0.3%精度LCR数字电桥

wwl836470

关注，俺菜鸟，玩不了，谁有成品给俺一个差不多！

sayno186

cuxy 发表于 2012-10-28 08:52
就加两个电阻接在31脚，两种复位功能都加在PCB上，焊接时自选其一（选择低压复位功能先前那个复位的5K1 ...

已加上，还有什么要加的？谢谢

ddr

先对楼主表示钦佩！

我也想设计一款LCR 玩玩 想 等效采样ADC， 然后单频率 DFT。这里先上信号源部分 请老师看看。
信号源使用 8bit 移位寄存器进行循环移位，然后通过电阻分压生成阶梯正玄波，16阶梯正弦波，经过滤波得到纯净波形
因为是16阶梯，谐波比 方波得到的要好，经过简单RC 即可，而且阶梯波产生过程同时能得到 0、 90 方波。这样只用输入
频率准确的16倍频方波即可的到任何频率的正弦波。
如果楼主看到 想请楼主说下 直接AD 然后DFT 和你这款电桥的 优缺点 给俺们上一课。

ddr

单片机丢失 EEP 内容比较常见，stc 单片机不知道有没有 低压复位功能 如果有的话，打开此功能就会好很多。  楼主可以使用AVR 替换stc 试试，AVR 有BOD功能 开口后基本很少丢数据的。

大斧

ddr 发表于 2012-10-29 08:29
先对楼主表示钦佩！

我也想设计一款LCR 玩玩 想 等效采样ADC， 然后单频率 DFT。这里先上信号源部分 请老 ...

模拟过没有？

ddr

电路进行过 PROTEUS 仿真，精度很好。
只是实物 还没有做，AD 选择困难，我感觉要用16bit AD，但是价格不菲啊 将近100块了，不过 如果经过大家肯定的话，做有一个也可以的。
仿真是 使用 avr mega164p 单片机timer0产生16x 方波 给正玄波发生部分。单片机timer1定时器同时 产生硬件采样脉冲，送给采样保持器（下降沿有效），100hz 使用1.6k 采样；1k使用3.2k 采样，10k，100k 使用约3.2k 采样；除了100hz 其他都是等效采样。采样64点后进行DFT。
ISR(TIMER1_COMPB_vect)  // 比较匹配中断B
{
  unsigned int svol;
  unsigned int scur;
  unsigned char tmp;
  // 同步采样电压和电流
  SEL_VOL;
  svol=read_ltc1864(ch2);
  SEL_CUR;
  scur=read_ltc1864(ch1);
  tmp=tmp_index&(16-1);   // 求 除以16的余数
  tmp=tmp|(phs_index&(~(16-1)));//
  vol[tmp]= svol;
  cur[tmp]= scur;
  phs_index++;
  phs_index&=(DFT_LEN-1);
  tmp_index+=sh_pram.sim_sample_cycle;
}
以上采样中断代码，在采样脉冲下降沿，保持信号同时 比较匹配中断 开始采集数据 跳转顺序后放于序列中。

上图是 仿真结果。spl_vol 是电压 DFT后结果。spl_cur是电流。spl_z 是阻抗没有和参考电阻相乘；caled...是和参考电阻和修正相位相乘后结果。 仿真电阻1k，档位电阻也是1k。

cu_ice

ddr 发表于 2012-10-29 10:51
电路进行过 PROTEUS 仿真，精度很好。
只是实物 还没有做，AD 选择困难，我感觉要用16bit AD，但是价格不菲 ...

一直不想用STC单片机做，楼上可以把仿真文件及程序共享一下不

ddr

cu_ice 发表于 2012-10-29 12:54
一直不想用STC单片机做，楼上可以把仿真文件及程序共享一下不

仿真文件 和源程序。
源程序使用 WINAVR（gcc）写的

LCRproteus仿真.zip (45.06 KB, 下载次数: 365)

2012-10-29 13:05 上传

点击文件名下载附件

cu_ice

ddr 发表于 2012-10-29 13:06
仿真文件 和源程序。
源程序使用 WINAVR（gcc）写的

谢谢，收下了
我好像有 AD7864 ，4通道，但只有12位精度的，看看有空试做一下

slsdz

持之以恒,难得

ddr

ad7656-1  同步采样的，16bit 就是比较贵。

xjw01

ddr 发表于 2012-10-29 10:51
电路进行过 PROTEUS 仿真，精度很好。
只是实物 还没有做，AD 选择困难，我感觉要用16bit AD，但是价格不菲 ...

要想省事，用现成的DDS
你说的16阶梯波，简单一两级滤波，还是得不到理想正弦波的。关键在于三次谐波。开关的非线性或电阻误差，会造成三次谐波不可忽略，虽然，在示波器中几乎看不到波形失真，但你通过两级高通滤波，还是可以看到三次谐波引入的波形失真。所以，键对三次谐波的滤波处理往往不可以忽略，除非使用了高档的器件，比如DDS。

测量电感或电容，本身就是一个滤波器，会把电流或电压分量的三次谐波放大三倍

使用DFT，也是省事的方案。但我觉得对AD的性能提出更高的要求。就以STC为列，为了得到高速AD，可能得考虑使用8bit转换，而要且求正负电压同时测量进来，就只能当作7bit使用，实测过程中，平均落在1/2量程，那么AD只能当作6bit有效。假如通过某种方式优化，提升了2bit，最后是8bit有效。这样的效果还不够理想。所以我当实没有考虑使用DFT，而采用CD4053+Op07

我的数字示波器，是8bit的，它的数据分析精度，让我比较失望，所以我在设计LCR时基本上不考虑DFT

单片机擅长把时间量控制得很精确，而摸拟量控制精度却不大理想。我增试过72kHz下的时间控制精度、稳定度（对应相位精度），不会比0.1%的精密电桥差。

sayno186

xjw01 发表于 2012-10-29 18:51
要想省事，用现成的DDS
你说的16阶梯波，简单一两级滤波，还是得不到理想正弦波的。关键在于三次谐波。开 ...

许老师这个16-Bit 模数转换能用上吗？手头上有一些，可以送几片给你

astankvai

请教许老师几个问题：
１.　电桥下臂的Ｋ１，Ｋ２在工作时，其实几个触点是公共的，能不能把Ｃ４（２２４）直接接到运入ＴＬ０８２的输出？
２.　能不能用附件中的开关替换ＣＤ４０５２？

ddr

xjw01 发表于 2012-10-29 18:51
要想省事，用现成的DDS
你说的16阶梯波，简单一两级滤波，还是得不到理想正弦波的。关键在于三次谐波。开 ...

谢谢许老师的回复，老师您真是慧眼，阶梯波确实是3次谐波比较高，比较头疼，滤波器要比3次谐波截止掉确实困难不小。不过相对于方波，或者对称方波来说还是好不少。2阶RC 后仿真结果基本在-80dBc了。您的电桥使用的是pwm ，确实要比阶梯波来的好，但是目前使用的单片机还没办法把频率提升到 100k。dds 也考虑过，虽然现在的dds 还真不算贵，不过我还是担心和采样时间无法同步好，即便是使用同一个时钟，好像是看过一个帖子，是这样用 没有成功。
dft AD 转换我想用16bit 的。我想这样精度应该就可以了吧。
下图是 仿真正弦波的 FFT 波形。