指示灯(8)、充电USB插孔(9)、供电USB插孔(10)、DB15VGA信号接口(11)电连接。

2.根据权利要求1所述的测试仪,其特征在于:所述集成电路板(3)包括单片机STM32,均与单片机STM32相连接的TLF_LCD液晶显示模块、BOOT状态开关电路、薄膜按键模块、M95M01存储模块、JTAG程序模块、AD数据采集接口、供电控制端口,与AD数据采集接口输入端相连接的信号发生模块,与供电控制端口相连接的电源指示灯模块、电源转换模块;与电源转换模块输入端依次相连接的电源隔离接口、锂电池和USB充电电源模块。

3.根据权利要求2所述的测试仪,其特征在于:所述锂电池和USB充电电源模块包括电源控制器(13)、升压稳压器(14)、降压稳压器(15)、AMS1117稳压器(16);所述电源控制器(13),包括锂电池供电电路、USB供电电路;

所述锂电池供电电路包括锂电池接线端子J4、USB1接线端子J2、光电耦合开关U5、电阻R7、R8、R9、电容C3;所述锂电池接线端子J4的一号引脚连接+12V锂电池正极,其二号引脚接地;所述光电耦合开关U5为可控制的光电藕合器件TLP521,其集电极C连接所述锂电池接线端子J4的一号引脚,所述光电耦合开关U1的发射极与电阻R8的一端连接,所述电阻R8的与电阻R9串联后接地;所述光电耦合开关U5的负极A与电阻R7一端连接,所述电阻R1另一端的与USB1接线端子J2一号端子连接;所述光电耦合开关U5的正极K与电容C3一端连接后,再与所USB1接线端子J2的二号端子连接并接地,所述电容C1与电阻R1组成稳压整流RC滤波电路;

所述USB供电电路包括USB2接线端子J8、二极管D3、D7、场效应管Q2、电阻R11、R12、电量采集二线端子J5;所述场效应管Q2为增强型场效应管MOSFETP,其一号引脚栅极连接电阻R2、R3的串联接点;场效应管Q2的二号引脚源极连接锂电池接线端子J4的一号引脚,且依次串联电阻R11、R12后接地,电量采集二线端子J5的一、二号引脚并联接在电阻R12两端;场效应管Q2的三号引脚漏极依次连接二极管D3的负极、二极管D7的正极,二极管D7的负极连接USB1接线端子J2的一号引脚,二极管D3的负极且连接USB2接线端子J8的一号引脚;

所述升压稳压器(14)包括UP2芯片LM2577、U8芯片AQY212S、电源二线端子J9、电感L6、L7、LP2、电容CP4、CP5、CP6、C10、电阻RP3、RP5、RP6、R13、稳压管D8、DP2、DP4;所述UP2芯片LM2577的五号引脚连接USB2接线端子J8的二号引脚、电感LP2的一端、电容CP4的一端,电容CP4的另一端接地;电感LP2的另一端连接UP2芯片LM2577的四号引脚后依次连接稳压管D8的正极、电容CP5的正极、C10的一端、电阻RP5的一端、稳压管DP2的正极、电感L6和VCC_+12V电源接口,电容CP5的负极、C10的另一端接地;所述UP2芯片LM2577的一号引脚依次连接电阻RP3、电容CP6后接地,其三号引脚接地,其二号引脚依次连接电阻RP6的一端、电阻R13、电阻RP5的另一端,电阻RP6的另一端接地;所述U8芯片AQY212S的一号引脚连接锂电池供电电路的电容C3和电阻R7的并联接点,其二号引脚连接电源二线端子J9的一号引脚且接地,其三号引脚连接稳压管DP4后连接电源二线端子J9的二号引脚,其四号引脚连接电感L7后连接VCC_+12V电源接口;

所述降压稳压器(15)包括U4芯片LM2596S、电容C2、C8、C11、电感L1、电阻R10、R14、稳压管D6、D9;所述U4芯片LM2596S的一号引脚连接VCC_+12V电源接口后串联电容C2并接地,其二号引脚依次连接电感L1、稳压管D6后连接CPU_5V接口,其三号引脚连接电阻R10、R14连接点,电阻R10另一端连接稳压管D6正极,电阻R12另一端接地,其四号引脚接地;稳压管D9、电容C11均并联在U4芯片LM2596S的二号、六号引脚两端;稳压管D6正极连接AV_5V接线端;

所述AMS1117稳压器(16)包括U7芯片AMS1117S、电源接口端子J10、电感L5、电容C12、C13、C15、C15;所述电源接口端子J10包括VCC_+12V一号引脚、CPU_5V二号引脚、AV_5V三号引脚、+3.3V四号引脚;所述U7芯片AMS1117S的一号引脚接地,其二号引脚依次连接电感L5、电源接口端子J10的+3.3V四号引脚,其三号引脚依次连接电容C12、C13的一端、电源接口端子J10的CPU_5V二号引脚且电容C12、C13的另一端接地,其四号引脚连接+3.3V接线端。

4.根据权利要求2所述的测试仪,其特征在于:所述信号发生模块包括信号发生电路、信号处理电路;

所述信号发生电路包括XR2206P正弦方波发生器(17)、F42N50Q工频陷波器(18)、带通滤波器(19)、恒流源测量线圈电路(20)、移相器(21);所述XR2206P正弦方波发生器(17)的正弦波输出端依次连接F42N50Q工频陷波器(18)、带通滤波器(19)、恒流源测量线圈电路(20),所述恒流源测量线圈电路(20)的测量线圈包括ZXB01、ZXB02输出接口;所述XR2206P正弦方波发生器(17)的方波输出端包括FB01、FB02输出接口,FB02输出接口连接移相器(21);

所述信号处理电路包括1号输出回路、2号输出回路,二者均包括乘法器(22)、二阶低通滤波器(23)、放大电路、AD数据采集端口,所述乘法器(22)包括正弦波探头信号输入接口、参考方波输入接口、乘法器输出接口,所述乘法器输出接口依次连接二阶低通滤波器(23)、放大电路、AD数据采集端口;所述恒流源测量线圈电路(20)的测量线圈的ZXB01、ZXB02输出接口分别依次连接1号、2号输出回路的乘法器(22)的正弦波探头信号输入接口;所述XR2206P正弦方波发生器(17)的方波输出端的FB01、FB02,FB01输出端连接1号输出回路的乘法器(22)的参考方波输入接口,FB02输出接口连接移相器(21)后连接2号输出回路的乘法器(22)的参考方波输入接口。

5.根据权利要求4所述的测试仪,其特征在于:所述的XR2206P正弦方波发生器(17)包括JP1芯片XR2206P、电感L1、L2、L7、L8、L11、L13、电阻R26、R27、R41、R48、可变电阻R43、R45、R59、电容C26、C33、C35、C37;所述JP1芯片XR2206P的一号引脚串联电感L2后连接模拟地AGNDD,其二号引脚设为正弦波输出端,其三号引脚依次串联可变电阻R43、电阻R26后连接VCC_+12V电压端,其四号引脚依次串联电容C26、电感L1后连接模拟地AGNDD,其五号引脚通过电容C35连接其五号引脚,其七号引脚依次串联电阻R48、可变电阻R45、电感L8后连接模拟地AGNDD,其八号、九号、十五号、十六号引脚悬置,其十号引脚依次串联电容C37、电感L11后连接模拟地AGNDD,其十一号引脚设为方波输出端,其十二号引脚连接电感L13后连接模拟地AGNDD,其十三号引脚连接可变电阻R59后连接十四号引脚;电阻R41的一端连接可变电阻R43与电阻R26的连接点,另一端连接电感L7后连接模拟地AGNDD,可变电阻R43中间端子连接电容C26且电容C26与电阻R41并联;可变电阻R45中间端子连接可变电阻R45与电感L8的串联接点;方波输出端连接电阻R27后连接+12V电源模块接口;

所述的F42N50Q工频陷波器(18)包括U4芯片F42N50Q、电阻R28、R29、R61、电感L14、电容C27、C40;所述U4芯片F42N50Q的一号引脚通过电阻R28连接JP1芯片XR2206P的二号引脚,其二号引脚依次连接电阻R61、电感L14后连接模拟地AGNDD,其四号引脚连接电容C40后与其三号引脚并联且连接-12V电源模块接口,其四号引脚与电阻R61、电感L14的连接点短路连接,其五号引脚连接+12V电源模块接口后连接电容C27且接模拟地AGNDD,其七号引脚连接电阻R29后与其六号引脚连接组成输出端;

所述的带通滤波器(19)采用无线增益带通滤波器,包括J23双路低噪声运算放大器SA5532、电阻R30、R31、R32、R33、R70、电感L17、L18、电容C28、C29、C30;运算放大器SA5532的二号引脚依次连接电容C28、电阻R30后连接U4芯片F42N50Q的六号引脚,其三、四号引脚短接后连接电感L17且接模拟地AGNDD,其四号引脚连接电阻R33后连接+12V电源模块接口,其四号引脚依次连接电阻R70、电感L18后接模拟地AGNDD,其八号引脚连接+12V电源模块接口后依次连接电容C30、模拟地AGNDD,其一号引脚设为输出端;电阻R31两端分别连接运算放大器SA5532的四号引脚、电容C28与电阻R30的接点;电阻R32两端分别连接运算放大器SA5532的二、四号引脚;电容C29两端分别连接运算放大器SA5532的一号引脚、电容C28与电阻R30的接点;

所述的恒流源测量线圈电路(20),包括AR3双路低噪声运算放大器SA5532、测量线圈端子J1、电阻R34、R35、R37、R75、电感L5、L6、L19、电容C31、可变电阻R36、R76;AR3双路低噪声运算放大器SA5532的二号引脚与电阻R34连接后连接J23双路低噪声运算放大器SA5532的一号引脚输出端,其三号引脚连接测量线圈端子J1的二号引脚,其四号引脚依次连接电感L5、模拟地AGNDD,其八号引脚连接+12V电源模块接口后依次连接电容C31、电感L6、模拟地AGNDD,其一号引脚依次连接电阻R37、可变电阻R36后连接其三号引脚,电阻R35并联在其一、二号引脚两端;测量线圈端子J1的二号引脚依次连接可变电阻R76、电阻R75、模拟地AGNDD,其一号引脚设置两个正弦波输出端口ZXB01、ZXB01;

所述的移相器(21),包括J22双路低噪声运算放大器SA5532、电阻R89、R90、R91、R94、电感L20、L22、电容C49、C49、可变电阻R90;J22双路低噪声运算放大器SA5532的六号引脚连接电阻R91后连接JP1芯片XR2206P的十一号引脚方波输出端,其五号引脚依次连接电容C49、电感L20、模拟地AGNDD,且其五号引脚依次连接可变电阻R90、电阻R89、JP1芯片XR2206P的十一号引脚方波输出端,其四号引脚连接-12V电源模块接口,其八号引脚连接+12V电源模块接口后依次连接电容C50、电感L22、模拟地AGNDD,其七号引脚设为输出端;电阻R89并联在J22双路低噪声运算放大器SA5532的六、七号引脚。

6.根据权利要求4所述的测试仪,其特征在于:所述的乘法器(22),包括芯片MC1496、电阻R62、R64、R65、R66、R67、R68、R69、R71、R72、R73、R74、电感L15、L16、L26、L27、电容C41、C42、C43、C44、可变电阻R63;芯片MC1496的一号引脚连接电容C41后连接正弦波信号输入端,且其一号引脚依次连接电阻R64、可变电阻R63、电阻R62连接其二号引脚,可变电阻R63中间接线端子连接可变电阻R63与电阻R62的接点后连接-8V电源模块接口,且其一号引脚连接电阻R64电路、其四号引脚连接电阻R66电路并联后依次连接电感L15、模拟地AGNDD,其二、三号引脚通过电阻R67连接,其五号引脚依次连接电阻R68、电感L16、模拟地AGNDD,其六、七号引脚并联后依次连接电阻R69、+12V电源模块接口,其八号引脚依次连接电容C42、电感L27,且其八号引脚依次连接电阻R71、电感L26,且其八号引脚依次连接电阻R74、+12V电源模块接口,其九、十一、十三号引脚悬置,其十号引脚依次连接电容C44、方波信号输入端,且其十号引脚通过电阻R74连接其八号引脚,其十二号引脚依次连接电容C43、乘积信号输出端,且十二号引脚依次连接电阻R72、+12V电源模块接口,十四号引脚连接-8V电源模块接口;

所述二阶低通滤波器(23),采用无线增益多路反馈二阶低通滤波器(23),包括J24双路低噪声运算放大器SA5532、电阻R97、R99、R101、R102、电感L25、L28、电容C53、C54、C55、可变电阻R98、R100;J24双路低噪声运算放大器SA5532的二号引脚依次连接电阻R99、可变电阻R98、电阻R97、乘法器(22)的乘积信号输出端,其三号引脚依次连接电阻R101、电感L25、模拟地AGNDD,其四号引脚连接-12V电源模块接口,其八号引脚连接+12V电源模块接口后依次连接电容C55、电感L28、模拟地AGNDD,其一号引脚连接信号输出端,且一号引脚通过电容C55连接其二号引脚,且一号引脚依次连接电阻R102、可变电阻R100后连接电阻R99、可变电阻R98的连接点。

7.根据权利要求1所述的测试仪,其特征在于:所述液晶显示屏(2)采用TFT_LCD集成芯片。

8.根据权利要求1所述的测试仪,其特征在于:涡流测量探头(12)采用非接触式测量,且利用探头铜线圈产生的涡流来检测电阻率,铜线圈连接2根直径1MM的屏蔽线;常温下测试范围为0.001--200ΩCM,测试精度为5%。

9.一种根据权利要求1~8任一项所述的便携式半导体非接触电阻率测试仪的使用方法,其特征在于:包括USB供电使用方法、开机准备方法、电阻率测试方法,

USB供电使用方法:供电模块和充电模块独立分开,在关机状态下即可为装置电池充电,免除了待机状态下造成的不必要功耗;供电时可使用内部锂电池供电,也可使用+5V外部电源USB插头插入供电USB插孔,即可为装置提供电源;充电时,+5V外部电源USB插头插入USB充电孔,即可为装置内锂电池提供充电;

开机准备方法:打开测试仪主机电源开关,待主机屏幕出现开机画面至电阻率测量界面,开机完成;若工作灯闪烁频率正常,说明测量仪主机可正常工作;拿起测量探头,探头中部有三个LED灯,最左侧的为电源指示灯,常亮状态,说明探头供电正常;中间LED灯为可测量指示灯,频率闪烁状态,说明随时可以测量;

电阻率测试方法:一手持该测试仪,一手持探头,只需把探头靠近硅材料,不需接触硅材料;最右侧LED灯为测量完成灯,当测得硅材料结果后此LED灯会亮起,同时中间测量闪烁灯关闭;这时即可在主机屏幕上显示被测硅材料的精确电阻率,同时在探头的中部两位数码也会显示电阻率数值的两位有效数字;测量完成;同时可在测试仪主机上显示电阻率,常温下测试范围为0.001--200ΩCM,测试精度为5%。

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