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Die
Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für das Testen
von bestückten Leiterplatten, auf denen elektronische Bauelemente
angeordnet und über jeweils wenigstens zwei Kontaktpunkte
elektrisch mit den Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden sind, welche
Messvorrichtung wenigstens zwei Kontaktmittel aufweist, die elektrisch
leitend mit den Kontaktpunkten verbindbar sind.
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Es
ist häufig erforderlich, dass elektronische Bauelemente
in der eingebauten Lage getestet werden. Es sind automatische Testsysteme
bekannt, bei denen das zu prüfende Bauelement mit einem
vorgegebenen Strom beaufschlagt und die Spannung über dem
zu prüfenden Bauelement gemessen wird. Dieses so genannte
spannungsrichtige Messen hat den Nachteil, dass aufgrund von Übergangswiderständen und
parasitären Widerständen, die durch weitere elektronische
Bauelemente auf der Leiterplatte und im Testaufbau entstehen, die
Spannung über dem zu prüfenden Bauelement sehr
klein werden kann. Die Elemente verursachen Verfälschungen,
so dass diese Messmethode nicht richtig funktioniert. Der durch den
Spannungsmesser ermittelte Widerstandswert ist daher mit einem Fehler
behaftet, der von den an sich unbekannten Übergangswiderständen
abhängt. Die Messung ist dementsprechend ungenau.
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Es
sind verschiedene Testvorrichtungen bekannt, um diese Messfehler
zu kompensieren. Die
DE-PS
43 04 448 C2 beschreibt eine Guard-Testvorrichtung für
solche Leiterplatten, die jedoch einen weiteren Kontaktpunkt für
die Messung benötigt. Auch hier ergibt sich ein unvermeidbarer
Messfehler.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung der eingangs
geschilderten Art so auszubilden, dass eine genauere Messung beziehungsweise
ein genaueres Testen des zu prüfenden Bauelements oder
der zu prüfenden Leiterplatte möglich ist.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Kontaktmittel der Messvorrichtung mit einer Spannungsquelle
verbunden sind, um eine Spannung über dem zu testenden Bauelement
anzulegen, dass die Spannung über dem Bauelement mit einem
Differenzverstärker erfasst und das Ergebnis zur Regelung
der Spannungsquelle benutzt wird, so dass eine vorbestimmte Spannung über
dem Bauelement anliegt, und dass wenigstens ein Strommessgerät
vorhanden ist, um den Stromfluss durch das Bauelement zu messen. Durch
diesen Schaltungsaufbau wird bewirkt, dass über dem zu
prüfenden Bauelement eine vorgegebene Spannung anliegt.
Der durch das Bauelement fließende Strom wird gemessen,
wobei die gemessene Stromstärke der tatsächlichen
Stromstärke entspricht. Der Widerstand des zu prüfenden
Bauelements kann genau ermittelt werden.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Kontaktmittel mit einer Spannungsquelle verbunden sind, um eine Spannung über
dem zu testenden Bauelement anzulegen, das die Spannung über
dem Bauelement mit einem Analog/Digitalwandler erfasst und das Ergebnis
zur Regelung der Spannungsquelle benutzt wird, so dass eine vorbestimmte
Spannung über dem Bauelement anliegt, und dass wenigstens
ein Strommessgerät vorhanden ist, um den Stromfluss durch das
Bauelement zu messen. Im Prinzip wird auch durch diese Schaltung
sichergestellt, dass über dem zu prüfenden Bauelement
die gewünschte Sollspannung anliegt. Durch den gemessenen
Strom kann der Widerstand des Bauelements genau bestimmt werden.
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Das
Strommessgerät ist vorzugsweise in einer Leitung von der
Spannungsquelle zu dem Kontaktmittel vorhanden. Es kann auch vorgesehen
werden, dass die Spannung mittels eines Verstärkers erzeugt
wird und dass das Strommessgerät in dem Verstärker
integriert ist. Durch diese Maßnahmen wird eine genaue
Strommessung möglich.
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Weiterhin
ist es möglich, dass die Messvorrichtung eine Datenverarbeitungsanlage
umfasst, die den Spannungswert oder den Spannungsablauf vorgibt.
Insbesondere ist es möglich, über dem zu prüfenden
Bauelement eine Spannung zu stimulieren, die bestimmte Reaktionen
des Bauelements bewirken soll. Durch den erfassten Stromverlauf
kann das Bauelement genau geprüft werden.
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Durch
den erfindungsgemäßen Schaltungsaufbau wird erreicht,
dass an dem zu prüfenden Bauelement die Sollspannung anliegt.
Die Übergangswiderstände und die parasitären
Widerstände werden zuverlässig kompensiert. Der
durch das Bauelement fließende Strom wird durch den Strommesser
genau bestimmt. Eine exakte Bestimmung des Widerstands des Bauelementes
ist daher möglich. Der Schaltungsaufbau ist gegenüber
bekannten Guard-Testvorrichtungen einfach und benötigt
nur zwei Kontaktstellen zum Stimulieren und Abgreifen der Spannung über
dem zu prüfenden Bauelement.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen:
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1 den
Schaltungsaufbau zum Testen von elektrischen Bauteilen auf Leiterplatten
gemäß dem Stand der Technik,
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2 den
Schaltungsaufbau gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung,
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3 den
Schaltungsaufbau gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung,
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4 eine
weitere Ausführungsform des Schaltungsaufbaus gemäß der
Erfindung und
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5 einen
weiteren Schaltungsaufbau gemäß der Erfindung.
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Der
in 1 gezeigte Schaltungsaufbau zum Messen einzelner
elektrischer oder elektronischer Bauteile oder Baugruppen auf Leiterplatten weist
einen Verstärker 11 auf, der über nicht
gezeigte Kontaktmittel mit den Kontaktpunkten eines zu testenden
Bauelements 12 verbunden ist, um dieses Bauelement 12 mit
einem Strom zu stimulieren. Es wird die Spannung über dem
Bauelement 12 abgegriffen und mit einem Spannungsmesser 13 gemessen.
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Die Übergangswiderstände,
die unter anderem durch die Widerstände der Kontaktierung
entstehen, liegen in Reihe mit dem zu prüfenden Bauelement 12 und
sind als Widerstände 14 bezeichnet. Diese Widerstände
können jedoch auch komplex sein. Durch den Verstärker 11 wird
aufgrund eines vorgegebenen Spannungs-Sollwertes ein Stromfluss durch
das zu prüfende Bauelement 12 stimuliert. Die unbekannten Übergangswiderstände
bewirken jedoch, dass der Spannungs-Sollwert nicht am Bauelement 12 anliegt.
Die Messung der Spannung über dem Bauelement 12 ist
daher mit einem Fehler behaftet, so dass die Messung des Widerstands
entsprechend ungenau ist.
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In 2 ist
ein anderer Testaufbau zur Messung des Widerstands eines Bauelementes 21 auf
einer Leiterplatine dargestellt. Über einen Verstärker 22 wird
eine Spannung über dem Bauelement 21 angelegt.
Hierzu sind nicht gezeigte Kontaktmittel vorgesehen, die mit den
Kontaktpunkten auf der Leiterplatte verbindbar sind. Die Übergangswiderstände sind
mit 23 bezeichnet.
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Die
Spannung über dem Bauelement 21 wird über
einen Differenzverstärker 24 abgegriffen und dessen
Ausgangssignal 25 wird zur Regelung des Spannungs-Sollwerts
herangezogen. Hierdurch wird erreicht, dass über dem Bauelement
stets der Spannungs-Sollwert anliegt. Der Strom durch das Bauelement 21 wird
gemessen, so dass ein genaues Erfassen beziehungsweise Bestimmen
des Widerstandes des zu prüfenden Bauelementes möglich
ist. Der hierfür erforderliche Strommesser kann in der
Leitung 26 vom Verstärker 22 zum Prüfling 21 vorhanden
sein. Er kann aber auch in den Verstärker 22 integriert
sein.
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Der
Schaltungsaufbau gemäß 3 zeigt eine
Computer- oder Ablaufsteuerung zur Stimulierung der Spannung über
dem zu testenden Bauelement 31. Ein Verstärker 32 steht
in Verbindung mit dem zu testenden Bauelement 31, um dieses
mit einer Spannung zu beaufschlagen.
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Die
Spannung über dem Bauelement 31 wird mittels eines
Analog/Digitalwandlers 33 erfasst, und das erzeugte Signal
steuert über den Computer 34 und einen Digital/Analogwandler 35 die
angelegte Spannung. Hierdurch wird erreicht, dass über
dem zu testenden Bauelement 31 stets der Spannungs-Sollwert
anliegt. Der Strom in der Leitung 36 zwischen Verstärker 32 und
Bauelement wird gemessen, so dass der genaue Widerstand aufgrund
der bekannten anliegenden Spannung ermittelt werden kann.
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Der
in 4 gezeigte Schaltungsaufbau entspricht einer Kombination
des Schaltungsaufbaus gemäß 2 und
des Schaltungsaufbaus gemäß 3.
Auch hier wird die Spannung über dem zu testenden Bauelement 41 über
einen Verstärker 42 angelegt. Der Spannungs-Sollwert
wird dem Verstärker analog vorgegeben. Es ist ein Analog/Digitalwandler 43 vorhanden,
mit dem die Spannung über dem zu testenden Bauelement erfasst
und das Ergebnis einem Computer oder einer Ablaufsteuerung zugeführt wird.
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Der
Computer oder die Ablaufsteuerung 44 steht in Verbindung
mit einem Digital/Analogwandler 45, der die angelegte Spannung
steuert. Auch durch diesen Aufbau wird erreicht, dass über
dem zu prüfenden Bauelement 41 eine vorgegebene
Spannung anliegt. Der Strom wird in der Leitung 46 vom
Verstärker zum Bauelement 41 gemessen, so dass
eine genaue Bestimmung des Widerstands des zu prüfenden
Bauelements 41 möglich ist.
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Der
Schaltungsaufbau gemäß 5 umfasst
ebenfalls einen Verstärker 51, der eine Spannung über
dem zu prüfenden Bauelement 52 erzeugt. Die anliegende
Spannung wird über einen Differenzverstärker 53 erfasst,
und dessen Ausgangssignal wird zur Regelung der anliegenden Spannung
verwendet. Im Einzelnen wird dabei so vorgegangen, dass der Spannungs-Sollwert über
einen Computer oder eine Ablaufsteuerung 54 einem Digital/Analogwandler 55 zugeführt
wird. Der Digital/Analogwandler 55 steht in Verbindung
mit dem Differenzverstärker 53 und mit dem Verstärker 51 zur
Erzeugung der angelegten Spannung. Durch diesen Aufbau wird erreicht,
dass die vorgegebene Spannung über dem zu prüfenden
Bauelement 52 anliegt.
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Der
Strom durch das zu prüfende Bauelement 52 wird
in der Leitung 56 zwischen Verstärker 51 und
dem zu prüfenden Bauelement 52 gemessen. Auch
durch diesen Schaltungsaufbau ist eine genaue Bestimmung des Widerstands
des zu prüfenden Bauelements 52 möglich.
Die Übergangswiderstände 57 werden dabei
zuverlässig kompensiert.
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Die
erfindungsgemäßen Testerschaltungen sind demnach
umgekehrt aufgebaut zu den vorbekannten Testerschaltungen. Es wird
eine Spannung stimuliert, die genau einem Spannungs-Sollwert entspricht.
Es wird der Strom durch das zu prüfende Bauelement gemessen,
so dass eine genaue Bestimmung des Widerstandes des Bauelements
möglich ist. Durch diese spannungsrichtige Stimulierung wird
ein anderer Weg zum Testen von elektronischen Bauelementen auf Leiterplatten
beschrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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