CN219978417U - 一种芯片io点的虚焊检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及焊点检测技术领域,公开了一种芯片IO点的虚焊检测电路，包括恒流源单元、差分放大单元、第一比较单元、第二比较单元和发光二极管，恒流源单元包括基准电压产生单元和负载单元；在实际使用时，通过将本实用新型的差分放大单元的第一输入端和第二输入端接到待检测的两个节点上，通过发光二极管的发亮与否便能实现虚焊检测，操作简便，效率高，且由于不用借助大型测试设备，成本低；另外由于是通过检测二极管两端的连接状态来实现虚焊检测，因此还可用于检测电路上的二极管是否出现异常，实用性高。

Description

一种芯片IO点的虚焊检测电路

技术领域

本实用新型涉及焊点检测技术领域，具体涉及一种芯片IO点的虚焊检测电路。

背景技术

对于电子产品，电路板是其重要组成，电路板上的电路是其功能实现主体。但是对于电路板，如果电路的器件的连接关系出现异常，则会影响电路的正常使用。例如如果控制芯片的IO点出现虚焊，会导致芯片的IO点不能与外部器件正常连接，进而导致芯片的IO点不能驱动外部负载或者不能接收外部器件输入的信号的。

对于电路板生产厂家，由于其需要保证电路板质量，在电路板生产完成后都会采用大型测试设备对电路板进行测试，从而删选出异常的电路板。但是对于电路调试工程师来说，由于其缺少专用检测设备，如果电路板上的芯片的IO口与外部器件出现连接异常，调试工程师很难及时对怀疑的虚焊点进行检测。

参照图1，现有芯片的IO结构包括二极管D1和二极管D2，IO结构与电路板的连接点即Y点会与二极管D1的正极和二极管D2的负极电连接，二极管D1的负极接电源VCC，二极管D2的正极接地，因此可以通过检测二极管D1的二极管特性和二极管D2的二极管特性来检测芯片的IO接口与电路板的连接点是否存在虚焊。

实用新型内容

鉴于背景技术的不足，本实用新型是提供了一种芯片IO点的虚焊检测电路，通过检测芯片IO结构中的二极管特性是否正常来检测芯片的IO点是否出现虚焊。

为解决以上技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：一种芯片IO点的虚焊检测电路，包括恒流源单元、差分放大单元、第一比较单元、第二比较单元和发光二极管，所述恒流源单元包括基准电压产生单元和负载单元，所述基准电压产生单元输出的基准电压输入到所述负载单元，使所述负载单元产生恒流电流；

所述差分放大单元的第一输入端被配置于输入设置电压，所述差分放大单元的第二输入端与所述基准电压产生单元电连接，将基准电压产生单元输出的基准电压作为差分放大输入；所述差分放大单元的输出端分别与所述第一比较单元的第一输入端和第二比较单元的第一输入端电连接，所述第一比较单元的第二输入端被配置于输入第二基准电压，所述第二比较单元的第二输入端被配置于输入第三基准电压，所述第一比较单元的输出端与所述发光二极管的负极电连接，所述第二比较单元的输出端与所述发光二极管的正极电连接。

在某种实施方式中，所述基准电压产生单元包括分压单元和运算放大单元，所述分压单元包括输入端、分压端和接地端，所述输入端被配置于连接电源，所述分压端与所述运算放大单元电连接，所述运算放大单元对所述分压端的电压进行放大并输出基准电压。

更进一步的，所述运算放大单元为电压跟随器。

在某种实施方式中，所述负载单元包括电阻R10，所述基准电压产生单元输出的基准电压输入到所述电阻R10一端，所述电阻R10另一端接地。

在某种实施方式中，所述差分放大单元的第一输入端与电阻R2一段电连接，所述电阻R2另一端被配置于连接电源。

在某种实施方式中，所述差分放大单元包括第二运算放大单元、第三运算放大单元、第四运算放大单元、电阻R3和电阻R5；

所述第二运算放大单元的正输入端被配置于输入所述设置电压，所述第二运算放大单元的输出端通过电阻R3与第四运算放大单元的正输入端电连接；

所述第三运算放大单元的正输入端与所述基准电压产生单元电连接，所述第三运算放大单元的输出端通过电阻R5与第四运算放大单元的负输入端电连接，所述第四运算放大单元的输出端为差分放大单元的输出端。

更进一步的，所述第二运算放大单元和第三运算放大单元均为电压跟随器。

在某种实施方式中，所述第一比较单元的第二输入端电连接有第二分压单元，所述第二分压单元包括第二输入端、第二分压端和第二接地端，所述第二输入端被配置于连接电源，所述第二分压端与所述第一比较单元的第二输入端电连接，所述第二接地端接地。

在某种实施方式中，所述第二比较单元的第二输入端电连接有第三分压单元，所述第三分压单元包括第三输入端、第三分压端和第三接地端，所述第三输入端被配置于连接电源，所述第三分压端与所述第二比较单元的第二输入端电连接，所述第三接地端接地。

在实际使用，将差分放大单元的第一输入端和第二输入端分别与图1中的Y节点和VCC端电连接，或者将差分放大单元的第一输入端和第二输入端分别与图1中的GND端与Y节点电连接，以本段内容的第一种连接方式为例，当电源接入本实用新型后，如果Y节点与VCC端的连接状态不一致，则差分放大单元输入的差分电压大小也不一致，差分放大单元的输出电压也不一样，通过第一比较单元和第二比较单元对差分放大单元的输出电压进行比较，则可以让发光二极管在Y节点和VCC端连接正常时和在Y节点和VCC端连接异常(出现断路和短路)时显示不同状态，以此实现虚焊检测。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：在实际使用时，通过将本实用新型的差分放大单元的第一输入端和第二输入端接到待检测的两个节点上，通过发光二极管的发亮与否便能实现虚焊检测，操作简便，效率高，且由于不用借助大型测试设备，成本低；另外由于是通过检测二极管两端的连接状态来实现虚焊检测，因此还可用于检测电路上的二极管是否出现异常，实用性高。

附图说明

图1为现有芯片IO结构示意图；

图2为实施例中的本实用新型的结构图；

图3为实施例中的恒流源单元的电路图；

图4为实施例中的差分放大单元的电路图；

图5为实施例中的第一比较单元、第二比较单元、第二分压单元和第三分压单元的电路图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图2所示，一种芯片IO点的虚焊检测电路，包括恒流源单元1、差分放大单元2、第一比较单元3、第二比较单元4和发光二极管LED1，恒流源单元1包括基准电压产生单元10和负载单元11，基准电压产生单元10输出的基准电压输入到负载单元11，使负载单元11产生恒流电流；

差分放大单元2的第一输入端被配置于输入设置电压，差分放大单元2的第二输入端与基准电压产生单元电10连接，将基准电压产生单元10输出的基准电压作为差分放大输入；差分放大单元2的输出端分别与第一比较单元3的第一输入端和第二比较单元4的第一输入端电连接，第一比较单元3的第二输入端被配置于输入第二基准电压，第二比较单元4的第二输入端被配置于输入第三基准电压，第一比较单元3的输出端与发光二极管LED1的负极电连接，第二比较单元4的输出端与发光二极管LED1的正极电连接。

在实际使用时，以图1为例，当需要对芯片的IO点是否存在虚焊进行检测时，如果是检测二极管D1，则将Y点与差分放大单元2的第一输入端电连接，将VCC端与差分放大单元2的第二输入端电连接，如果是检测二极管D2，则将GND端与差分放大单元2的第一输入端电连接，将Y点与差分放大单元2的第二输入端电连接。

以第一种连接方式为例，给差分放大单元2的第一输入端提供设置电压，当Y点和VCC端接入到差分放大单元2的第一输入端和第二输入端时，如果Y点与VCC端连接正常，则差分放大单元2的第一输入端经过二极管D1和负载单元11电连接，由于流过负载单元11的电流恒定，则流过二极管D1的电流恒定，此时差分放大单元2的输入的电压差值为二极管D1的压降，假设二极管D1的压降为Vba，则此时Vba的值和二极管D1的材料相关，如果二极管D1为硅管，则Vba在0.5V-0.7V之间，如果二极管D1为锗管，则Vba在0.1V-0.3V之间，差分放大单元2的输出电压幅值为第一状态；

如果Y点与VCC端连接短路，此时差分放大单元2的输入的电压差值为0V，差分放大单元2的输出电压幅值为第二状态；

如果Y点与VCC端连接断路，则差分放大单元2的输入的电压差值为设置电压和基准电压的差值，差分放大单元2的输出电压幅值为第三状态；

因此当Y点与VCC端的连接状态不一样时，差分放大单元2的输出电压幅值不同。通过设置第一比较单元3和第二比较单元4对差分放大单元2的输出电压进行比较可以让发光二极管LED1在Y点和VCC端连接正常时和在Y节点和VCC端连接异常(出现断路和短路)时显示不同状态，以此实现虚焊检测。

下面结合图3、图4和图5所示的电路进行具体说明。

如图3所示，基准电压产生单元10包括分压单元100和运算放大单元101。

其中压单元100包括电阻R4和电阻R5，电阻R4与电阻R5连接的一端为分压单元的分压端，分压端与运算放大单元101电连接，电阻R4另一端为输入端，输入端被配置于连接电源VDD，本实施例中，电源VDD的电压为3.3V，由电池B1提供，电阻R5另一端为接地端，接地端接地。

运算放大单元101包括运算放大器U3、电阻R6和MOS管Q1，运算放大器U3、电阻R6和MOS管Q1组成了电压跟随器。

在实际使用时，电源VDD经电阻R4和电阻R7分压后输入到运算放大器U3，运算放大器U3的输出电压在电阻R10上产生恒流电流，其中恒流电流I的计算公式如下：I＝VREF1/R10

VREF1＝VDD*R7/(R4+R7)

I＝VDD*R7/((R4+R7)*R10)

通过调节电阻R4和电阻R7的阻值可以调整电流I的大小，本实施例中，I＝0.946mA。

参照图4，本实施例中，差分放大单元2包括第二运算放大单元20、第三运算放大单元21、第四运算放大单元22、电阻R1和电阻R3；

第二运算放大单元20的正输入端被配置于输入设置电压，第二运算放大单元20的输出端通过电阻R3与第四运算放大单元22的正输入端电连接；

第三运算放大单元21的正输入端与基准电压产生单元10电连接，第三运算放大单元21的输出端通过电阻R5与第四运算放大单元22的负输入端电连接，第四运算放大单元的输出端为差分放大单元的输出端。

具体地，本实施例中，第二运算放大单元20的正输入端通过电阻R2与电源VDD电连接，电源VDD通过电阻R2向第二运算放大单元20提供设置电压，电源VDD由电池B1提供，为3.3V电压。

具体地，本实施例中，第二运算放大单元20和第三运算放大单元21均为电压跟随器。

具体地，本实施例中，第四运算放大单元22包括运算放大器U2、电阻R1和电阻R9，运算放大器U2的正极为第四运算放大单元22的正输入端，运算放大器U2的正输入端通过电阻R1接地，运算放大器U2的负输入端通过电阻R9与运算放大器U2的输出端电连接。

本实施例中，差分放大单元2的放大比例为1，假设差分放大单元2的输出电压为Vg，由于已经设置流过电阻R11的电流I为0.946mA，依据二极管D1的伏安特性曲线，当Y点与VCC端连接正常时，无论二极管D1是硅管还是锗管，电流I在二极管D1的上产生的压降Vba在0.096V-0.996V之间，此时差分放大单元2的输入的电压差值在0.096V-0.996V之间，电压Vg也在0.096V-0.996V之间；

当Y点与VCC端短路时，此时差分放大单元2输入的电压差值为0V，Vg为0V；

当Y点与VCC端短路时，此时差分放大单元2输入的电压差值为Vb-Va，为3.3V，差分放大单元2输出的电压为3.3V。

参照图5，本实施例中，第一比较单元3的第二输入端电连接有第二分压单元5，第二分压单元5包括电阻R8和电阻R11，电阻R8和电阻R11电连接的一端为第二分压端，第二分压端与第一比较单元3的第二输入端电连接，电阻R8另一端为第二输入端，第二输入端与电源VDD电连接，电阻R11另一端为第二接地端，第二接地端接地。

在实际使用时，电源VDD经电阻R8和电阻R11分压后向第一比较单元3提供第二基准电压VREF2，本实施例中，第二基准电压VREF2依据二极管D1的最大压降设置，为0.996V。

第二比较单元4的第二输入端电连接有第三分压单元6，第三分压单元包括电阻R12和电阻R14，电阻R12和电阻R14电连接的一端为第三分压端，第三分压端与第二比较单元6的第二输入端电连接，电阻R12另一端为第三输入端、第二输入端与电源VDD电连接，电阻R14另一端为第三接地端，第三接地端接地。

在实际使用时，电源VDD经电阻R12和电阻R14分压后向第二比较单元4提供第三基准电压VREF3，本实施例中，第三基准电压VREF3依据二极管D1的最小压降设置，为0.096V。

现在对本申请的虚焊检测显示状态进行说明：

依据图3、图4和图5的电路设置，流过电阻R10的电流I为0.946mA，对于图1，当Y点与VCC端连接正常时，电流I在二极管D1的上产生的压降Vba在0.096V-0.996V之间，第二基准电压VREF2为0.996V，第三基准电压VREF3为0.096V。

当差分放大单元2的第一输入端与Y点电连接、差分放大单元的第二输入端与VCC端电连接后，如果Y点与VCC端连接正常，则Vg在0.096V-0.996V之间，那么此时第一比较单元3输出低电平信号，第二比较单元4输出高电平信号，发光二极管LED1发亮提示；

如果Y点与VCC端短路，则Vg为0V，第一比较单元3输出低电平信号，第二比较单元4输出低电平信号，发光二极管LED1不发亮；

如果Y点与VCC端断路，则Vg为3.3V，第一比较单元3输出高电平信号，第二比较单元4输出高电平信号，发光二极管LED1不发亮。

因此通过发光二极管LED1的发亮与否可以检测Y点与VCC端的连接状态是否正常，检测GND端与Y点的连接状态原理同样如上。

综上，在实际使用时，通过将本实用新型的差分放大单元2的第一输入端和第二输入端接到待检测的两个节点上，通过发光二极管LED1的发亮与否便能实现虚焊检测，操作简便，效率高，且由于不用借助大型测试设备，成本低；另外由于是通过检测二极管两端的连接状态来实现虚焊检测，因此还可用于检测电路上的二极管是否出现异常，实用性高。

上述依据本实用新型为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种芯片IO点的虚焊检测电路，其特征在于，包括恒流源单元、差分放大单元、第一比较单元、第二比较单元和发光二极管，所述恒流源单元包括基准电压产生单元和负载单元，所述基准电压产生单元输出的基准电压输入到所述负载单元，使所述负载单元产生恒流电流；

所述差分放大单元的第一输入端被配置于输入设置电压，所述差分放大单元的第二输入端与所述基准电压产生单元电连接，将基准电压产生单元输出的基准电压作为差分放大输入；所述差分放大单元的输出端分别与所述第一比较单元的第一输入端和第二比较单元的第一输入端电连接，所述第一比较单元的第二输入端被配置于输入第二基准电压，所述第二比较单元的第二输入端被配置于输入第三基准电压，所述第一比较单元的输出端与所述发光二极管的负极电连接，所述第二比较单元的输出端与所述发光二极管的正极电连接。

2.根据权利要求1所述的一种芯片IO点的虚焊检测电路，其特征在于，所述基准电压产生单元包括分压单元和运算放大单元，所述分压单元包括输入端、分压端和接地端，所述输入端被配置于连接电源，所述分压端与所述运算放大单元电连接，所述运算放大单元对所述分压端的电压进行放大并输出基准电压。

3.根据权利要求2所述的一种芯片IO点的虚焊检测电路，其特征在于，所述运算放大单元为电压跟随器。

4.根据权利要求1所述的一种芯片IO点的虚焊检测电路，其特征在于，所述负载单元包括电阻R10，所述基准电压产生单元输出的基准电压输入到所述电阻R10一端，所述电阻R10另一端接地。

5.根据权利要求1所述的一种芯片IO点的虚焊检测电路，其特征在于，所述差分放大单元的第一输入端与电阻R2一段电连接，所述电阻R2另一端被配置于连接电源。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种芯片IO点的虚焊检测电路，其特征在于，所述差分放大单元包括第二运算放大单元、第三运算放大单元、第四运算放大单元、电阻R3和电阻R5；

所述第二运算放大单元的正输入端被配置于输入所述设置电压，所述第二运算放大单元的输出端通过电阻R3与第四运算放大单元的正输入端电连接；

所述第三运算放大单元的正输入端与所述基准电压产生单元电连接，所述第三运算放大单元的输出端通过电阻R5与第四运算放大单元的负输入端电连接，所述第四运算放大单元的输出端为差分放大单元的输出端。

7.根据权利要求6所述的一种芯片IO点的虚焊检测电路，其特征在于，所述第二运算放大单元和第三运算放大单元均为电压跟随器。

8.根据权利要求1所述的一种芯片IO点的虚焊检测电路，其特征在于，所述第一比较单元的第二输入端电连接有第二分压单元，所述第二分压单元包括第二输入端、第二分压端和第二接地端，所述第二输入端被配置于连接电源，所述第二分压端与所述第一比较单元的第二输入端电连接，所述第二接地端接地。

9.根据权利要求1所述的一种芯片IO点的虚焊检测电路，其特征在于，所述第二比较单元的第二输入端电连接有第三分压单元，所述第三分压单元包括第三输入端、第三分压端和第三接地端，所述第三输入端被配置于连接电源，所述第三分压端与所述第二比较单元的第二输入端电连接，所述第三接地端接地。