一种高精度LCR数字电桥测试仪制造技术

本发明专利技术涉及一种高精度LCR数字电桥测试仪，包括微处理器模块和LCR电桥控制模块；所述LCR电桥控制模块包括LCR电桥控制单元、电压差分放大单元和电桥信号处理单元；所述LCR电桥控制单元与微处理器模块连接以形成数字电桥；所述电压差分放大单元的输出端与微处理器模块的输入端连接，所述电压差分放大单元的输入端与所述LCR电桥控制单元的输出端连接以对所述数字电桥中上桥电压差和下桥电压差进行差分采样；所述电桥信号处理单元与所述微处理器模块和电压差分放大单元均连接以对所述数字电桥中的信号进行处理。其能够在提高测量速度的同时简化测量流程，提高微处理器模块AD采集速度，LCR数字电桥的测量精度更高。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度LCR数字电桥测试仪
本专利技术涉及电子测量仪器
，尤其是指一种高精度LCR数字电桥测试仪。
技术介绍
LCR数字电桥是自动判断阻抗类型并精确测量其阻抗值的仪器。在材料特性研究、元器件的筛选分类、工业自动化控制等方面具有重要应用。现有的数字电桥有台式和手持式。台式的数字电桥精度较高但功耗高，不方便携带且价格昂贵。现有的手持式数字电桥一般测量速度较慢且测量流程繁琐；常见的手持式数字电桥或采用FPGA芯片，电路结构会较为复杂；或采用51单片机嵌入式平台，51单片机的低速会使测量性能受到限制；或采用MSP430单片机，强调低功耗，但该单片机完全受国外垄断控制。LCR数字电桥中还存在大量使用进口集成电路芯片构成辅助测量电路，不能实现自主可控。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高精度LCR数字电桥测试仪，其能够在提高测量速度的同时简化测量流程，提高微处理器模块AD采集速度，使得LCR数字电桥的测量精度更高。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高精度LCR数字电桥测试仪，包括微处理器模块和LCR电桥控制模块；所述LCR电桥控制模块包括LCR电桥控制单元、电压差分放大单元和电桥信号处理单元；所述LCR电桥控制单元与微处理器模块连接以形成数字电桥；所述电压差分放大单元的输出端与微处理器模块的输入端连接，所述电压差分放大单元的输入端与所述LCR电桥控制单元的输出端连接以对所述数字电桥中上桥电压差和下桥电压差进行差分采样；所述电桥信号处理单元与所述微处理器模块和电压差分放大单元均连接以对所述数字电桥中的信号进行处理。作为优选的，所述高精度LCR数字电桥测试仪还包括滤波模块，所述滤波模块的输入端与所述微处理器模块的输出端连接以使得所述微处理器中的SPWM波信号经由所述滤波模块转换成正弦波信号。作为优选的，所述LCR电桥控制单元包括数字电桥电路和第一模拟开关电路；所述数字电桥电路通过第一模拟开关电路与微处理器模块连接；所述微处理器模块对数字电桥电路中的参数进行控制。作为优选的，所述LCR电桥控制单元还包括与数字电桥电路连接的第一电压跟随电路，所述滤波模块的输出端与所述第一电压跟随电路的输入端连接，所述第一电压跟随电路将所述滤波模块中的正弦波信号进行稳定输出。作为优选的，所述电压差分放大单元包括四路电压跟随电路和差分采样电路；所述四路电压跟随电路的输入端与所述LCR电桥控制单元的输出端连接以采集所述数字电桥电路中上桥和下桥的四路电压信号；所述微处理器模块与四路电压跟随电路连接，所述微处理器模块对四路电压信号进行处理，以输出上桥电压差和下桥电压差；所述差分采样电路与所述微处理器模块连接对上桥电压差和下桥电压差进行差分采样。作为优选的，所述电桥信号处理单元包括第一电压比较器电路，第一电压比较器电路的输出端与微处理器模块连接以判断所述数字电桥电压是否超阈值。作为优选的，所述电桥信号处理单元还包括四段程控放大电路和第二电压比较器电路；所述第一电压比较器电路与所述四段程控放大电路连接，所述第二电压比较器电路的输入端与所述四段程控放大电路的输出端连接以判断所述四段程控放大电路的增益溢出。作为优选的，所述电桥信号处理单元还包括三阶低通滤波器电路和同相放大器电路；所述四段程控放大电路的输出端与所述三阶低通滤波器电路的输入端连接以消除高频噪声，提高微处理器模块的AD采样速度；所述三阶低通滤波器电路输出端与所述同相放大器电路的输入端连接，所述同相放大器的输出端与所述微处理器模块的输入端连接以将所述三阶低通滤波电路中的信号进行放大并传送给微处理器模块进行AD转换。作为优选的，所述同相放大器电路包括运算放大器芯片SGM8551。作为优选的，所述滤波模块包括六阶低通滤波器电路和一阶高通滤波器电路；所述六阶低通滤波器电路和一阶高通滤波器电路并联，所述微处理器中的SPWM波信号经由所述六阶低通滤波器电路和一阶高通滤波器电路转换成正弦波信号。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：1、本专利技术包括微处理器模块和LCR电桥控制模块。采用模块化的设计，电路结构简单；内附微处理器模块，使得本专利技术体积更小易于携带且价格和功耗都更低。2、本专利技术LCR电桥控制模块包括LCR电桥控制单元、电压差分放大单元和电桥信号处理单元；其能够提高数字电桥的测量速度，同时能够简化数字电桥的测量流程。3、本专利技术的滤波模块能够将微处理器中生成的SPWM波经过滤波模块转换成正弦波信号，为LCR测量提供驱动信号。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中：图1为本专利技术的整体方案结构示意图；图2为本专利技术的微处理器模块电路原理示意图；图3为本专利技术的滤波模块的电路原理示意图；图4为本专利技术的LCR电桥控制单元的电路原理示意图；图5为本专利技术的电压差分放大单元的电路原理示意图；图6为本专利技术的电桥信号处理单元的电路原理示意图；图7为本专利技术微处理器模块的工作流程示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。参照图1-图7所示，本专利技术公开了一种高精度LCR数字电桥测试仪，其用于对待测阻抗Zx进行检测，包括：微处理器模块、滤波模块和LCR电桥控制模块。具体的，上述微处理器模块以微处理器为核心构成微处理器电路，上述微处理器优选为ARM32位单片机GD32F103C8T6。上述微处理器的PA2引脚能够生成SPWM波，与微处理器的PC13引脚协同控制LCR鉴相信号。上述微处理器的TXD引脚和RXD引脚能够用于串口液晶屏通讯，显示测量结果。上述滤波模块的输入端与微处理器模块的输出端连接。参照图3所示，其中，滤波模块包括多个依次并联的电容C22、电容C21、电容C20、电容C19、电容C18、电容C23和电阻RDS1。上述电容C22和电容C21之间连接有电阻R46，上述电阻R46与一电阻R47的其中一端连接，电阻R47的另外一端与微处理器的PA2引脚连接。上述电容C21与电阻R46之间的连接结点与微处理器的PA6引脚连接。电容C21和电容C20之间连接有电阻R45，电容C20与电容C19之间连接有电阻R44，电容C19和电容C18之间连接有电阻R43，电容C18和电容C23之间连接有电阻R42，电容C23和电阻RDS1之间连接有电容CDS1。上述电阻R47、电容C22、电阻R46、电容C21、电阻R45、电容C20、电阻R44、电容C19、电阻R43、电容C18、电阻R42和电容C23构成六阶低通滤波器电路。上述电容C23和电阻RDS1构成一阶高通滤波器，以去除直流分量。上述微处理器的PA2引脚生成的SPWM波经过上述六阶低通滤波器电路和一阶高通滤波器获得正弦信号，为LCR测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度LCR数字电桥测试仪，其用于对待测阻抗Zx进行检测，其特征在于，包括：/n微处理器模块和LCR电桥控制模块；/n所述LCR电桥控制模块包括LCR电桥控制单元、电压差分放大单元和电桥信号处理单元；/n所述LCR电桥控制单元与微处理器模块连接以形成数字电桥；所述电压差分放大单元的输出端与微处理器模块的输入端连接，所述电压差分放大单元的输入端与所述LCR电桥控制单元的输出端连接以对所述数字电桥中上桥电压差和下桥电压差进行差分采样；所述电桥信号处理单元与所述微处理器模块和电压差分放大单元均连接以对所述数字电桥中的信号进行处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种高精度LCR数字电桥测试仪，其用于对待测阻抗Zx进行检测，其特征在于，包括：
微处理器模块和LCR电桥控制模块；
所述LCR电桥控制模块包括LCR电桥控制单元、电压差分放大单元和电桥信号处理单元；
所述LCR电桥控制单元与微处理器模块连接以形成数字电桥；所述电压差分放大单元的输出端与微处理器模块的输入端连接，所述电压差分放大单元的输入端与所述LCR电桥控制单元的输出端连接以对所述数字电桥中上桥电压差和下桥电压差进行差分采样；所述电桥信号处理单元与所述微处理器模块和电压差分放大单元均连接以对所述数字电桥中的信号进行处理。


2.根据权利要求1所述的高精度LCR数字电桥测试仪，其特征在于，还包括滤波模块，所述滤波模块的输入端与所述微处理器模块的输出端连接以使得所述微处理器中的SPWM波信号经由所述滤波模块转换成正弦波信号。


3.根据权利要求2所述的高精度LCR数字电桥测试仪，其特征在于，所述LCR电桥控制单元包括数字电桥电路和第一模拟开关电路；所述数字电桥电路通过第一模拟开关电路与微处理器模块连接；所述微处理器模块对数字电桥电路中的参数进行控制。


4.根据权利要求3所述的高精度LCR数字电桥测试仪，其特征在于，所述LCR电桥控制单元还包括与数字电桥电路连接的第一电压跟随电路，所述滤波模块的输出端与所述第一电压跟随电路的输入端连接，所述第一电压跟随电路将所述滤波模块中的正弦波信号进行稳定输出。


5.根据权利要求3所述的高精度LCR数字电桥测试仪，其特征在于，所述电压差分放大单元包括四路电压跟随电路和差分采样电路；所述四路电压跟随电路的输入端与所述LCR电桥控制单元的输出端连接以采集所述数字电桥电路中上桥和下桥的四路电压信号；所述微处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大庆，吴佳辰，徐忻怡，夏世龙，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32