专利名称：光模块内部电路与外壳短路异常的自动检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动检测技术领域，尤其是一种应用于光模块的内部电路与外壳短路 异常检测的自动检测装置。
背景技术：
光模块是光通信设备中的重要的有源器件，为了保证光模块的电磁兼容性能 (EMC)、抗电磁干扰性能(EMI)和抗静电性能(ESD)，光模块外壳都要求是金属材质，光模块 外壳和光模块内部电路不能有电气连接，而光模块外壳和光模块所在的机箱的机壳之间有 电气连接，且机箱机壳会在远端接至大地。光模块内部主要由光组件(0SA)、电路板组件 (PCBA)、电气信号接口(Electrical Signal hterface)三部分内部电路组成，如果这三部 分内部电路的任何一个电气信号异常短路到光模块金属外壳，轻则影响光模块自身的工作 性能或EMC/EMI/ESD性能，重则影响其所在设备的工作性能甚至烧毁设备电源。光模块的内部电路与外壳短路异常可以分为四种类型光模块外壳到光模块电源 端的短路(CASE到VCC短路)，或者光模块外壳到光模块雪崩光电二极管偏置电压VAPD端 短路(CASE到VAPD短路)，或者光模块外壳到光模块接地端的短路(CASE到GND短路)，或者 光模块外壳与光模块内部电路其他信号端短路异常(CASE到SIGNAL短路)。由于光模块在 批量生产过程中其外壳通常是悬空的，即光模块外壳和测试板没有任何电气连接，即使光 模块存在以上某种内部电路短路到外壳的异常，光模块也能正常工作并通过性能测试。以 CASE到VCC短路异常为例，一旦光模块装配到用户的设备上，电源(VCC)和电气信号管脚就 通过光模块的电气信号接口和设备主板相连，则光模块外壳就和用户的设备的机箱机壳相 连，由于机箱机壳会在远端接大地，所以，这样就会造成VCC通过光模块外壳短路到大地的 异常；如果设备主板没有适当的电源保护机制，用户的设备电源则可能因短路而烧毁，甚至 烧毁主板进而引发火灾。所以在光模块出厂前必须经过一个光模块外壳到内部电路之间的 短路检测工序，确保没有短路方可视为良品。现有的光模块金属外壳到内部电路的短路异常的检测方法，多是将光模块安装到 测试主板上，在光模块不上电的情况下，手工操作手持式数字多用表并切换至电阻测试档 位，如果测试到光模块外壳到光模块电气信号接口的VCC管脚的电阻过小即可判断外壳已 经短路到VCC，如果测试到光模块外壳到光模块电气信号接口的GND管脚的电阻过小即可 判断外壳已经短路到GND，如果测试到光模块外壳到光模块电气信号接口的其他电气信号 管脚的电阻过小即可判断外壳已经和电气信号接口的其他电气信号管脚短路；在光模块 上电的情况下，手工操作手持式万用表并切换至电压测试档位，如果测试到光模块外壳电 压落在VCC电压范围里(比如光模块多元协议规定的各种电源电压范围值如+3. 3V±10%， +5. OV士 10%，+12. OV士 10%，-5. OV士 10%)则可能是外壳已经短路到VCC，如果测试到光模块 外壳电压落在VAPD电压范围里(比如20V 60V)则可能是外壳已经短路到VAPD，如果测试 到光模块外壳电压落在其他电气信号的电压范围里(比如0. IV 3. 0V)则可能是外壳已经 短路到内部电路的某个电气信号。这种手工操作的检测方法，耗时耗力、效率低下、人为因素多、容易误判。如果不考虑检测成本，可以采用昂贵的带编程接口的台式万用表+PC机这种自动 化检测方案，比如美国Keithely公司的2100数字多用表，这种带USB编程接口的允许PC 机通过USB总线发送SCPI (程控仪器标准命令)命令到2100进行远程通信，具有六位半的 高精度，十一种测量功能外加数学修正和数据记录功能，其在2010年10月的官网报价是 ￥8073. 00元，成本高昂。对光模块金属外壳到内部电路的短路异常的检测而言，只需测试 100V之内的交直流电压值和100欧姆之内的电阻值，用2100这样的高成本高精度全功能的 仪器就显得大材小用了。

发明内容
本发明的目的是针对现有技术在检测光模块内部电路到外壳短路异常中存在问 题，提供一种光模块内部电路与外壳短路异常的自动检测装置。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
本发明的一种光模块内部电路与外壳短路异常的自动检测装置，所述自动检测装置包 括测试电路板，测试电路板内包含一个插接光模块的光模块插座，还包括为光模块内部电 路提供电源的光模块电源，以及为测试电路板提供电源的电源模块，所述测试电路板还包 括带ADC模数转换器的微处理器，用于控制模拟开关的开/关状态，接收电压跟随器的输 出的电压值，将接收的电压值与设定的短路异常告警电压值范围进行比较，将比较结果输 出至告警电路显示短路异常；模拟开关，其电压输入端和串联到电源模块的二极管相连， 其电压输出端和插接到光模块插座的光模块的金属外壳相连，其通断由在带ADC模数转换 器的微处理器的控制；电压跟随器，电压跟随器的正极输入端通过电阻分压网路与光模块 插座上插接的光模块的金属外壳连接，将从光模块的金属外壳上采集的电压缩小后送至带 ADC模数转换器的微处理器；告警电路，接收带ADC模数转换器的微处理器的比较结果输出 信号，显示短路状态。本发明的技术方案中，还包括一个二极管，所述二极管可以选用普通 的肖特基二极管B240，所述二极管的正极端与电源模块连接，负极端与模拟开关的信号输 入端连接。所述告警电路可以采用多种显示装置，考虑到成本，本发明的实施方案中采用四 只LED管显示四种不同的短路异常。上述四种短路异常包括光模块金属外壳到光模块内 部电路接地端的短路异常，光模块金属外壳到光模块内部电路电源端的短路异常，光模块 金属外壳到光模块内部电路雪崩光电二极管偏置电压VAPD端短路异常，光模块金属外壳 与光模块内部电路其他信号端短路异常。上述电阻分压网路包括串联的第三电阻R3和第四电阻R4，第三电阻R3与第四电 阻R4的连接端与电压跟随器14的正极输入端连接，第三电阻R3的另一端与光模块插座12 上插接的光模块的金属外壳连接，第四电阻R4的另一端接地。作为优选，第三电阻R3的电 阻值为845. OK Ω，第四电阻R4的电阻值为27. 0 K Ω。由于本发明采用上述技术方案，所以本发明可以达到以下有益效果本发明的电 路结构简单，相对于价格昂贵的2100数字多用表价格低廉；效率高，在带ADC模数转换器的 微处理器的控制下自动完成光模块短路异常的检测工作；降低现有技术中人工操作由于人 为因素造成的误判。


本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中
图1是本发明具体实施方案中光模块内部电路到外壳的短路检测装置的硬件部分原 理示意图。图2是本发明电阻分压网路原理及电阻分压网路与模拟开关和电压跟随器的连 接关系的原理图。
具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如图1是本发明具体实施方案中光模块内部电路到外壳的短路检测装置的硬件 部分原理示意图。一种光模块内部电路与外壳短路异常的自动检测装置，所述自动检测装 置包括测试电路板1，测试电路板1内包含一个插接光模块的光模块插座12，还包括为光模 块内部电路提供电源的光模块电源3，以及为测试电路板提供电源的电源模块2，所述测试 电路板还包括模拟开关11，电路分压网路13，电压跟随器14，带ADC模数转换器的微处理 器15，电路告警电路16，二极管17。带ADC模数转换器的微处理器15，用于控制模拟开关11的开/关状态，接收电 压跟随器14的输出的电压值，将接收的电压值与设定的短路异常告警电压值范围进行比 较，将比较结果输出至告警电路16显示短路异常。带ADC模数转换器的微处理器可以选用 Analog Devices公司的ADUC7020，其具有高精度处理器ARM7TDMI核、多个模数/数模转换 器通道，完全可以满足本发明需求，而且还可供测试电路板上的其它模块使用。模拟开关11，其电压输入端和串联到电源模块2的二极管17相连，其电压输出端 和插接到光模块插座12的光模块的金属外壳相连，其通断由在带ADC模数转换器的微处理 器15的控制。模拟开关可选用美国Texas Instruments公司的TS5A4595开关芯片，因为 本发明是根据采集不同的电压值来判断短路现象的，TS5A4595的接通电阻为8欧姆，在本 发明中几乎可以忽略其压降，而且TS5A4595开关的接通和断开时间分别为17ns和14ns，可 以满足本发明的要求。电压跟随器14，电压跟随器14所用的运放可以选用Analog Devices公司的 AD8541。电压跟随器14的正极输入端通过电阻分压网路13与光模块插座12上插接的光 模块的金属外壳连接，将从光模块的金属外壳上采集的电压缩小后送至带ADC模数转换器 的微处理器15。所述电阻分压网路13包括串联的第三电阻R3和第四电阻R4，第三电阻R3 与第四电阻R4的连接端与电压跟随器14的正极输入端连接，第三电阻R3的另一端与光模 块插座12上插接的光模块的金属外壳连接，第四电阻R4的另一端接地。在本发明的实施 例中，第三电阻R3的电阻值为845. OK Ω，第四电阻R4的电阻值为27. 0 K Ω。告警电路16，接收带ADC模数转换器的微处理器15的比较结果输出信号，显示短
5路状态。在光模块的短路异常测试中，主要测试四种短路异常，即光模块金属外壳到光模块 内部电路接地端的短路异常，光模块金属外壳到光模块内部电路电源端的短路异常，光模 块金属外壳到光模块内部电路雪崩光电二极管偏置电压VAPD端短路异常，光模块金属外 壳与光模块内部电路其他信号端短路异常。因此，作为优选，本发明的四种短路异常可以采 用四只LED管予以显示，电路结构简单，短路异常的种类也易于识别。本发明的实施例中，还包括二极管17，所述二极管17的正极端与电源模块2连接， 负极端与模拟开关11的信号输入端连接。所述二极管17选用肖普通的特基二极管ΒΜ0， 其前向压降Vf典型值是0. 5V。在本发明的是实例中，其电源模块2的输出电压为3. 3V。本发明是基于自动控制原理，通过带ADC模数转换器的微处理器控制模拟开关的 通断来分别检测光模块金属外壳对地和对电源、VAPD短路异常检测。下面结合本发明的实 施例，详细说明本发明的自动检测方法。在待测光模块插接到光模块插座12上以后，启动自动检测装置。1.光模块外壳对地短路检测
为自动检测装置上电启动后，带ADC模数转换器的微处理器15发一个低电平信号给模 拟开关11，模拟开关11闭合导通。此时，3. 3V的电源模块2经过二极管17给光模块的金 属外壳(case)加一定电压。如果光模块的金属外壳(case)对地(GND)短路了，则光模块 金属外壳(case)上的电压将被拉的很低，基本为0V，光模块的金属外壳(case)通过电压跟 随器14送入到带ADC模数转换器的微处理器15的ADC模数转换器的电压值Vcase也基本 为0V，此时采集不到电压值；如果光模块的金属外壳(case)没有对地(GND)短路，则此时光 模块的金属外壳(case)的电压值为 Vcase=Vcc-Vf
=3. 3V-0. 5V(1)
=2. 8V
光模块的金属外壳(case)的电压Vcase经过电阻分压网路13后送入电压跟随器14， 电压跟随器14输入端的电压为
权利要求
1.一种光模块内部电路与外壳短路异常的自动检测装置，所述自动检测装置包括测试 电路板(1 )，测试电路板(1)内包含一个插接光模块的光模块插座(12)，还包括为光模块内 部电路提供电源的光模块电源(3)，以及为测试电路板提供电源的电源模块(2)，其特征在 于，所述测试电路板还包括带ADC模数转换器的微处理器(15)，用于控制模拟开关(11)的开/关状态，接收电压 跟随器(14)的输出的电压值，将接收的电压值与设定的短路异常告警电压值范围进行比 较，将比较结果输出至告警电路(16)显示短路异常；模拟开关(11)，其电压输入端和串联到电源模块(2)的二极管(17)相连，其电压输出 端和插接到光模块插座(12)的光模块的金属外壳相连，其通断由在带ADC模数转换器的微 处理器(15)的控制；电压跟随器(14)，电压跟随器(14)的正极输入端通过电阻分压网路(13)与光模块插 座(12)上插接的光模块的金属外壳连接，将从光模块的金属外壳上采集的电压信号缩小后 送至带ADC模数转换器的微处理器(15)；告警电路(16)，接收带ADC模数转换器的微处理器(15)的比较结果输出信号，显示短 路状态。
2.根据权利要求1所述的自动检测装置，其特征在于，还包括二极管(17)，所述二极管 (17)的正极端与电源模块(2)连接，负极端与模拟开关(11)的信号输入端连接。
3.根据权利要求2所述的自动检测装置，其特征在于，所述二极管(17)为肖特基二极管。
4.根据权利要求1所述的自动检测装置，其特征在于，所述告警电路(16)包括四只LED 管，显示四种不同的短路异常。
5.根据权利要求1所述的自动检测装置，其特征在于，所述短路异常包括光模块金属 外壳到光模块内部电路接地端的短路异常，光模块金属外壳到光模块内部电路电源端的短 路异常，光模块金属外壳到光模块内部电路雪崩光电二极管偏置电压VAPD端短路异常，光 模块金属外壳与光模块内部电路其他信号端短路异常。
6.根据权利要求1所述的自动检测装置，其特征在于，所述电源模块(2)的输出电压为 3. 3V。
7.根据权利要求1所述的自动检测装置，其特征在于，所述电阻分压网路(13)包括串 联的第三电阻(R3 )和第四电阻(R4 )，第三电阻(R3 )与第四电阻(R4 )的连接端与电压跟随 器(14)的正极输入端连接，第三电阻(R3)的另一端与光模块插座(12)上插接的光模块的 金属外壳连接，第四电阻(R4)的另一端接地。
8.根据权利要求7所述的自动检测装置，其特征在于，第三电阻(R3)的电阻值为 845. 0ΚΩ，第四电阻(R4)的电阻值为27.0 ΚΩ。
9.根据权利要求1所述的自动检测装置，其特征在于，所述模拟开关(11)为TS5A4595 开关芯片，电压跟随器(14)为AD8541芯片，带ADC模数转换器的微处理器(15)为ADUC7020-H-* I I心片。
全文摘要
本发明公开了一种光模块内部电路与外壳短路异常的自动检测装置，属于自动检测技术领域。本发明的装置包括一个带插接光模块的光模块插座(12)的测试电路板(1)，以及光模块电源(3)和电源模块(2)，还包括控制模拟开关(11)通断及异常分析的带ADC模数转换器的微处理器(15)，通过二极管(17)与电源模块(2)和光模块金属外壳连接的模拟开关(11)，通过电阻分压网络(13)与光模块金属外壳连接的电压跟随器(14)和与微处理器(15)连接的告警电路(16)。本发明的有益效果电路结构简单、价格低廉；在微处理器的控制下自动完成检测过程，效率高；降低现有技术中人工操作由于人为因素造成的误判。
文档编号G01R31/02GK102135583SQ201010582220
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者杨致盛 申请人:成都优博创技术有限公司