【摘要】：隨著電子行業(yè)的迅猛發(fā)展,各種電子設(shè)備在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力下越發(fā)向著高精度、高響應(yīng)速度以及低成本的方向不斷更新?lián)Q代。而電阻、電容和電感作為組成電路的基本元件,無(wú)疑使得用戶對(duì)其精度有了更高的要求。因此,如何準(zhǔn)確測(cè)量電子元件阻抗的具體參數(shù)具有十分重要的實(shí)際價(jià)值,而LCR測(cè)量?jī)x正是目前主流的測(cè)量電阻、電容和電感阻抗參數(shù)的儀器設(shè)備。本文設(shè)計(jì)了一種精度較高并且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積便攜的LCR測(cè)量?jī)x,該儀表的測(cè)量原理采用自由軸伏安法,與其他原理相比有實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。測(cè)量系統(tǒng)主體由電源、微處理器控制單元、正弦波信號(hào)發(fā)生器、電橋電路、可控增益放大電路、開(kāi)關(guān)式相敏檢波器和A/D轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成。其中,微處理器采用的32位單片機(jī)STM32F103C8T6,其支持多種外設(shè)、工作主頻高達(dá)72MHz,滿足設(shè)計(jì)要求且性價(jià)比極高。正弦信號(hào)發(fā)生電路主要通過(guò)單片機(jī)的PWM輸出功能結(jié)合多階低通濾波器模擬DAC,再應(yīng)用直接數(shù)字頻率合成的方式,產(chǎn)生頻率精準(zhǔn)、相位可調(diào)的正弦信號(hào)以及后級(jí)開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路所需的兩路相位相差90度的方波信號(hào)。這種方法與傳統(tǒng)的應(yīng)用DDS芯片或FPGA設(shè)計(jì)的正弦發(fā)生器等相比,極大的簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu),同時(shí)更為容易的保證鑒相所需的兩路正交方波信號(hào)的相位嚴(yán)格相差90度。電橋電路為系統(tǒng)的主體部分,該電路可以嚴(yán)格保證待測(cè)元件與已知阻抗在測(cè)量時(shí)流過(guò)的電流相同。該電路中用于矢量電壓分離的部分采用差動(dòng)三運(yùn)放結(jié)構(gòu),利用其較高的共模抑制能力,提高測(cè)量精度。A/D轉(zhuǎn)換電路由于考慮到測(cè)量?jī)x的精度需求,本文采用了分辨力高達(dá)16位的逐次逼近型差分模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7915,該芯片可以采集雙極型的模擬電壓信號(hào),最大采集范圍為?5V。相敏檢波部分采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)式相敏檢波電路,同時(shí)本文還對(duì)傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)式相敏檢波器的輸出進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn),通過(guò)從相敏檢波器輸入端引入了參考信號(hào),消除了鑒相輸出信號(hào)的主要干擾峰,大大抑制了輸出信號(hào)的紋波,有效提升了系統(tǒng)的響應(yīng)速度以及測(cè)量精度。本文所設(shè)計(jì)的LCR測(cè)量?jī)x電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積便攜,支持串聯(lián)及并聯(lián)等效測(cè)量,經(jīng)調(diào)試后誤差可縮小到1%以下,可靈活應(yīng)用在常規(guī)測(cè)量當(dāng)中。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM934.7

【參考文獻(xiàn)】

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1 徐s，

本文編號(hào)：2545945