自制LCR表信号源的讨论

laodao01 · 发表于 2012-8-12 22:53:54

LCR表要测试，需要一个正弦波来加到待测器件上，同时需要一个0度和一个90度的方波用来做正交采样。
这三者的频率要求完全一样，两个方波的相位要求必须相差90度，正弦波的相位倒是没有要求。
之前的资料都是使用方波滤波来获取正弦波，比如那个俄版的，用了一个8阶滤波芯片MAX293，不过这片子不便宜。

我考虑了很久，想了以下几个方案，不知道大家还有没有更好的，原则就是尽量便宜，片子好买，效果能满足要求。
测量电流和电压的相位角有两种方法，一种是正交采样，另一种是直接测两者的过零时间差，配合频率就可以得到相位差。
后一种方法只需要产生一个正弦就可以了，测时间差可以把电流和电压通过两个高速比较器做的过零检测电路变方波，靠CPLD搞定。
CPLD如果使用50M晶振，对时间的分辨率是20nS，对于10k的频率，能达到千分之一以下的准确度，但对于100k就只有千分之2-5的准确度。
CPLD用EPM240的话，才10块钱左右。正弦就只能用DDS或者ICL8038/MAX038了。DDS就得30块以上了，MAX038得70-80或者更贵，ICL8038只要10块以下。

对于正交采样，正弦也有DDS和8038两个选择。两个方波的相位如何产生就比较麻烦了，一种是用两个DDS，产生同频固定相位差的方波（附带产生正弦波），另一种是用CPLD来延迟那个和正弦同相位的方波。
前一种方法价格贵，两个DDS至少要60块，后一种精度差，而且不稳，对精度有影响。

后来看MAX038的手册的时候发现MAX038内部有鉴相器和电压控制频率管脚，应用电路里也有产生和外部信号同频正弦的电路，我就想这么干：
用CPLD产生0度和90度方波，然后用方波给MAX038，产生一个同频的正弦。
不过MAX038太贵了，比两个DDS还贵，ICL8038便宜，不过没有鉴相器，我找了半天，发现CD4046有类似的鉴相器，这样就便宜多了。

不过这东西只是分析可行，不知道实际有没有问题，我得搭电路试试看。

i55x · 发表于 2012-8-12 23:02:04

用单片机DA出来不行吗？其实正弦波跟两个正交方波直接没有太严格的相位要求，有点相位差没关系，但是相位差一定要稳定不能变，这样子完全可以通过开路短路两次标定，把相位差从结果里面去除。

laodao01 · 发表于 2012-8-12 23:07:29

i55x 发表于 2012-8-12 23:02
用单片机DA出来不行吗？其实正弦波跟两个正交方波直接没有太严格的相位要求，有点相位差没关系，但是相位差 ...

DA出来的频率要达到10K还是有难度的吧？更新率估计也就是100K的样子，基本上一个周期只有10个点。
你后面说的其实就是我说的意思，正弦和方波相位关系无所谓，但是必须是完全同频。也就是你说的相位差必须固定。

huangdog · 发表于 2012-8-12 23:15:10

我们用的是DDS信号源，但是不是用的专用芯片，自己搭的R-2R电阻网络出正弦波，方波很好处理了。用个快点的CPU刷新端口，对正弦波做一下低通，效果很好的

wajlh · 发表于 2012-8-12 23:18:08

淘宝上有便宜的DDS嘛

laodao01 · 发表于 2012-8-12 23:22:07

huangdog 发表于 2012-8-12 23:15
我们用的是DDS信号源，但是不是用的专用芯片，自己搭的R-2R电阻网络出正弦波，方波很好处理了。用个快点的C ...

感觉对单片机压力还是挺大，不知道用DMA来做如何。
我很贪心的打算做到100k的

laodao01 · 发表于 2012-8-12 23:23:07

wajlh 发表于 2012-8-12 23:18
淘宝上有便宜的DDS嘛

求私信地址，片子可靠吗？我去官网看价格，千片价至少3美金每片

wajlh · 发表于 2012-8-12 23:37:50

淘宝搜AD9850，价格基本都在10元以下。

wajlh · 发表于 2012-8-12 23:39:41

laodao01 发表于 2012-8-12 23:23
求私信地址，片子可靠吗？我去官网看价格，千片价至少3美金每片

官网是基本都是指导价格，实际价格应都是要低的。

laodao01 · 发表于 2012-8-12 23:46:07

本帖最后由 laodao01 于 2012-8-13 07:48 编辑

wajlh 发表于 7 分钟前
淘宝搜AD，价格基本都在元以下。...

早知这样我还纠结个啥，搞两片9850就完事了。那么便宜我还以为是假的呢
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ProAbojio · 发表于 2012-9-4 23:34:55

AD9850 拆机的居多
我之前买过不少但有不少不能用···

eblc1388 · 发表于 2012-9-5 00:36:24

◆ 三者的频率要求完全一样，两个方波的相位要求必须相差90度，正弦波的相位倒是没有要求。

我会这样做。不要认为正弦波输出波形难看，它的第一个主要谐波是 700KHz，用有源虑波器，或甚至RC都能轻易把波形弄得完美。

again · 发表于 2012-9-5 07:19:13

等间隔同步采样,fft就可以了，这种单频率校正不要太简单,而且频率已知只要dft计算几根谱线就可以了

eblc1388 · 发表于 2012-9-5 17:38:35

仿真看了看用了有源虑波器後 100KHz 正弦波输出波形，波形算得上是符合要求了。

laodao01 · 发表于 2012-9-5 17:42:52

我换ad5933方案了，申请了样片，有空做个板子试试
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jlhgold · 发表于 2012-9-5 18:23:40

直接cpld r-2r不是更好？

laodao01 · 发表于 2012-9-5 19:54:53

eblc1388 发表于 2012-9-5 17:38
仿真看了看用了有源虑波器後 100KHz 正弦波输出波形，波形算得上是符合要求了。

这方案很不错

eblc1388 · 发表于 2012-9-5 21:21:12

当输入时钟频率有误差时，例如 790K-810KHz，两个方波的相位仍然会保恃相差90度，不会受影响。

clogord · 发表于 2012-9-5 21:33:12

方波加滤波器吧

astankvai · 发表于 2012-9-12 13:39:16

laodao01 发表于 2012-9-5 17:42
我换ad5933方案了，申请了样片，有空做个板子试试
来自: amoBBS 阿莫电子论坛 iPhone客户端 ...

AD5933测电感的范围是多少？精度怎么样？

laodao01 · 发表于 2012-9-12 20:04:52

astankvai 发表于 2012-9-12 13:39
AD5933测电感的范围是多少？精度怎么样？

可直接测量的阻抗范围为10k-10M，频率最高100k，号称0.5%精度，对应的电感值你可以换算一下

li287167543 · 发表于 2012-9-16 17:30:48

yirenonege · 发表于 2012-9-16 22:18:33

eblc1388 发表于 2012-9-5 17:38
仿真看了看用了有源虑波器後 100KHz 正弦波输出波形，波形算得上是符合要求了。

看不清大师给的图啊

ddr · 发表于 2012-10-27 09:48:56

13楼方案很好，简单而且可以得到正交波，频率只和方波时钟相关。
我也是想用这种方案，用的是8位移位寄存器做阶梯更丰富。

自制LCR表信号源的讨论

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