DIY数字电桥说明.doc

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1、DIY数字电桥说明许剑伟莆田十中一、概述：本LCR数字电桥，主要用于准确测定元件L、C、R参数，量程宽、精度高。玩矿石收音机，大部分元件需要DIY，没有标称技术参数。比如，需要知道谐振器件、检波器件、天线、耳机、变压器等器件的电抗特性。其中，高频参数可以使用Q表解决问题，而低频参数Q表难以测定。为了解决这个问题，笔者认为LCR数字电桥能够胜任。·设计目标：1、能够准确测量电抗器的L、C、R，精度优于0.5%，如果进行逐档校准，精度优于0.3%2、取材容易，电路简洁，易于制作，成本应适当控制。使之具有更强

2、的业余DIY价值及研究价值，并通过设计、DIY学习到LCR电桥的相关细节、原理。·本LCR表的基本特性AD转换器的字数：约1000字，采用了过采样技术，有效分辨力约为4000字测量方法：准桥式测定，测量原理类似于比例法测电阻。主要测量范围：1欧至0.5兆欧，精度0.5%（理论），阻抗实测比对，均未超过0.3%有效测量范围：2毫欧至10兆欧，最小分辨力约0.5—1毫欧串联残余误差：小于2毫欧，低阻测量时此误差不可忽略并联残余误差：大于50M欧，高阻测量时此误差不可忽略Q值误差：±0.003（Q<0.5），

3、Q/300（Q>2，相对误差，简易算法），其它按0.5%左右估算D值误差：±0.003（D<0.5），D/300（D>2，相对误差，简易算法），其它按0.5%左右估算注：Q=1/DESR误差：

4、Z

5、/300高阻测量中，D、Q有效测定于40pF以上电容@7.8kHz，20pF以下D、Q精度变差很多。开路、短路清零：LCD版提供此功能，以方便高阻及低阻测量。LED版没有此功能，所以LED版测量小容量电容须人工修正才可以得到正确结果。信号源幅度：峰值200mV（100Hz），180mV（1kHz），190mV

6、（7.8kHz）电感：0.02uH分辨力，测量范围0.1uH至1000H，超出1000H未测试（理论上也可以正常测量的）。电容：分辨力与夹具有关。夹具好的话，可以有效分辨0.05pF，不屏蔽只能分辨到0.1pF，甚至只有1pF。上限没有测试，只测过10000uF电容，手上没有更大的电容。推荐简易夹具：7cm至10cm长，7.5平方毫米导线，接上小夹子即可。本表基准源：分别为4个基准电阻，一个时间基准。电阻基准就是电桥的4个下臂电阻。时间基准用32MHz石英晶振得到，精度可以满足电桥要求的。频率精度：实际

7、频率为99.18Hz、999.45Hz（另一版本976.56Hz）、7812.5Hz，简写为100Hz、1kHz、7.8kHz。由于DDS的频率分辨力有限，所以不采用整数频率。频率精度约为0.02%（由石英晶振电路决定）。信号源失真度：没有专用仪器测试，只做估测。对输出信号做一次高通滤波后，用示波器观察，未发现可觉察失真。如果有可觉察失真，对D值测量有一些影响。·创意设计：将正弦信号发生器、AD转换器、0度方波、90度方波全部利用单片机完成，电路大大简化，而性能可以满足一般要求。这使得仿制者更容易，更适

8、合作为DIY仪表。二、常见问题解答1、电感测量误差很多带磁芯的电感，在不同电压下测得的电感量是不相同的。空芯线圈，高频低导磁率磁芯，这类线圈电感量与电压相关性较小。因此，这类线圈才能用于精度对比测试。2、晶振不起振25M以上的晶振，大多是泛音晶振。因此，我们买到的32MHz晶振，一般是三次泛音晶振。当电路没有匹配好，晶振可能振于基音，此时频率只有预期值的1/3。在下载程序时，ISP程序会提示当前晶振的振荡频率。当晶振振荡于基音，电路无法正常工作，单片机速度降为1/3，响应迟钝，按下键时要按住较长时间才响

9、应，开机时须等待8秒钟左右（正常3秒钟左右），1k欧档指示才会亮起来。要让它谐振在32MHz，先给晶振加上负载电容，即晶振两端分别对地接上5pF电容。然后在晶振两端并联合适的电阻，就会谐振在32MHz有负载电容时，谐振时，晶振表现为感抗，可以把晶振看作电感器L，它与负载电容谐振。之后，并联一个电阻，LC回路Q值下降。负载电容不变时，低频Q值下升快，因此基音更容易失振，使电路振于泛音。负载电容也不要超过5pF，以免负载过重，电路不起振。用5K、10k、20k、50k、100k……电阻试验，我得到的结果是：

10、5k不起振，10k,20k,50k振于32MHz，100k及以上振于32/3=10.7MHz显然，取20k电阻并联于晶振最好。不同厂家，不同批次的晶振，此电路中采用的电阻是不同的。要自己试验气温变化，也可能造成晶振工作频率不正确或停振。这可能是电阻没有匹配好或晶振有问题。如果停振，应加大电阻，如果振于基音，应减小电阻。如果通过调整电阻还是无法正常工作，则需要更换晶振。3、如何把220pF的电容精确测量到0.1pF由于表笔轻微移动，就可能造成