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LCR和DMM是常见的Diy 项目,LCR一般以自由轴法居多,最具代表性的是俄版和矿坛XJW01方案。
自由轴法比较麻烦的是电路复杂、频点偏少。后来出现直接高速采样然后数字解调的方案,算法
包括FFT、LMS、DLIA等等。
我也打算来凑个热闹,DIY一个基于DLIA算法的LCR。开贴记录,一来是提醒自己记得完成;二来,
深知自己就是个半罐水,希望能在和坛友的交流中慢慢学习。
首先,用Python实验了DLIA算法:
Vs = √(I*I + Q*Q) = 1.3, θ = arctan(Q/I) = -30
Calculated Value Vs = 2*u0 / Vr*cosθ; I = 7.3, Q = -0.798
DLIA模拟效果
H7系列具备了高主频、双精度浮点和16bitADC,很适合拿来实现数字解调的LCR。打算以前段时间
画的4路差分采样板做基础:
MCU
而其模拟前端可参考Ti的《TIDA-060029 LCR仪表模拟前端参考设计》。该方案阻抗范围1Ω ~ 10MΩ,
由于希望将此LCR用于测量电容内阻等场合,故希望下限延展到10mΩ 。
TIDA060029
如上图所示,当信号源 Vpp = 1V, Zx = 10mΩ时,即使Rg = 10Ω,电压通道信号也只有0.999mV 。
而H750可用位数不过13bit,1LSB = 0.403mV。而此时电流已经达到100mA,对通道上器件温漂控制相当不利。
我们可考虑信号放大,取Rg = 100Ω,Vx = 0.099mV,为了尽量发挥ADC性能,放大电路采取全差分方式,以
一级并联差分 + 一级差分运放的方式组织。其中差分运放在差分采样板上。并联差分示意图如下:
并联差分
当然,由于高速低噪运放的价钱惊人,我们可能把第一级的放大倍数限制到10X左右,配合差分运放的10X,大概25LSB,
配合DLIA算法,勉强可以尝试下。
下一篇帖子来考虑下电压通道的实际设计。
Python模拟的记录和代码:
DLIA正常记录.pdf
(393.84 KB, 下载次数: 139)
4通道差分采样板,用在这里会调整一些器件的参数:
MCU_ADC.PDF
(970.08 KB, 下载次数: 165)
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