УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ ПЛАТ

Устройство относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для контроля качества изготовления тонкопленочных коммутационных плат.
Известно устройство для контроля тонкопленочных коммутационных плат, основанное на измерении электрических емкостей, с применением специализированной микросхемы AD7745 (AD7745/AD7746 - Official Datasheet «24-Bit Capacitance-to-Digital Converter with Temperature Sensor» Rev.0, 2005), являющееся наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели. В данном устройстве группа измерительных входов-выходов микросхемы AD7745 непосредственно соединена с измеряемой емкостью, первая группа входов-выходов интерфейса связи соединена с группой входов-выходов управляющего микроконтроллера, а вторая группа входов-выходов является группой входов-выходов устройства для контроля тонкопленочных коммутационных плат.
Недостатками данного устройства являются узкий диапазон измеряемых емкостей, отсутствие защиты входов микросхемы от возможного пробоя статическим электричеством или их короткого замыкания на «землю» устройства.
Технический результат, на достижение которого направлена данная полезная модель, заключается в расширении диапазона измерения емкостей и повышении надежности устройства.
Для достижения данного технического результата в устройстве для контроля тонкопленочных коммутационных плат, содержащем блок измерения емкости, группа входов-выходов которого соединена с группой входов-выходов блока управления, вторая группа входов-выходов которого соединена с первой группой входов-выходов блока ввода-вывода информации, вторая группа входов-выходов является группой входов-выходов устройства для контроля тонкопленочных коммутационных плат, новым является то, что дополнительно введены разделительный конденсатор, первый, второй, третий и четвертый коммутирующие ключи, первые выводы первого и второго коммутирующих ключей являются первым и вторым выводами устройства для контроля тонкопленочных коммутационных плат, второй вывод первого коммутирующего ключа соединен с выходом блока измерения емкости и с первым выводом третьего коммутирующего ключа, второй вывод которого соединен со вторым выводом второго коммутирующего ключа, первым выводом четвертого коммутирующего ключа и через разделительный конденсатор с входом блока измерения емкости и вторым выводом четвертого коммутирующего ключа, управляющие выводы первого, второго, третьего и четвертого коммутирующих ключей соединены с соответствующими выходами блока управления.
В предлагаемой полезной модели между входом-выходом блока измерения емкости и контактами измеряемой электрической емкости введен специальный блок коммутации, включающий в себя разделительный конденсатор и четыре коммутирующих ключа.
Разделительный конденсатор и один из коммутирующих ключей, подключенный параллельно ему, обеспечивают расширение измеряемого диапазона электрических емкостей. Два других коммутирующих ключа отключают блок коммутации от выводов измеряемой емкости, и тем самым обеспечивают защиту входов-выходов блока измерения емкости от повреждения при их замыкании на «землю» устройства или при появлении на них высокого электрического потенциала. Еще один коммутирующий ключ предназначен для организации проверки соответствия значения емкости разделительного конденсатора определенному значению. Все это в совокупности позволяет достигать заявленный технический результат.
На фиг.1 представлена схема устройства для контроля тонкопленочных коммутационных плат. На фиг.2 представлена таблица режимов работы устройства для контроля тонкопленочных коммутационных плат и блока коммутации.
Устройство для контроля тонкопленочных коммутационных плат (фиг.1) содержит блок 1 коммутации, блок 2 измерения емкости, блок 3 управления и блок 4 ввода-вывода информации.
Блок 1 коммутации содержит разделительный конденсатор 5, первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 коммутационные ключи.
Группа входов-выходов блока 2 измерения емкости соединена с группой входов-выходов блока 3 управления, вторая группа входов-выходов которого соединена с первой группой входов-выходов блока 4 ввода-вывода информации. Вторая группа входов-выходов блока 4 ввода-вывода информации является группой входов-выходов устройства для контроля тонкопленочных коммутационных плат. Первые выводы первого 6 и второго 7 коммутационных ключей являются первым 10 и вторым 11 выводами устройства для контроля тонкопленочных коммутационных плат. Второй вывод первого коммутационного ключа 6 соединен с выходом блока 2 измерения емкости и с первым выводом третьего коммутационного ключа 8. Второй вывод третьего коммутационного ключа 8 соединен со вторым выводом второго коммутационного ключа 7, первым выводом четвертого коммутационного ключа 9 и через разделительный конденсатор 5 с входом блока 2 измерения емкости и вторым выводом четвертого коммутационного ключа 9. Управляющие выводы первого 6, второго 7, третьего 8 и четвертого 9 коммутационных ключей соединены с соответствующими выходами блока 3 управления.
Блок 3 управления управляет работой блока 2 измерения емкости и блока 1 коммутации. Блок 4 ввода-вывода информации осуществляет обмен информацией между внешними устройствами (на фиг.1 не показаны) и блоком 3 управления.
В качестве коммутирующих ключей 6, 7, 8, 9 могут использоваться коммутирующие контакты слаботочных герконовых реле, разделительного конденсатора 5 - конденсатор типа К73-10.
Блок 2 измерения емкости включает микросхему измерителя емкости DD1 вида AD7745.
Устройство для контроля тонкопленочных коммутационных плат работает следующим образом.
В исходном состоянии устройства ключи 6, 7, 8, 9 разомкнуты, ключи 6 и 7 обеспечивают защиту блока 2 измерения емкости.
Далее производится процедура компенсации паразитных емкостей измерительных входов микросхемы, для чего последовательно выполняются действия:
а) оператор проверяет отсутствие измеряемой емкости, подключенной к выводам 10 и 11;
б) по команде блока 3 управления ключи 6, 7 и 9 замыкаются, образуя цепь измерения, ключ 8 остается в разомкнутом состоянии;
в) запуск внутренней процедуры компенсации паразитной емкости входов микросхемы (активизируется путем подачи микросхеме в составе блока 2 команды от блока 3 управления);
г) переход в ждущий режим - ключи 6 и 7 размыкаются;
д) проведение пробного измерения входной емкости, итогом которого должен являться результат «0 пФ» (рабочий ноль устройства);
е) переход в ждущий режим - ключи 6 и 7 размыкаются. Далее производят контроль электрической емкости разделительного
конденсатора 5, для чего производят следующие действия:
а) ключ 8 замыкается, ключ 9 размыкается (при этом ключи 6 и 7 остаются разомкнутыми с предыдущего шага);
б) проводится измерение электрической емкости разделительного конденсатора 5;
в) путем сравнения полученного результата с полем допуска отклонения значения электрической емкости разделительного конденсатора 5, делается вывод об ее соответствии требуемому допуску.
г) ключ 8 размыкается.
Для проведения измерения ключи 6, 7 и 9 замыкаются, 8 находится в разомкнутом состоянии.
Ключ 9 и разделительный конденсатор 5 образуют цепь для расширения диапазона измерений. Когда ключ 9 замкнут, диапазон измерения составляет 0-8пФ, если разомкнут 8-300пФ. Верхнее значение диапазона 300пФ выбрано экспериментальным путем для тонкопленочных коммутационных плат.
Далее устройство производит измерение подключенной к выводам 10 и 11 измеряемой емкости. Причем, если измеренное значение равно верхнему пределу диапазона «0-8пФ», то устройство автоматически переходит в режим измерения емкости в диапазоне «8-300пФ», путем перевода ключа 9 в разомкнутое состояние и запуска процедуры повторного измерения входной емкости. Данный процесс смены диапазонов измерения контролируется блоком 3 управления.
Далее устройство может ожидать подключения другой измеряемой емкости к входам блока 1 коммутации или перейти в ждущий режим (ключи 6, 7 и 8 разомкнуты, 9 замкнут).
Таким образом, работа устройства для контроля тонкопленочной коммутационной платы и блока коммутации описывается состояниями, представленными в таблице на фиг.2.