等离子体探针测量控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种等离子体探针测量控制系统，包括连接PC机的主控模块，连接主控模块电压输出模块以及连接电压输出模块的探针电压电流检测模块；探针电压电流检测模块的输出端连接主控模块；本实用新型专利技术基于根据正负极进行串联的第一开关电源、第二开关电源，主控模块控制的电压扫描范围大，比传统的测量设备扫描电压幅度更高；基于本实用新型专利技术，可以获得对等离子体准确、精密的测量数据源。抗干扰能力强、测量精度更高，并且可选择设置传统的手动扫描或自动扫描，电路相对简单。

【技术实现步骤摘要】
等离子体探针测量控制系统
本技术涉及电子电路
，特别是涉及一种等离子体探针测量控制系统。
技术介绍
Langmuir探针测量技术是等离子体参数测试技术，随着科技的发展，等离子体刻蚀技术、等离子体化学气相淀积(PVCD)技术广泛应用于彩色显示屏、太阳能电池等功能薄膜工艺及运用于医疗用等离子设备生产研究当中，其产品加工精度的高低，与等离子中的离子和电子密度，能量分布和平均能量等参数直接相关，所以要对等离子的参数进行定量的测量。在实现过程中，专利技术人发现传统技术中至少存在如下问题：现今已研发出来的类似仪器，普遍的电压扫描范围较窄，电路复杂成本高，大大影响了测量精度。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统技术电压扫描范围窄且测量精度低的问题，提供一种等离子体探针测量控制系统。为了实现上述目的，本技术实施例提供了一种等离子体探针测量控制系统，包括连接PC机的主控模块，连接主控模块电压输出模块以及连接电压输出模块的探针电压电流检测模块；探针电压电流检测模块的输出端连接主控模块；电压输出模块包括正负电压输出单元以及输出放大单元；正负电压输出单元包括根据正负极进行串联第一开关电源、第二开关电源；输出放大单元包括一级放大电路和二级放大电路；一级放大电路包括第一级放大器，二级放大电路包括第二级放大器；第一级放大器的第一输入端连接主控模块的模拟信号输出端，第二输入端接地，输出端连接第二级放大器的第一输入端；第二级放大器的第二输入端接地，输出端连接探针电压电流检测模块，第一电源端连接第一开关电源、第二电源端连接第二开关电源。在其中一个实施例中，正负电压输出单元还包括第一熔断器、第一抗干扰电路、第二熔断器以及第二抗干扰电路；第一抗干扰电路包括第一变压器、第一有极电容、第一去耦电容；第一开关电源的负极通过第一熔断器连接第一变压器的第一输入端；第一变压器的第二输入端连接第一有极电容的负极、第一去耦电容的一端、第一电源端，第一输出端接地，第二输出端接地；第一有极电容的正极、第一去耦电容的另一端接地；第二抗干扰电路包括第二变压器、第二有极电容、第二去耦电容；第二开关电源的正极通过第二熔断器连接第二变压器的第一输入端；第二变压器的第二输入端连接第二有极电容的正极、第二去耦电容的一端、第二电源端，第一输出端接地，第二输出端接地；第二有极电容的负极、第二去耦电容的另一端接地。在其中一个实施例中，第一开关电源为300V输出的开关电源模块，第二开关电源为300V输出的开关电源模块；第一熔断器为2A保险管，第二熔断器为2A保险管；第一变压器为低频变压器，第二变压器为低频变压器。在其中一个实施例中，一级放大电路还包括第一限流电阻；二级放大电路还包括第二限流电阻、自恢复保险丝以及高频旁路电容；第一级放大器为OP07运算放大器；第二级放大器为PA94功率运算放大器；OP07运算放大器的反相输入端通过第一限流电阻连接主控模块的模拟信号输出端，正相输入端接地，输出端连接PA94功率运算放大器的负输入端；PA94功率运算放大器的限流电阻输入端连接第二限流电阻，正输入端接地，输出端通过自恢复保险丝连接探针电压电流检测模块、高频旁路电容的一端；高频旁路电容的另一端接地。在其中一个实施例中，自恢复保险丝为KR/RF/WH600-110型元件；高频旁路电容为无极性聚丙烯滤波电容。在其中一个实施例中，探针电压电流检测模块包括分压电路、探针电压检测电路、探针电流采样电路以及探针电流检测电路；第二级放大器的输出端通过分压电路连接探针电压检测电路的输入端；探针电压检测电路的输出端连接主控模块的电压检测端口；第二级放大器的输出端通过探针电流采样电路连接探针电流检测电路的输入端；探针电流检测电路的输出端连接主控模块的电流检测端口。在其中一个实施例中，分压电路包括第一分压电阻、第二分压电阻；探针电压检测电路包括第一OP07运算放大器、第二OP07运算放大器；第一分压电阻的一端连接第二级放大器的输出端、另一端通过第二分压电阻接地；第一OP07运算放大器的正相输入端连接在第一分压电阻和第二分压电阻之间，输出端连接第二OP07运算放大器的正相输入端、并与第一OP07运算放大器的反相输入端相连接；第二OP07运算放大器的输出端连接主控模块的电压检测端口、并与第二OP07运算放大器的反相输入端相连接；探针电流采样电路包括精密电阻；探针电流检测电路包括第三OP07运算放大器、第四OP07运算放大器；精密电阻的一端通过探针BNC接头连接第二级放大器的输出端、另一端接地；第三OP07运算放大器的正相输入端连接在探针BNC接头和精密电阻之间，输出端连接第四OP07运算放大器的正相输入端、并与第三OP07运算放大器的反相输入端相连接；第四OP07运算放大器的输出端连接主控模块的电流检测端口、并与第四OP07运算放大器的反相输入端相连接。在其中一个实施例中，主控模块为MSP430系列单片机；MSP430系列单片机的USART串口与PC机的RS232接口相连接。在其中一个实施例中，还包括通信单元；主控模块通过通信单元连接PC机。在其中一个实施例中，主控模块为MSP430系列单片机；通信单元为FT232BM芯片。本技术具有如下优点和有益效果：本技术等离子体探针测量控制系统，基于根据正负极进行串联的第一开关电源、第二开关电源，可将串联中间节点作为参两电源中间的零点，提供测量器扫描电压的正负电压输出单元，从而使电压输出模块得到对于零点的正负电源，主控模块控制的电压扫描范围大，比传统的测量设备扫描电压幅度更高；基于本技术精确的探针电压电流检测模块，可以获得对等离子体准确、精密的测量数据源。本技术的抗干扰能力强、测量精度更高，并且可选择设置传统的手动扫描或自动扫描，电路相对简单。附图说明通过附图中所示的本专利技术的优选实施例的更具体说明，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1为本技术等离子体探针测量控制系统实施例1的结构示意图；图2为本技术等离子体探针测量控制系统中正负电压输出单元的具体结构示意图；图3为本技术等离子体探针测量控制系统中输出放大单元的具体结构示意图；图4为本技术等离子体探针测量控制系统中探针电压电流检测模块的具体结构示意图；图5为本技术等离子体探针测量控制系统一具体实施例的结构示意图；图6为本技术等离子体探针测量控制系统中主控电路板供电电源电路示意图；图7为本技术等离子体探针测量控制系统中主控模块供电电路示意图；图8为本技术等离子体探针测量控制系统中ADC/DAC电压基准源电路示意图；图9为本技术等离子体探针测量控制系统中报警电路示意图；图10为本技术等离子体探针测量控制系统中复位电路示意图。具体实施方式为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的首选实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体探针测量控制系统，其特征在于，包括连接PC机的主控模块，连接所述主控模块电压输出模块以及连接所述电压输出模块的探针电压电流检测模块；所述探针电压电流检测模块的输出端连接所述主控模块；所述电压输出模块包括正负电压输出单元以及输出放大单元；所述正负电压输出单元包括根据正负极进行串联第一开关电源、第二开关电源；所述输出放大单元包括一级放大电路和二级放大电路；所述一级放大电路包括第一级放大器，所述二级放大电路包括第二级放大器；所述第一级放大器的第一输入端连接所述主控模块的模拟信号输出端，第二输入端接地，输出端连接所述第二级放大器的第一输入端；所述第二级放大器的第二输入端接地，输出端连接所述探针电压电流检测模块，第一电源端连接所述第一开关电源、第二电源端连接所述第二开关电源。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体探针测量控制系统，其特征在于，包括连接PC机的主控模块，连接所述主控模块电压输出模块以及连接所述电压输出模块的探针电压电流检测模块；所述探针电压电流检测模块的输出端连接所述主控模块；所述电压输出模块包括正负电压输出单元以及输出放大单元；所述正负电压输出单元包括根据正负极进行串联第一开关电源、第二开关电源；所述输出放大单元包括一级放大电路和二级放大电路；所述一级放大电路包括第一级放大器，所述二级放大电路包括第二级放大器；所述第一级放大器的第一输入端连接所述主控模块的模拟信号输出端，第二输入端接地，输出端连接所述第二级放大器的第一输入端；所述第二级放大器的第二输入端接地，输出端连接所述探针电压电流检测模块，第一电源端连接所述第一开关电源、第二电源端连接所述第二开关电源。2.根据权利要求1所述的等离子体探针测量控制系统，其特征在于，所述正负电压输出单元还包括第一熔断器、第一抗干扰电路、第二熔断器以及第二抗干扰电路；所述第一抗干扰电路包括第一变压器、第一有极电容、第一去耦电容；所述第一开关电源的负极通过所述第一熔断器连接所述第一变压器的第一输入端；所述第一变压器的第二输入端连接所述第一有极电容的负极、所述第一去耦电容的一端、所述第一电源端，第一输出端接地，第二输出端接地；所述第一有极电容的正极、所述第一去耦电容的另一端接地；所述第二抗干扰电路包括第二变压器、第二有极电容、第二去耦电容；所述第二开关电源的正极通过所述第二熔断器连接所述第二变压器的第一输入端；所述第二变压器的第二输入端连接所述第二有极电容的正极、所述第二去耦电容的一端、所述第二电源端，第一输出端接地，第二输出端接地；所述第二有极电容的负极、所述第二去耦电容的另一端接地。3.根据权利要求2所述的等离子体探针测量控制系统，其特征在于，所述第一开关电源为300V输出的开关电源模块，所述第二开关电源为300V输出的开关电源模块；所述第一熔断器为2A保险管，所述第二熔断器为2A保险管；所述第一变压器为低频变压器，所述第二变压器为低频变压器。4.根据权利要求1所述的等离子体探针测量控制系统，其特征在于，所述一级放大电路还包括第一限流电阻；所述二级放大电路还包括第二限流电阻、自恢复保险丝以及高频旁路电容；所述第一级放大器为OP07运算放大器；所述第二级放大器为PA94功率运算放大器；所述OP07运算放大器的反相输入端通过所述第一限流电阻连接所述主控模块的模拟信号输出端，正相输入端接地，输出端连接所述PA94功率运算放大器的负输入端；所述PA94功率运算放大器的限流电阻输入端连接所述第二限流电阻，正输入端接地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：温建华，潘俏凤，温可颖，
申请(专利权)人：广州城市职业学院，
类型：新型
国别省市：广东,44