智能LCR测试仪.ppt

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1、虚拟仪器系统—智能LCR测试仪提纲自由轴法测量原理智能LCR测量原理测量参数的选择测试结果的校正测试结果自由轴法测量原理测量Ｌ、Ｃ、Ｒ参数的方法主要有：（一）电桥法（二）谐振法（三）伏安法（固定轴法，自由轴法）其中,自由轴法是目前智能ＬＣＲ测试仪广泛采用的测试原理．它的优点是测量精度高，速度快（几十次／秒）．其中，标准电阻Ｒs是已知的，只要测出标量Ｕ１，Ｕ２，以及Ｕ３，Ｕ４，就可以算出被测阻抗，再通过一些等效电路模型，计算出Ｌ，Ｃ，Ｒ等参数．用鉴相器提取矢量电压的实部和虚部原理图Ｘ轴Ｙ轴ＵsＵx智能LCR测量原理问题:对于两列同频正弦信号(频率已知),如何求幅度,相位差等参

2、量?数字信号处理最小二乘法(最佳平方逼近法)相关算法方案：采用对两矢量电压进行同时采样，再通过相关算法求出其有效值和相位差，从而求出Ｌ，Ｃ，Ｒ等参数．智能LCR测试仪硬件框图前端电路正弦信号源同时采样数据存储ＭＣＵＵＳＢ被测元件ＰＣ时序控制智能LCR测试仪原理框图前端电路智能LCR测试仪前端电路激励源：正弦信号源是通过一片DDS合成芯片AD9850来实现，输出通过带通滤波和阻抗变换作为系统的激励源。激励频率为100Hz，1KHz，10KHz，幅度为正负4伏。。内阻：一方面，为了能够测试小阻抗，内阻不宜过大。另一方面，由于运放有一定的带载能力，内阻不能太小。一般运放的短路电流

3、为15~25mA，本设计中阻抗变换电路中选择了短路电流为40mA的运放OPA132。这样，在激励源为正负4V时，确定内阻为100R。。标准电阻：100R,10K两档.小于10K的阻抗选用100R标准电阻,大阻抗选用10K标准电阻.选用继电器作电阻切换(最大导通电阻0.02R).模拟开关效果不好(导通电阻,漏电流).。I-V变换：选用性价比较高的OPA132。OPA132的主要特点：（1）JFET输入：输入阻抗10000G。（2）8M带宽。（3）高压摆率：20V/us（4）低噪声：8nV（1KHz）（5）低失真：0.00008%（6）短路电流：40mA。。差分放大：选用2通道

4、的仪用运放INA2128输入阻抗：10G噪声：8nV(1KHz)通过继电器和精密电阻调整放大倍数．三档。同时采样2+2通道同时采样12位分辨率每通道1M/s有效采样率数据串行输出低功耗(40mW)ADS7861主要特点:同时采样电路采用了同时采样芯片ADS7861。数据处理由于正弦信号（测试信号）的频率和采样频率是已知的可以用相关算法或最小二乘法（最佳平方逼近）提取信号的幅度和相位等参数。这里，我们选用了最小二乘法，效果不错。需要注意的是：数据处理的点数应该是整周期的。本设计中，每个周期采100个点，每次运算1000个点（10个周期）的数据。自动参数选择(1)Ｌ,Ｃ,Ｒ的自

5、动识别(2)标准电阻的自动选择(3)电压放大倍数的选择(4)判断波形是否失真测量误差的分析与处理(1)随机误差：多周期数据处理每通道每次采集1K个点的数据（取10个周期），每次10个周期的数据一起处理，这样等效于连续测量10次，然后取平均值作为最后的测试结果。测量误差的分析与处理(2)系统偏移的校正：偏移量主要是由有源器件零漂和地阻抗引起的，其结果是在待测交流信号上叠加了直流分量。由于在整周期上，交流正弦信号的加权平均值是零，所以，将采集后的数据进行加权平均处理，其结果就是直流分量。将采集的数据减去这个直流分量再做数据处理，可以提高测量精度。测量误差的分析与处理(3)开路校

6、准和短路校准：LCR参数测量仪器的测量端、测量馈线以及测量夹具总是存在残余阻抗和残余导纳，这些残余量对小电容、小电感或大电阻的测量会造成较大的误差。本设计引入自动的开路校准与短路校准:先通过理论分析建立系统的误差模型，求出误差修正公式，然后，通过简单的“开路”，“短路”等校准技术记录误差因子，最后程序利用修正公式和误差因子自动计算修正结果。下面以串联等效电感为例进行说明:—电阻测试结果—电容测试结果—电感测试结果测试数据测试对象基本量程基本测量精度R0.5~2M欧姆0.1%C20pF~1000uF-L10uH~10H-谢谢大家!