也想做个简单LCR表，各位老师给看看这个方案行不行

yjmwxwx

看到好几个网友在做LCR表，于是也想做着试试，去年搞过一个失败了，自己基本功不行做的测不准，电路和程序都有很大问题，这几天又打了个外壳搭了个电路试验了一下。

手册上看到下面这框图，不知道这个图能用不能用？这图加变压器是什么作用？



于是在去年做的那个表的电路上，把运放换成了变压器，不知道有什么影响

电路图


简单实验程序
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2020-8-16 21:43 上传

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做好电路只实验了下100欧档，CD4052两根控制线先接地，单片机输出200KHZ正弦波，ADC直接采样，看手册说是最高1M采样率ADC时钟是14M，但是ADC时钟设置成28M不知道采样率是多少，一个周期能采7-8个点，没有任何校准简单测了100欧电阻和1000PF电容，就是不知道这方案能行不能行，和自动平衡桥有什么区别？

实物









100欧电阻和1000PF 400VCBB电容


LCD第一行显示串联电阻和串联电抗，第二行显示电容。

测100欧电阻


测1000PF电容，测量频率200K，可以看到误差很大


测电容和电阻串联

大道必成

论技术能力应该还不如您，在调试仿制电桥的程序时，有几点经验仅供您参考：1、ADC时钟设置不要超过手册规定值14M，否则采样速度不但不快反而可能减慢。2、ADC采样速率不要达到上限，手册规定1M，实际可能优化不到这个速度，建议用500K的采样速率。3、输出的正弦波降低频率，先用1KHZ或者10KHZ试一试，一个周期采样点过少可能会影响读数稳定性。

MF35_

I-V法测阻抗，变压器的目的是为了使所有被测信号都有一端是接地的，这样测试模型会很方便，软件修正也好做。
不同的测试频段那个变压器不同，100K以下用音频变压器，100K到UHF用射频变压器，UHF以上这个模型很难了，一般用其他方法。

和自平衡电桥也没啥本质的区别，无非是取得I和V的方法不同，I和V的测量方法是相同的，而且100K以下用运放实现的自平衡桥更方便

yjmwxwx

大道必成 发表于 2020-8-17 09:48
论技术能力应该还不如您，在调试仿制电桥的程序时，有几点经验仅供您参考：1、ADC时钟设置不要超过手册规定 ...

您太谦虚了能力比我强多了，我电路不懂电路板都不会画程序也写的很烂。

谢谢您的经验，要是能ADC时钟提高一倍采样率也提高一倍就好了，现在只能一个周期采到7个点确实有点少，想先试试这个方案，失败了再改别的方案。

yjmwxwx

MF35_ 发表于 2020-8-17 12:23
I-V法测阻抗，变压器的目的是为了使所有被测信号都有一端是接地的，这样测试模型会很方便，软件修正也好做 ...

谢谢您的讲解了，这下明白了，原来变压器平衡和运放平衡一个作用，我说怎么直接把运放换成变压器也能用啊。

MF35_

yjmwxwx 发表于 2020-8-17 13:05
谢谢您的讲解了，这下明白了，原来变压器平衡和运放平衡一个作用，我说怎么直接把运放换成变压器也能用啊 ...

各有优劣吧，运放的好处是，测试点的源内阻很低，噪声小，缺点是测试点另一端是虚地，即便用差分测量，也只能消除幅度幅度，相位误差还是存在（等效分布参数导致的）
变压器的好处是，测试点另一端都是真正的地，没有因为虚地导致的相位误差，但是测试点的源阻抗不一定低（取决于被测件或者参考电阻），因此噪声高些

运放虚低的问题，在低频率下可以忽略，虚地可以等效于分布参数，低频对分布参数不敏感，所以它适合低频测量，此时噪声是主要矛盾
高频测量用变压器，而高频测量一般需要变频到中频，中频通道的带宽一般都很窄，噪声根本不是问题，此时分布参数才是主要矛盾，不同场合方案不同。

这说的等效分布参数，指测试点的参考面（地）不一致产生的等效分布参数，这个很难通过软件校正

yjmwxwx

MF35_ 发表于 2020-8-17 18:22
各有优劣吧，运放的好处是，测试点的源内阻很低，噪声小，缺点是测试点另一端是虚地，即便用差分测量， ...

学习了，听了您的讲解感觉还是应该把运放换回来比较适合，打算照二楼的建议降低频率在运放平衡范围内试试。

435788A

这什么程序？打不开也看不懂。这个F030廷便宜的，之前我有一想法：STM32F1两个ADC同时采集10+1个周期的数据，然后1个周期找出0相位，之后10个周期仿许老师7.8Khz电路的流程计算出上下桥臂的四个值，之后套用老师电桥的程序实现3V的供电。

iffi123

stm32自带的AD吧，不要用高采集速率，那个是牺牲采样时间，非常短，电容充电时间不够，测出来误差很大

模拟开关鉴相吧

yjmwxwx

435788A 发表于 2020-8-18 09:46
这什么程序？打不开也看不懂。这个F030廷便宜的，之前我有一想法：STM32F1两个ADC同时采集10+1个周期的数据 ...

汇编的程序，套路有点和大家不一样。 stm32f030f4p6足够用的了，我现在算法是定时器输出SPWM同时触发adc，打开上臂正电压采集一个表，然后负电压采集一个表，上下壁总共采集4次，正负电压合并成一个表，再DFT算出实部虚部，要是改成单电源只采两次就够了，采集感觉比较简单，就是定点数计算和多个数据显示比较麻烦，要是多个档位放大校准起来也比较麻烦，所以打算先搞个简单的，只一个放大档位。

我也是仿制许老师电路做的，现在把变压器去掉了测量范围太窄了，把运放换上了，打算降低频率再试试。

yjmwxwx

iffi123 发表于 2020-8-18 10:06
stm32自带的AD吧，不要用高采集速率，那个是牺牲采样时间，非常短，电容充电时间不够，测出来误差很大

...

恩 降低采样率再试试，我电路基础不行，开关鉴相不知道怎么搞。

yjmwxwx

今天把运放换回去了，28MADC时钟采样只能到1.28MHZ,设置成采样1MHZ正好，把正弦波频率降低到100K，每个周期正好采集10个点，一共采256点计算实部虚部。

电路不懂，不知道怎么改。



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2020-8-18 22:30 上传

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程序
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今天先搞了简单测串联阻抗的，依次是电阻和电抗两个数据，直接采到数据计算的，没有校准程序。

简单测电阻电容实验视频

https://v.youku.com/v_show/id_XNDgwNjQzODM4NA==.html

1欧


100欧



333电容


1K


102 cbb测量误差很明显，实部都成负数了


10K


瓷片电容上写的33


100K

MF35_

yjmwxwx 发表于 2020-8-18 10:49
恩 降低采样率再试试，我电路基础不行，开关鉴相不知道怎么搞。

不用开关鉴相，也不需要两通道同步采样，同步采样的问题是，两通道的增益和相位误差有区别，影响最后的计算结果
只需要把采样和测试信号同步起来，实现也简单，一个触发电路就可以了，然后在触发后进行采样，分别对V和I进行采集，然后用单频DFT算法就可以得出结果
单频DFT超简单，采样频率取信号频率4倍，那么基准信号就分别是0、90、180、270度的sin或cos值，也就是-1、0、1三个数，分别和对应采样点的采样值相乘（0可以直接忽略）
所以只需要在每周期4个采样点上取两个，分别乘以1和-1，然后相加就可以了

yjmwxwx

MF35_ 发表于 2020-8-18 22:32
不用开关鉴相，也不需要两通道同步采样，同步采样的问题是，两通道的增益和相位误差有区别，影响最后的计 ...

恩 和测量信号同步这个方案比较好，单片机里面输出SPWM的定时器能同时触发ADC采样，采到一个表然后就DFT计算，这个方案比较容易做，开关开关鉴相我电路基础差根本不知道怎么做。

MF35_

yjmwxwx 发表于 2020-8-18 22:42
恩 和测量信号同步这个方案比较好，单片机里面输出SPWM的定时器能同时触发ADC采样，采到一个表然后就DFT ...

每周期4次采样的好处是，每个正交轴在每周期只需要处理两个点的数据，而且是简单的取负号而已，根本不需要计算量，然后DFT累加也少一半的数量，因为参考信号总有两个点的幅度为0，这样就不需要做浮点运算，采样值直接整数算就可以了，加上抽取算法，测试速度飞快

DFT算法的优势是，噪声可以通过增加DFT数据量来降低，采样N个数据，信噪比提升是20乘以根号N，采样10000个数据，对于每周期4个数据，也就是250个周期，可以提高40dB的信噪比，在1kHz测试频率下，也只需要0.25秒