适合业余爱好者DIY的高精度数字电桥

无行风

很少见到的DIY作品。
有理论分析，有实际验证，有不断升级.....好！
请教 楼主：
如果使用开关电源供电，会不会因为“干扰”而导致问题？
谢谢先！

laodd

回复 106# yqjyy


    淘宝看了一下，CP2102是USB转串口的，我的台式机就有串口啊。单片机没机会学习，也没有看别人做过，这个要自己去摸索，困难太大了，或者是不可能。
    另外，0.1%的金属膜电阻，都要100只起卖，集成块和STC没找店家联系，不知道要多少量起卖。

laodd

回复 109# yqjyy


    关键是不会用。

STC12C5A60S2 和 STC12C5A60   仅仅是封装不同吗？前者是什么封装呢？

xaftp

支持楼主！谢谢您！
要两套大散件或散件。

xjw01

这个LCR电桥，副参精度不高
1、100Hz和1kHz档，Q值有效读数为100左右，大于100不可信，只能说明被测元件Q值很大
2、7.8kHz档，Q值有效读数为10至20左右，大于20不可信。如果做一些补偿，有效Q值读数会增加。
主参数精度可以按0.5%估计。
其中，
电阻档的精度一般达到0.3%
电感、电容的电抗测量精度，与电阻档相同。
当换算为L与C，精度是不确定的，因为，大部分L或C，本身与测试信号的幅度、频率相关。所以，通常认为1%精度即可。

因此，本表主要是测量L、C，用途与LC表没有多大区别的。
主要特点就是，测量的范围很大，精度高于一般的LC表(非电桥)，而且无需标准电阻或标准电感。主参数的测量精度与手持LCR电桥，差不了多少。
与一般的LC表相比，本表的缺点也是明显的，测量过程比较复杂，整度也偏慢一些。

xjw01

LCD1602版的程序
接口详见程序
a.rar (6.84 KB, 下载次数: 431)

2011-11-9 16:48 上传

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xjw01

LCD1602与LCR表的接口连接

sbit lcd_RS = P0^6; //数据命令控制位,0命令1数据
sbit lcd_RW = P0^5; //读写位,0写1读
sbit lcd_EN = P0^4; //使能位,下降沿触发
sbit lcd_D4 = P0^3; //数据端口D4
sbit lcd_D5 = P0^2; //数据端口D5
sbit lcd_D6 = P0^1; //数据端口D6
sbit lcd_D7 = P0^0; //数据端口D7

sssshhhh

什么时候出套件?要个套件

xjw01

新版程序来了：
由于DDS时钟频率低，造成频率分辨率不高，
因此设置1000Hz，实际得到的频率比它低0.1%
因此设置100Hz，实际得到的频率比它低1%
前几个版本的程序，计算电感时，没有做频率改正，引入了误差。
本版做了改正。
程序.rar (15.08 KB, 下载次数: 405)

2011-11-10 15:21 上传

点击文件名下载附件

xjw01

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陈皮

如果把无极性的电容换成普通的0805贴片电容，有没问题？

xjw01

相位补偿原理：
相位误差来源主要有两个方面，其一是分布参数，如虚地对信号源热端的分布电容，TL082内部分布电容耦合、前级TL084输入电容对桥臂的影响、仪表三运放的共模抑制能力、信号源质量、引线电感等。影响最大的是分布电容耦合和引线电感，分布电容对高阻抗测量有影响，引线电感对低阻测量有影响。其二放大器的移相造成的。测量上、下桥臂，如果放大器入于相同的增益档位，两组测量的移相是相同的，互相低消，可以忽略。如果两臂测量采用不同的增益测量，则移相不可忽略。放大器移相引入的误差，对四个档位的测量都有影响，而不单单是高阻抗与低阻抗两种特殊情况。这是因为放大器的移相存在，造成高Q的CBB电容的Q值根本无法测量。为了解决这个问题，须提高7.8kHz下Q值的测量精度，理想的办法就是采用相位补偿。
两个可控增益放大器的移相是不同的。注意，在频域看，是相位滞后，时域看，其实就是放大器对正弦波的延时响应，对不同的频率，延时量基本相同，而1kHz档周期长，所以延时引入的误差基本可以忽略，对于7.8kHz档，这种延时不可忽略，它对相位的影响，是1k档的7.8倍。
修正方法，测定出两个放大器的相对于1倍增益时的移相。第一级可控增益放大，是1倍和10倍两档，我们要测出10倍档的增加移相。第二级可控增益放大，是1倍和3倍两档，我们要测出3倍档的增加移相。
频率置为1kHz，档位采用1k欧档。1k档阻抗低，对分布电容不敏感，所以使用这个档位来捕获后级放大器的移相，而不受前级分布电容的影响。1k档的阻抗，也远比引线电感阻抗大，引线电感可忽略。
接入不同的被测电阻，测得不同增益档位下的相位偏移（Q值实际上就是它的相位偏移角度）。增益档位可以使用菜单4监视。
测得不同电阻下运放增益档位与移相数据如下：
下表数据，增益档位为0是1倍档，1是3倍档（源于第二可控运放），2是10倍档（源于第一可控运放），3是两个放大时同时放大，共3*10=30倍
51.00k电阻：上臂0，下臂3，Q=0.027
20.00k电阻：上臂0，下臂2，Q=0.016
2.200k电阻：上臂0，下臂1，Q=0.016
1.000k电阻：上臂1，下臂1，Q=0.000
0.330k电阻：上臂1，下臂0，Q=-0.016
0.200k电阻：上臂2，下臂0，Q=-0.020
0.100k电阻：上臂2，下臂0，Q=-0.020
0.051k电阻：上臂3，下臂0，Q=-0.036
由上表的低阻部分可知，3倍档移相0.016弧度，10倍档移相0.02弧度，30倍档移相是0.036弧度，正好就是前两档之和0.016+0.020，与理论值相符。
上表的高阻部分，如51k档时的移想，未能达到理想的+0036，这是分布电容造成的。
程序设计时，只要已知放大器的总移相θ，就可以对结果进行修正。
设原测阻抗是a+jb
修正方法是：a 2= a*cosθ-b*sinθ，b2=a*sinθ+b*cosθ
本LCR表，只要在菜单7中输入两个放大器的移相的弧度参数的1000倍即可。当然，测量放大器移相时，这两个参数必须置0
修正后电阻验证法：取上述被测电阻重测，相位误差应为0，即Q=0
修正后电容验证法：在20欧档验证CBB、CL电容，取两个两同0.47uF CL:电容，它的ESR稍大，单个测得ESR为R，两个串联则应为2R，并联须为R/2。测量高压的CBB，不管如何串并联，测得的ESR一般为0，Q为999显示。也可以用高压CBB电容串联低阻电阻，得到可测定的ESR
上述测量用7.8kHz档。

xjw01

加相位补偿的程序，等我把两个版本的程序全部做完后再发上来。
加了相位补偿，本LCR表的高Q测量能力大大得升，精度良好。附参数的精度得到大幅度改善，可以测定CBB或CL的Q值了。
这种两电容的Q值特别高，今天狠下决心解决它。花了一天时间，总算有收获。