【摘要】：隨著電子行業(yè)的迅猛發(fā)展,各種電子設備在市場競爭的壓力下越發(fā)向著高精度、高響應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,無疑使得用戶對其精度有了更高的要求。因此,如何準確測量電子元件阻抗的具體參數(shù)具有十分重要的實際價值,而LCR測量儀正是目前主流的測量電阻、電容和電感阻抗參數(shù)的儀器設備。本文設計了一種精度較高并且電路結構簡單、體積便攜的LCR測量儀,該儀表的測量原理采用自由軸伏安法,與其他原理相比有實現(xiàn)方法簡單、測量精度高的優(yōu)點。測量系統(tǒng)主體由電源、微處理器控制單元、正弦波信號發(fā)生器、電橋電路、可控增益放大電路、開關式相敏檢波器和A/D轉換模塊構成。其中,微處理器采用的32位單片機STM32F103C8T6,其支持多種外設、工作主頻高達72MHz,滿足設計要求且性價比極高。正弦信號發(fā)生電路主要通過單片機的PWM輸出功能結合多階低通濾波器模擬DAC,再應用直接數(shù)字頻率合成的方式,產(chǎn)生頻率精準、相位可調的正弦信號以及后級開關式相敏檢波電路所需的兩路相位相差90度的方波信號。這種方法與傳統(tǒng)的應用DDS芯片或FPGA設計的正弦發(fā)生器等相比,極大的簡化了電路結構,同時更為容易的保證鑒相所需的兩路正交方波信號的相位嚴格相差90度。電橋電路為系統(tǒng)的主體部分,該電路可以嚴格保證待測元件與已知阻抗在測量時流過的電流相同。該電路中用于矢量電壓分離的部分采用差動三運放結構,利用其較高的共模抑制能力,提高測量精度。A/D轉換電路由于考慮到測量儀的精度需求,本文采用了分辨力高達16位的逐次逼近型差分模/數(shù)轉換芯片AD7915,該芯片可以采集雙極型的模擬電壓信號,最大采集范圍為?5V。相敏檢波部分采用結構簡單的開關式相敏檢波電路,同時本文還對傳統(tǒng)的開關式相敏檢波器的輸出進行了優(yōu)化改進,通過從相敏檢波器輸入端引入了參考信號,消除了鑒相輸出信號的主要干擾峰,大大抑制了輸出信號的紋波,有效提升了系統(tǒng)的響應速度以及測量精度。本文所設計的LCR測量儀電路結構簡單、體積便攜,支持串聯(lián)及并聯(lián)等效測量,經(jīng)調試后誤差可縮小到1%以下,可靈活應用在常規(guī)測量當中。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM934.7

【參考文獻】

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1 徐s，

本文編號：2545945