第三章 樣品製作與實驗儀器開發
3.3 實驗裝置與量測
3.3.5 整合型量測系統
由於電壓保持率與殘餘直流電壓的量測電路相似度極高,因此重新將 兩電路規劃安排,設計出一具備雙量測功能的整合電路如圖 3.8(林育霆繪 製;詳 Y.-T. Lin and W. Lee, Taiwan Patent No. I 379094, issued 12/11/2012)。
在電壓保持率的測量模式下,第三輸入 206 會接收一控制訊號 224 以 控制第一開關 208 關閉(即該處為通路),第二開關 210 與第四開關 214 為 開啟(即該處為斷路)。由於第三輸入 206 所輸入的控制訊號 224 會先通過
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NOT 閘 218 再進入第一開關 208,控制訊號 224 會因為第一 NOT 閘 218 而 極性反轉,所以第一開關 208 保持通路而第二開關 210 與第四開關 214 保 持斷路。
藉由這樣的設計,讓第一輸入 202 所輸入的交流訊號不會因為第二開 關 210 前的二極體 226(該處為斷路)而產生整流的效果,完整的資料訊號 可以通過第一開關 208 輸入至第三開關 212,並藉由第二輸入 204 所輸入之 掃描線訊號而使得第三開關 212 的輸出訊號為測量電壓保持率所需之極性 交錯的脈衝訊號。
另外,因第四開關 214 保持開啟(斷路),可確保此時測量之液晶盒 222 兩側無論任何情況皆不會發生短路的情況。由於第二輸入 204 之訊號為需 不斷切換第三開關 212 的開啟與關閉狀態,同時也會不斷切換第五開關 216 之開啟與關閉狀態,因此第四開關 214 在電壓保持率的測量模式下必須保 持斷路,液晶盒 222 兩端則不會不斷的短路,如此一來可以確保達成電壓 保持率之測量。值得一提的是,第四開關 214 與第五開關 216 可整合為一 短路迴路 228,其分別電性連接第二輸入 204 與液晶盒 222 此短路迴路 228 係藉由第四開關 214 與第五開關 216 的通路與斷路,來控制液晶盒 222 的 短路狀態。
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當測量裝置在殘餘直流電壓測量模式下,第三輸入 206 所輸入之控制 訊號 224 極性反轉,則第一開關 208 切換成斷路,而第二開關 210 與第四 開關 214 切換成通路。在殘餘直流電壓的測量模式下,第一輸入 202 會先 輸入一直流訊號,並在測量開始時切斷,由於第一開關 208 保持斷路,因此 第二開關 210 前的二極體 226 可使電流不致回流,使第一開關 208 達到即 時切換的效果。另外由於第四開關 214 保持關閉(通路),使第五開關 216 因為第二輸入 204 的控制而保持通路,達到液晶盒 222 兩端的短路效果,
進而達到殘餘直流電壓特性的測量。
而後,由於加熱片、風扇、數字調節顯示器和資料擷取卡所需之電壓皆 不同,為了簡化電源端,在電路上再做精進,加入了各種電壓的轉換。如圖
3.9
,有三種電壓需要轉換,12、10 和 5 伏特,其中,12 伏特和 5 伏特轉換 電壓的部分,使用了高頻率切換 IC,使其 IC 本身不會在轉換電壓過程中,因為壓差轉成熱能而造成電路不穩,並且選擇適當的電感以及蕭特基二極 體來做穩壓,而 10 伏特的轉換 IC 則需要與雙向開關 IC 相鄰,才不至於電 壓在傳輸過程中造成壓降,由於電感所佔的面積太大,經測試會造成壓降,
因此選擇了不用高頻率切換 IC,轉而使用一般轉壓 IC,也因此在電路板背 面,鋪上一整面地,讓其 IC 可以散熱較快,如圖 3.10。
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