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发表于 2011-11-11 16:53:01
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本帖最后由 xjw01 于 2011-11-12 19:41 编辑
V/I变换器引入的相位误差有两方面
高频低阻大电流测量，相位误差主要是引线电感及仪表三运放的共模抑制能力引起的。这方面无须软件修正，三运放的共模抑制良好，其误差可忽略，引线电感可以采用相对值法消除，与万用表200欧档测量电阻时“去除表笔电阻”得真值的原理差不多。
高阻测量，V/I变换器的相位的误差就比较麻烦，最好采用软件修正。
高阻相位误差来源可分两部分：
其一、分布电容引入的附加耦合，如虚地对信号源热端的分布电容，TL082内部两运放的分布电容耦合、信号源质量等，都可能造成信号耦合。因此上臂的电流实为被测Zx上的电流与附加耦合的电流之和。其二、来自下臂输出对虚地的耦合，也源于运放自身响应延迟问题，等效为下臂电阻上并联了一个分布电容。它造成下臂输出相位滞后。100k档相位误差最严重，而10k档相位误差按100k档相位误差的1/10估算即可。从频域看，相当于下臂电压产生了小量顺时针旋转（滞后），而对幅值的影响基本可以忽略。
以下建模计算分析。测试线分布参数属于被测电抗X的一部分，上臂限流电阻与下臂电阻等值，都是100k，记作R，运放响应延时等效阻抗为Z1（并联在下臂R上），LCR表测得下、上桥臂阻抗比为k，无相位误差时k的理想值为k=U2/U1=R/X，而实际存在如下关系：
R是已知的，k可以由LCR表直接测得，A可以通过校准得到，当B也测得，那么就有X=k*R*A*B。其中，Z0与Z1只相当于几个皮法电容的电抗，所以电抗很大。
那么，应如何理解A和B呢？当X很小时，如X=2k欧或5k欧，B是接近于1的，相位偏移量的附加量是A引起的，B几乎不起作用。当X很大时，A和B同时引起相位偏移，偏移量是A*B的角度量。
如果仅用Z=k*R*A表示测量结果，那么Z实际上是Z = X/B = X/[1+X/(Z0+R)] = X*(Z0+R)/(X+Z0+R) = X//(Z0+R)，高阻测量时，X是被测电容与表笔分布参数的并联电抗，而且Z0+R与X并联，说明最终得到的Z是Z0+R、表笔电容、被测电抗者的并联值。
综上，A表示V/I变换器的的附加相位偏移，B则反应一个结论，用Z=k*R*A作为结果时，它是开路残余电抗（Z0+R与表笔电抗并联）与被测电抗的并联值，因此，为了得到X，应以并联法扣除开路残余电抗。
通过以上分析，就可以得到一个很有效的A值测量方案：测定时，用Z=k*R计算阻抗。由于Z0和Z1比R大得多，所以A的模值接近于1，他们模幅值的影响可以忽略，只需考虑A引起的移相，以免造成Q值测量严重误差。接入5k被测色环电阻（5k电阻Q值几乎为0的），B就接近于1且车辐角接近于0，因此测得Q值正是A的相位。所以，A就是模值为1，辐角为Q的复数。
直得注意的是，DDS前级、后级放大器输出也会存在一些残余耦合，高阻测量时，它也会使V/I变换器发生相位偏移。它们的影响，同样可以归算到A和B之中。
V/I变换器负反馈电阻上并联一个小电容，从输出端看，它引起电压相位滞后。从输入端看，相当于入一个超前的电流（超前补偿）。频率越高，这种反馈越强。有的LCR表采用一些技巧，减小高频反馈，如，100k反馈电阻使用10k与90k串联，串联的中心对地接一个小电容，这个电路，在高频时对反馈信号旁路，减弱了高频反馈，起到了补偿作用。 |
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发表于 2011-11-10 21:09:49
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