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技術(shù)文章

電阻電容電感測(cè)試儀的設(shè)計(jì)與制作

點(diǎn)擊次數(shù)：2996 發(fā)布時(shí)間：2015-12-25

前言

電阻、電容、電感測(cè)量?jī)x是實(shí)驗(yàn)室及工程中經(jīng)常遇到的常用儀器。而目前現(xiàn)有RCL測(cè)量?jī)x，測(cè)量范圍較窄。而且它對(duì)于大電容、電感及小電容、電感的測(cè)量精度不夠高、智能化程度不夠好，儀器極其昂貴，限制了普通電子實(shí)驗(yàn)人員的使用。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電阻、電容、電感的測(cè)量精度要求越來(lái)越高?？梢詫?shí)現(xiàn)儀表測(cè)量的自動(dòng)化，并能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，以達(dá)到儀表的高可靠性、高精度和多功能。本設(shè)計(jì)提出了一種利用MCS51系列的STC89C52RC單片機(jī)和DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電阻、電容、電感的測(cè)量、Q值等。精度高，范圍寬，能顯示信號(hào)頻率、電壓、測(cè)量時(shí)間、并有存儲(chǔ)功能，此儀器還可以完成對(duì)其它參數(shù)的測(cè)量。

1．方案比較、論證與選擇 1.1 電阻、電感、電容測(cè)量方案比較、論證與選擇 (1)電橋法：具有較高的測(cè)量精度，被廣泛采用，現(xiàn)已派生出許多類型。但電橋法測(cè)量需要反復(fù)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，很難實(shí)現(xiàn)快速的自動(dòng)測(cè)量。 (2)諧振法：要求較高頻率的激勵(lì)信號(hào)，一般不容易滿足高精度的要求。由于測(cè) 試頻率不固定，測(cè)試速度也很難提高。 (3)伏安法：zui經(jīng)典的方法，它的測(cè)量原理來(lái)源于阻抗的定義。即若已知流經(jīng)被測(cè)阻抗的電流相量并測(cè)得被測(cè)阻抗兩端的電壓，則通過(guò)比率便可得到被測(cè)阻抗的相量。顯然，要實(shí)現(xiàn)這種方法，儀器必須能進(jìn)行相量測(cè)量及除法運(yùn)算. 綜合考慮，方案（3）綜合性能優(yōu)于其它兩中方案，能在穩(wěn)定的正弦波信號(hào)源下較為的測(cè)出待測(cè)元件的電阻、電容和電感的值。所以從測(cè)量速度和測(cè)量精度雙重方面考慮，方案（3）滿足測(cè)量準(zhǔn)確度要求，且電路原理簡(jiǎn)單，連線方便，成本很低。故本設(shè)計(jì)電阻、電容和電感測(cè)量網(wǎng)絡(luò)采用方案（3）。

1.2 信號(hào)發(fā)生器方案比較、論證與選擇 (1)石英晶體振蕩電路：頻率計(jì)振幅穩(wěn)定性較好，比較適合作為波形發(fā)生器。但波形發(fā)生頻率由晶振頻率決定，頻率不便于調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)要求信號(hào)連續(xù)可調(diào)，故不能達(dá)到要求。 (2)傳統(tǒng)的直接頻率合成技術(shù)(DS)：該類方法能實(shí)現(xiàn)快速頻率變換,具有低相位噪聲以及所有方法中zui高的工作頻率。但由于采用大量的倍頻、分頻、混頻和濾波環(huán)節(jié),導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、成本昂貴,而且容易產(chǎn)生過(guò)多雜散分量。 (3)鎖相環(huán)式頻率合成器(PLL)：該類技術(shù)具有良好窄帶跟蹤特性,可選擇所需頻率信號(hào),抑制雜散分量,且省去大量濾波器,有利于集成化和小型化。但由于鎖相環(huán)本身是個(gè)惰性環(huán)節(jié),鎖定時(shí)間較長(zhǎng),因而頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間較D長(zhǎng),且由模擬方法合成的正弦波的參數(shù)(如幅度、頻率和相位等) 都難以定量控制。 (4)直接數(shù)字式頻率合成器(Direct Digital Frequency Synthesizer)：該類方法具有高頻率穩(wěn)定度，可達(dá)2的n次方個(gè)頻點(diǎn)(N為相位累加器位數(shù))、高頻率分辨率、頻率純度高以及極短的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間（可達(dá)us量級(jí)）、輸出相位噪聲低，對(duì)參考頻率源的相位噪聲有改善作用。此外,全數(shù)字化結(jié)構(gòu)便于集成,輸出相位連續(xù),頻率、相位和幅度均可實(shí)現(xiàn)程控,體積小、重量輕，能夠?qū)崿F(xiàn)任意波形。

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