【技術實現步驟摘要】
本申請涉及換能器陣列測試，尤其涉及一種用于超聲換能器陣列的自測試裝置。
技術介紹
1、大規模一維或二維超聲換能器陣列通常包含一千甚至上萬個陣元，這些陣元通過柔性pcb或者asic作為襯底與超聲成像主機連接，如何高效地評估每個換能器陣元和襯底地電學連接性能一直是一個非常棘手的問題，最直接的做法是將每個換能器陣元單獨連到主機進行測試。但這種做法耗時長，效率低，而且測試精度會受限于導線帶來的寄生電容和阻抗失配。因此，亟需一種高效的測試方法，在實現快速測量的同時還能保證測量精度。
2、一般通過測量換能器的電容以對換能器陣元是否和襯底建立有效的電學連接進行衡量。換能器的電學特性可以通過bvd（butterworth-van-dyke）模型進行建模，如圖1所示。換能器有很多不同的種類，?如pzt,?cmut,?pmut,?pvdf等。這些換能器可以被分成兩類，單端和雙端。在單端換能器中，bottom?electrode（底部電極）通常會接地或者接到某個固定電平，top?electrode（頂部電極）會連接到電路用于信號的放大。雙端換能器有三個端口，其outter?electrode（外部電極）和inner?electrode（內部電極）都會連接到電路。通過測量每個換能器陣元的電容cp，就能有效的評估換能器陣元與襯底的電學連接特性以及換能器自身的物理特性。
3、可以使用一個內建自測試電路（bist）實現對每個換能器陣元的電容的測量，圖2a和圖2b所示的bist電路針對單端超聲換能器或者其他傳感器，其電流源會對待測電容進
4、(1)
5、其中，表示電流源的誤差，表示電路寄生電容的大小。
6、然而上述bist電路無法消除參考電流的誤差以及電路寄生電容帶來的不準確性，在對換能器陣列測試的效率和準確率上有所欠缺。
技術實現思路
1、本申請提供了一種用于超聲換能器陣列的自測試裝置，其技術目的是提升換能器陣列的測試準確率和效率，以大幅提升換能器陣列集成工藝的開發速度。
2、本申請的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：
3、一種用于超聲換能器陣列的自測試裝置，包括：
4、向參考電容、待測電容模塊和電路寄生電容進行充放電的充放電模塊；
5、獲取參考電容、待測電容模塊和電路寄生電容充放電時間的比較/放大模塊；
6、根據參考電容、待測電容模塊和電路寄生電容的充放電時間得到待測電容模塊的大小；
7、其中，比較/放大模塊包括至少一個比較器或至少一個放大器，每個比較器或放大器均包括兩個輸入端和一個輸出端，一個輸入端與充放電模塊連接，另一個輸入端接入參考電壓。
8、進一步地，所述充放電模塊包括至少一個充放電單元，每個充放電單元包括充電單元和放電單元；
9、或每個充放電單元包括充電單元和復位開關；
10、或每個充放電單元包括放電單元和置位開關。
11、進一步地，所述待測電容模塊包括一個待測電容，所述比較/放大模塊包括一個比較器/放大器，所述充放電模塊包括一個充放電單元；
12、電路寄生電容的一端接地；另一端與充放電單元連接，并通過參考開關與參考電容連接；
13、參考電容的一端接地，另一端通過參考開關與充放電單元和電路寄生電容連接；
14、待測電容的一端接地；另一端通過待測開關與充放電單元連接，并通過待測開關和參考開關與參考電容連接；
15、當充放電單元包括充電單元和放電單元時，充電單元和放電單元均通過參考開關與參考電容連接、通過待測開關與待測電容連接、與電路寄生電容連接、與比較器/放大器的一個輸入端連接；
16、當充放電單元包括充電單元和復位開關時，充電單元和復位開關均通過參考開關與參考電容連接、通過待測開關與待測電容連接、與電路寄生電容連接、與比較器/放大器的一個輸入端連接；
17、當充放電單元包括放電單元和置位開關時，放電單元和置位開關均通過參考開關與參考電容連接、通過待測開關與待測電容連接、與電路寄生電容連接、與比較器/放大器的一個輸入端連接。
18、進一步地，所述充放電模塊包括第一充放電單元和第二充放電單元，所述比較/放大模塊包括第一比較器/放大器和第二比較器/放大器，所述待測電容模塊包括第一待測電容、第二待測電容、第一開關和第二開關，所述待測開關包括第一待測開關和第二待測開關；
19、所述第一比較器/放大器和所述第二比較器/放大器的一個輸入端均接入參考電壓，所述第一比較器/放大器的另一個輸入端與第一充放電單元的輸出連接，所述第二比較器/放大器的另一個輸入端與第二充放電單元的輸出連接，所述第一比較器/放大器和所述第二比較器/放大器的輸出端均連接邏輯門模塊；
20、當第一充放電單元和第二充放電單元均包括充電單元和放電單元時，第一充放電單元的充電單元和放電單元均通過參考開關與參考電容連接、通過第一待測開關與第一待測電容和電路寄生電容連接；第二充放電單元的充電單元和放電單元通過第二待測開關與第二待測電容連接；
21、當第一充放電單元和第二充放電單元均包括充電單元和復位開關時，第一充放電單元的充電單元和復位開關均通過參考開關與參考電容連接、通過第一待測開關與第一待測電容和電路寄生電容連接；第二充放電單元的充電單元和復位開關通過第二待測開關與第二待測電容連接；
22、當第一充放電單元和第二充放電單元均包括放電單元和置位開關時，第一充放電單元的放電單元和置位開關均通過參考開關與參考電容連接、通過第一待測開關與第一待測電容和電路寄生電容連接；第二充放電單元的放電單元和置位開關通過第二待測開關與第二待測電容連接。
23、進一步地，所述第一待測電容的一端接地；另一端通過第一開關接地，通過第一待測開關與第一充放電單元連接，通過第一待測開關和參考開關與參考電容連接；
24、所述第二待測電容的一端接地；另一端通過第二開關接地，通過第二待測開關與第二充放電單元連接；
25、所述電路寄生電容的一端通過第一開關接地，通過第一待測開關與第一充放電單元連接，通過第一待測開關和參考開關與參考電容連接；另一端通過第二開關接地，通過第二待測開關與第二充放電單元連接；
26、第一開關的一端接地，另一端通過第一待測開關與第一充放電單元連接，并通過第一待測開關和參考開關與參考電容連接；第二開關的一端接地，另一端通過第二待測開關與第二充放電單元連接。
27、進一步地，所述待測電容模塊還包括第三開關；所述第三開關的一端與第一充放電單元連接，通過第一待測開關與第一開關、第一待測電容和電路寄生電容的一端連接，通過參考開本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于超聲換能器陣列的自測試裝置，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的自測試裝置，其特征在于，所述充放電模塊包括至少一個充放電單元，每個充放電單元包括充電單元和放電單元；
3.如權利要求2所述的自測試裝置，其特征在于，所述待測電容模塊包括一個待測電容，所述比較/放大模塊包括一個比較器/放大器，所述充放電模塊包括一個充放電單元；
4.如權利要求2所述的自測試裝置，其特征在于，所述充放電模塊包括第一充放電單元和第二充放電單元，所述比較/放大模塊包括第一比較器/放大器和第二比較器/放大器，所述待測電容模塊包括第一待測電容、第二待測電容、第一開關和第二開關，所述待測開關包括第一待測開關和第二待測開關；
5.如權利要求4所述的自測試裝置，其特征在于，所述第一待測電容的一端接地；另一端通過第一開關接地，通過第一待測開關與第一充放電單元連接，通過第一待測開關和參考開關與參考電容連接；
6.如權利要求5所述的自測試裝置，其特征在于，所述待測電容模塊還包括第三開關；所述第三開關的一端與第一充放電單元連接，通過第一待測開關與第一
7.如權利要求4-6任一所述的自測試裝置，其特征在于，所述第一開關、所述第二開關、所述第一待測開關和所述第二待測開關均為MOS開關。
8.如權利要求2-6任一所述的自測試裝置，其特征在于，該自測試裝置還包括自測試選擇模塊和放大選擇模塊；所述自測試選擇模塊包括并聯的第一電容和自測試選擇開關；所述放大選擇模塊包括第二電容、電阻和放大選擇開關，第二電容和電阻并聯，第二電容的一端和電阻的一端均與放大選擇開關連接、另一端均與比較/放大模塊的輸出端連接，放大選擇開關、第一電容、自測試選擇開關以及比較/放大模塊的一個輸入端均連接；
9.如權利要求8所述的自測試裝置，其特征在于，當所述比較/放大模塊包括第一比較器/放大器和第二比較器/放大器時：放大選擇開關、第一電容、自測試選擇開關以及第一比較器/放大器和第二比較器/放大器的一個輸入端均連接；第二電容的另一端、電阻的另一端與第一比較器/放大器和第二比較器/放大器的輸出端均連接。
10.如權利要求1所述的自測試裝置，其特征在于，所述超聲換能器陣列包括線陣超聲換能器和面陣超聲換能器。
...【技術特征摘要】
1.一種用于超聲換能器陣列的自測試裝置，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的自測試裝置，其特征在于，所述充放電模塊包括至少一個充放電單元，每個充放電單元包括充電單元和放電單元；
3.如權利要求2所述的自測試裝置，其特征在于，所述待測電容模塊包括一個待測電容，所述比較/放大模塊包括一個比較器/放大器，所述充放電模塊包括一個充放電單元；
4.如權利要求2所述的自測試裝置，其特征在于，所述充放電模塊包括第一充放電單元和第二充放電單元，所述比較/放大模塊包括第一比較器/放大器和第二比較器/放大器，所述待測電容模塊包括第一待測電容、第二待測電容、第一開關和第二開關，所述待測開關包括第一待測開關和第二待測開關；
5.如權利要求4所述的自測試裝置，其特征在于，所述第一待測電容的一端接地；另一端通過第一開關接地，通過第一待測開關與第一充放電單元連接，通過第一待測開關和參考開關與參考電容連接；
6.如權利要求5所述的自測試裝置，其特征在于，所述待測電容模塊還包括第三開關；所述第三開關的一端與第一充放電單元連接，通過第一待測開關與第一開關、第一待測電容和電路寄生電容的一端連接，通過參考開關與參考電容連接；所述第三開...
【專利技術屬性】
技術研發人員：邢家寧，檀明亮，陳超，
申請(專利權)人：杭州荷聲科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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