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制作LCR表高精度电桥 内含设说明文档、电路图、PCB工程文档、校(9)

时间:2013-03-16 16:47来源:未知 作者:admin 点击:
10k欧 2.213 2.215 2.159 100k欧 2.215 2.205 2.165 L、C的测量精度,与Q和X的测量精度无关。当Q大于1时,测量精度可能参考电阻测量精度。X分量反而变成炼参数,精度降落。 测量小电感时,因为频率过低,是不能齐

10k欧        2.213        2.215        2.159
100k欧        2.215        2.205        2.165

L、C的测量精度,与Q和X的测量精度无关。当Q大于1时,测量精度可能参考电阻测量精度。X分量反而变成炼参数,精度降落。
测量小电感时,因为频率过低,是不能齐全反响高频形状的。例如,用5米长0.38mm线径漆包线绕的空心线圈,10kHz时的电感量是35.5uH,到了1MHz体现进去的电感量会比大于该值,即在10kHz与1MHz两个频率下体现进去的电抗是不同的。1MHz频率下铜线的趋肤深度是0.066mm,10kHz频率下趋肤深度是0.66mm,在10kHz下,趋肤深度远大于这条导线半径,所以导线的内自感是0.05uH*5=0.25uH,当频率到达1MHz,内自感变为2*0.066/(0.38/2) * 0.25uH = 0.17uH,这就是说,低频测量多测出了0.08uH的内自感。线圈有分布电容及对地分布电容约2pF至3pF,这会使它在1MHz时体现出的感抗变大0.5%的。频率高了,线圈中各点的电流不是同步建设的,这些也可能归算为分布电容的影响,会使高频电抗进一变大。电感绕线用的传导铜线的长度大,容易遭到各种要素影响,所以不必希冀低频法测得的电感量外推到高频还会有相反的精度。
有的电感小到只要零点几uH,本表也可能测量。为了使仪表更可靠的任务,初次装置LCR表,倡导对它停止验证。方法如下:
制造一个3uH左右的铁硅铝磁环电感,也可能利用色环电感或空芯片圈,假设驳回空心线圈,测量其间应确保线圈不变形。此电感间接焊接在主板上,测得电感量为L0。而后取一个电阻R从R17下端接到R18下端(虚地),并测得电感量L。那么现实测值应为L = L0*R/(R17+R),本电路R17是1k欧。以下是一组实测结果:
(铁硅铝磁环线圈,f=7.83kHz,Q=5,L0=2.84uH)
R(欧)        L(理论)        L(测值)        备注
无量大        L0=2.84uH        2.84uH+0.01uH        正跳0.01uH
2100        1.92uH        1.92uH+0.00uH        不跳
300        0.66uH        0.65uH        正跳0.005uH
100        0.26uH        0.24uH+0.01uH        正跳0.01uH
51        0.14uH        0.12uH        不跳
25.5        0.07uH        0.05uH±0.01uH        正负跳0.01uH
以上实测结果标明,零点几uH的电感测量,误差约为0.01uH的,量化噪声约为0.01uH。
以上数听说明,此LCR表存在零点偏移0.02uH,可能思考更改菜单7中停止7.8kHz的零点批改值。
实践的零点几uH电感,在7.8kHz时,很多Q值小于1,噪声变大。输入端的差模噪声,一部分是低频噪声,也有高次谐涉及其它搅扰信号等。这些噪声对小信号有较大影响。电感量相反的电感器,假设Q值低,等效串联电阻大,电感器上的总压降添加,噪声总量也会添加一些。因此,0.1uH的低Q小电感,显示值会跳动达正负0.02uH。当被测电感0.2uH以上,抗搅扰才干添加了许多。此外,共模搅扰信号,对测量也有影响,由于,此时的共模信号强度是差模信号的几十倍。
当电感的Q值非常低时,电抗X值几乎为零,在噪声影响下,X能够变成负值,这时能够显示为电容了(负电抗会有一个带小数点的单位)。
•高阻测量的剩余电容效果:
数字电桥存在一些开路剩余电容,剩余电容是有损耗的,即含有电阻分量。不同频率档位,残电容基本相反,但剩余损耗电阻是不同的。1kHz与100Hz,剩余并联损耗电阻是G欧级的。7.8kHz的剩余并联电阻会小一些。
开路剩余损耗电阻相当于并联在被测Zx两端,因此,当咱们测量一个高阻电抗,假设试图批改结果,应利用并联原理批改。这时,请利用并联法测量。
剩余电容的容量在1kHz和7.8kHz下,不管是串联还并联,容量是相反的,这是由于剩余电容的Q值较大,所以串或并联剩余电容相反。测量小电容时,应减去剩余电容,才是真正的电容值。
100Hz下,通常无需思考剩余电容效果



八、DDS信号发作器
这是本LCR表的利用的外围技术。应用它完成了精确的相位管制,并输出正弦波。
DDS即“间接数字频率分解器”
普通驳回公用DDS芯片,以取得高功用。利用公用DDS,如AD9833等芯片,价钱贵,而且是MSOP封装,焊接不易,给DIY带来了一些妨碍。此外,AD9833与单片机联合,完成0度、90度、180度、270度移相方波,也是比较费事的。
如今的单片机,速度快,可能间接分解音频波形,同时精确输出移相方波。
单片机DDS算法原理:
正弦函数y=sin(x),其中相位量x与时间成正比。即相位x随时间添加而线性添加。
先发生随时间线性变动相位序列x,同时应用查表法失去sin(x)的值,并应用DAC将sin(x)的值即时输出。
在单片机中设置定时器,每隔dT时间,相位累加dX,就失去x,x+dX,x+2dX,x+3dX……的相位序列。每发生一个相位,同时输出相应的sin(x)值。
算法确定后,接上去就看硬件上能否反对以上算法,假设反对,写出相应顺序即可。
在单片机的内存中,存放了方波函数值查问表、正弦波函数值查问表,dT中缀离开时,先输出x对应的正弦波数值,接着在另一个端口马上输出x+0度(或x+90度)方波函数值。这样就失去了LCR电桥所需的两个信号源。当前输出方波是x+0度还是x+90度,dT中缀时期,不要利用if语句来判别,而应写面“x+初相变量”的方式,初相变量是事前设定好的。这样,x+0度方波与x+90度方波之间的相差就是严厉的90度关系。
为了使波形相位巩固,dT的中缀优先级须置为最初级别。
STC12C5A60S2,内置了DAC,并且dT可能设置得较小。



九、相位补救技术
相位补救,实践上就时去除剩余Q值或D值。
可控增益缩小器相位补救原理:
测量上、下桥臂,假设缩小器入于相反的增益档位,两组测量的移相是相反的,互相低消,可能忽略。假设两臂测量驳回不同的增益测量,则移相不可忽略。缩小器移相引入的误差,对四个档位的测量都有影响,而不单单是高阻抗与低阻抗两种不凡情况。这是由于缩小器的移相存在,形成高Q的CBB电容的Q值根本无奈测量。为了处置这个效果,须提高7.8kHz下Q值的测量精度,现实的办法就是驳回相位补救。
两个可控增益缩小器的移相是不同的。留意,在频域看,是相位滞后,时域看,其实就是缩小器对正弦波的延时照应,对不同的频率,延时量基本相反,而1kHz档周期长,所以延时引入的误差基本可能忽略,关于7.8kHz档,这种延时不可忽略,它对相位的影响,是1k档的7.8倍。
批改方法,测定出两个缩小器的相关于1倍增益时的移相。第一级可控增益缩小,是1倍和10倍两档,咱们要测出10倍档的添加移相。第二级可控增益缩小,是1倍和3倍两档,咱们要测出3倍档的添加移相。
频率置为1kHz,档位驳回1k欧档。1k档阻抗低,对分布电容不敏感,所以利用这个档位来捕获后级缩小器的移相,而不且前级受分布电容的影响。1k档的阻抗,也远比引线电感阻抗大,引线电感可忽略。
接入不同的被测电阻,测得不同增益档位下的相位偏移(Q值实践上就是它的相位偏移角度)。增益档位可能利用菜单4监督。
测得不同电阻下运放增益档位与移相数据如下:
下表数据,增益档位为0是1倍档,1是3倍档(源于第二可控运放),2是10倍档(源于第一可控运放),3是两个缩小时同时缩小,共3*10=30倍,增益档位利用菜单4检查。
51.00k电阻:上臂0,下臂3,Q=0.027
20.00k电阻:上臂0,下臂2,Q=0.016 (责任编辑:admin)
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