1、电阻电感电容测试仪电阻电感电容测试仪 一、系统设计方案论证与选择系统设计方案论证与选择 1. 系统方案论证 方案一. 采用谐振法: 要求较高频率的激励信号，不易测量 阻抗值很小的电阻、电感和电容，不能满足本题精度高、 测量范围广的要求。 方案二. 采用电桥法：精度高是电桥法的主要特点，被广 泛应用。但电桥法电路复杂且在测量的时候需要反复调整 以达到平衡，测量时间长，很难实现快速的自动测试。 方案三. 采用伏安法: 这是传统经典的方法。它的测量原 理来源于阻抗的定义。就是通过测量经过被测阻抗的电流 相量和被测阻抗两端的电压相量，再经过比率便可得到被 测阻抗的相量。早期的伏安法难以实现高精度的测量
2、，但 如果采用低失真的正弦波和高精度A/D，加上MCU强大的计 算能力和控制能力；另外，伏安法分为固定轴法和自由轴 法，固定轴法要求相敏检波器的相位参考基准严格地与标 准阻抗电压的相位相同 ,但是本法案却能很好实现，且电 路简单。 比较论证：通过比较上述三种方案，方案三的优势明显， 故采用方案三。 2. 控制部分 方案一. 采用当前比较流行且价格便宜的51系列单片机。 51系列单片机发展到现在各项技术已经很成熟，可以满足 一般的控制和数据处理功能，但此系列是8位机，处理速度 慢，资源少，几乎不能满足本系统的要求，外围电路需要 自己设计和制作，用起来不方便。 方案二. 选用Silicon Lab
3、oratories公司的C8051F020型号 的单片机。C8051Fxxx系列单片机是完全集成的混合信号系 统级芯片，具有与8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指 令集完全兼容。其片内集成了数据采集和控制系统中常用 的模拟部件和其他数字外设及功能部件。其采用流水线结 构，大大提高了处理能力，峰值性能可达25MIPS。此外， 其功耗低，FLASH存储器具有重新编程能力，可用于非易失 性数据存储。 比较论证：结合题目的要求及C8051f020的优点，本系统采 用方案二。 3. 正弦波信号发生器部分 方案一. 采用DDS芯片AD9854.AD9854片内整合了两路高 速、高性能正交D/A转换
4、器通过数字化编程可以输出I、Q两 路合成信号。在高稳定度时钟的驱动下，AD9854将产生一 高稳定的频率、相位、幅度可编程的正弦和余弦信号。 方案二. 由两个AD9850同步输出两路正交的正弦波。两个 AD9850使用同一时钟源，通过单片机控制同步端口，即可 输出两路正交的正弦波，但其电路复杂，相位同步不够精 准，信号输出也不稳定，很难实现题目所要求的精度。 比较论证：方案二的电路相对复杂，测试效果不理想，而 方案二可以很好的满足要求，故采用方案二。 4. 显示部分 方案一. 数码管显示。数码管显示方式单一，不能显示题目 要求的那么丰富的内容。 方案二. LCD液晶屏显示。通过12864可以图文显示丰富的 内容，画面美观，可以很直观的读出测量值。 比较论证：选择方案二。 二、 总体方案 1. 工作原理 根据题目要求和上述分析，认真分析取舍，确定最终总体 设计方案。由 dds AD9854 芯片产生两路正交信号，设置一 路相位为 0，则另一路相位 90。0信号通过前端测量 电路得到 Us 和 Ux， 然后通过乘法器将 Us 与 0信号和 90 信号分别相
