设计了一款100k LCR电桥草图 大侠们指点下
对于电子电路 本人是纯属个人爱好，纯业余水平，不要见笑。电路图数字部分好办 就没有完整的画出来，先让大侠们给看看有什么不妥。基本设计思路是 正玄波IV转换，采样保持，同步等效采样 DFT 运算，阻抗计算。
正玄波 是由单片机 timer0 控制的 输出16x 方波。经过2次滤波 产生正玄波。经过平衡电桥部分 然后用AD620 做放大；AD602 RG 使用模拟开关 依次并联形式调整增益。
放大后 变换中点电压位ADC 的1/2 送采样保持器 LF398 进行采样保持，采用保持 由单片机 timer1 进行控制 timer1 OCR1B 输出采样保持脉冲下降沿，比较比配中断进行采样。
然后就是 对采样结果进行64长度的缓存。主程序 循环对2x64长序列进行 单频点DFT 然后是Z 的计算 矫正。
如果电路部分 没什么大毛病准备做几块玩玩。
Ad620带宽？
平衡运放型号？
我貌似看到了398？
电子开关控制620增益？
毛病多多吧。 Sullivan 发表于 2012-11-3 14:11 static/image/common/back.gif
Ad620带宽？
平衡运放型号？
我貌似看到了398？
AD620 120khz 带宽G=100； 我用它的25倍增益 用在 100有没有问题？
平衡运放 AD8065单位带宽 145M；FET 输入；单位增益稳定，datasheet看 开环相位 1M 以下稳定。
LF398 采样保持器，虽然指标低了点，但是我使用跟踪时间较长，不过对它不是很放心，只能试试看。
电子开关控制 AD620 RG 电阻。 增益变换一档，增加一个并联电阻。12.1k 约5倍增益；不管模拟开关的导通电阻如何，并联后关系应该是1/21/3 1/4;
只要比例精确即可，绝对增益不用关心吧。
软件部分肯定要做校准处理的。
其他毛病欢迎指正。谢谢Sullivan ddr 发表于 2012-11-3 14:33 static/image/common/back.gif
AD620 120khz 带宽G=100； 我用它的25倍增益 用在 100有没有问题？
平衡运放 AD8065单位带宽 145M；FE ...
我很菜，意见仅供参考。
1.AD620参数手册写的是小信号-3db带宽120K，那么大信号可能要受到压摆率的限制。查表得，最小0.75V/μs，典型值1.2V/μs。按保守设计的原则750000/6.28/100000=1.19V。
也就是说激励信号控制在2Vp-p以下应该是可以的……为什么我总是感觉有隐患呢？……
2.AD8065在100K时增益只有五十几DB，增益误差应该引起重视，因为将影响精度。
3.LF398标称的电压下降率太大，个人认为不适合这种比较精明的应用。建议修改设计或者更换器件。
4.你的思路没问题，但是模拟开关通道间的电阻差异还是应该引起重视。可以详细计算一下对精度（百分比）的影响。因此我仍然建议用单端同相放大器，利用高输入阻抗来忽略模拟开关的影响。
10K情况下应该不会有什么问题，100K我不看好。
真心祝你成功，你的成功我们大家都可以借鉴。
Sullivan 发表于 2012-11-3 20:12 static/image/common/back.gif
我很菜，意见仅供参考。
1.AD620参数手册写的是小信号-3db带宽120K，那么大信号可能要受到压摆率的限制。 ...
电桥的激励信号是 200mv/p-p. 感觉问题不大，我也没有模拟电路经验。
至于增益控制，只能是试试看了，因为我只要倍率相对准确即可，即便是这里做的相对准确，软件部分肯定还要做不同增益的校准，而且增益控制部分算是一个备用使用的，因为按照仿真，使用16bit AD ref=5v 只把信号进行5倍放大，就能得到很好的结果，这里ref使用的是2.5v。
至于平衡运放，俄版使用TL082 做到将近10k，tl082 的单位增益带宽好像是3M，比例是300倍。这个是 145M ，1450倍。我想不会比那个差。但是是个未知数。平衡运放有相移不怕 只要U I 是线性的都好办，毕竟是软件DFT 相位可以使用外部校准补偿，如果非线性就不好办了。
lf398 性能不佳，我也是同样想法，但是使用AD 的采样保持器 不是一般的贵，使用模拟开关自己做 恐怕还不如398. 我想采样保持器 其实大部分时间工作在跟踪状态，2次采样相隔 大约不超过50个单片机时钟周期 50/16us, 使用云母电容的话 估计不会下降太多。先试试看吧。还有可以使用多通道同步采样AD；但是价格实在太贵了 250k 速度基本在100元左右了。
我现在最担心的 1 PCB 噪声太大（没有做模拟PCB经验，数字部分也没做过什么东西）2 采样保持器。 仔细看看两位PK！ Wxy8030 发表于 2012-11-3 21:11仔细看看两位PK！
PK?P个六啊！我只是把我想到的提出来，楼主能一步成功然后分享经验，岂不对大家都好？ ADA4817-1 这个运放不错 1.05G的
不过就是价格高点。 Sullivan 发表于 2012-11-3 20:12 static/image/common/back.gif
我很菜，意见仅供参考。
1.AD620参数手册写的是小信号-3db带宽120K，那么大信号可能要受到压摆率的限制。 ...
看了你以前的帖子，你的电桥 出来了么？
希望多多沟通。DFT 方法是否可以不关心 运放带来的电流的相位改变呢？ 我想只要相移是个常数，是不是可以使用无感电阻进行校正得到这个相移，去纠正结果？正交检波我感觉应该也能吧？ 最好是买承永科技的芯片组 xcodes 发表于 2012-11-5 13:15 static/image/common/back.gif
最好是买承永科技的芯片组
不是搞电子的 对你说的芯片组不懂。见笑。 ES51919/ES51920
我手头的ut612 就是这两个芯片 xcodes 发表于 2012-11-5 13:24 static/image/common/back.gif
ES51919/ES51920
我手头的ut612 就是这两个芯片
找了资料看看 没有详细说明，芯片也买不到（淘宝 自己玩不可能大量订货), 而且 也失去了diy的乐趣；我设计这个的想法主要是想验证下等效采样 的lcr 能到什么样的精度。 ddr 发表于 2012-11-5 12:23 static/image/common/back.gif
看了你以前的帖子，你的电桥 出来了么？
希望多多沟通。DFT 方法是否可以不关心 运放带来的电流的相位 ...
还在设计中。我第一次做LCR为了保证成功率果断放弃了100K。对于我的水平出力不讨好。 Sullivan 发表于 2012-11-5 19:28 static/image/common/back.gif
还在设计中。我第一次做LCR为了保证成功率果断放弃了100K。对于我的水平出力不讨好。 ...
哈哈 能做50k 也是突破啊。ADI 的那个运放到1G 多 贵了，不过这种运放引脚封装基本通用 到时候再找合适的功放吧。
你的用的是什么方案？模拟开关正交检波？ ddr 发表于 2012-11-5 19:31 static/image/common/back.gif
哈哈 能做50k 也是突破啊。ADI 的那个运放到1G 多 贵了，不过这种运放引脚封装基本通用 到时候再找合适 ...
保守方案是用模拟开关正交检波。这个一定要做一版玩玩，打打基础。这个方案设计到10K，非常保守吧。
如果做完了还想动弹的话，就做直接ADC方案的。频率待定，因为到时候还要决定是不是放弃自平衡电桥。预计也就到100K。
两位大神好谦虚啊，让菜鸟电工们情何以堪啊{:lol:} Sullivan 发表于 2012-11-5 19:39 static/image/common/back.gif
保守方案是用模拟开关正交检波。这个一定要做一版玩玩，打打基础。这个方案设计到10K，非常保守吧。
如果 ...
提前预祝成功。我还想做个网络分析仪呢！就困在 1 扫频源上了，检测部分 用AD8302哈哈。 电桥什么的 好办 我本身就是做微波的 做一个不难。 ddr 发表于 2012-11-5 19:44 static/image/common/back.gif
提前预祝成功。我还想做个网络分析仪呢！就困在 1 扫频源上了，检测部分 用AD8302哈哈。 电桥什么的...
这遇上玩高频的牛人了，赶紧膜拜。
10K应该只是时间问题，都有那么多版本了，东拼西凑也差不多。我对高频有条件反射似的畏惧感，想看恐怖片一般，想看，又不敢看。 Sullivan 发表于 2012-11-5 19:51 static/image/common/back.gif
这遇上玩高频的牛人了，赶紧膜拜。
10K应该只是时间问题，都有那么多版本了，东拼西凑也差不多。我对高频 ...
哈哈 我算是 微波行业的农民了 主要是设计天线的，捎带做微波器件，都是和无源的打交道，无源的东西 设计时像个电子的，画起图像是搞机械的，做起东西像钳工，调试时像是外科医生 也是拿手术刀的。。。。。。。
说起来现在电子元件发展迅速，很多以前高端的东西降低了门槛。不过微波还是烧钱，很多东西价格不菲，即便是看起来全是铜疙瘩铝疙瘩。 PCB 布局基本完成；比预想的要大，不过就我这个水平再缩小几乎没有可能，布线时布局估计会有小调整；先发出来顶顶帖子{:lol:} 献丑了。
很高兴又看到有人做lcr，见原理图和pcb板，就是一位认真的工程师，持续关注中。
高人出来了吗?等着看效果了呀!!!! 留名关注啊，很看好楼主~ 楼主的谦虚，我们都无地自容了 ddr 发表于 2012-11-7 15:58 static/image/common/back.gif
PCB 布局基本完成；比预想的要大，不过就我这个水平再缩小几乎没有可能，布线时布局估计会有小调整；先发出 ...
可以搞成台式，不用手持，不嫌大 本帖最后由 ddr 于 2012-11-13 09:00 编辑
现在，初步算了下，造价有点高啊。想使用 stm32 的12位1M AD 作为 AD 采集部件，而且STM32 有2个同步AD 速度也不错，而且电路能简化；但是唯拿捏不准的是 12位AD 是否能达到想要的精度。不过看ad5933 等阻抗测试芯片内部也是 12位AD；如果信号源部分也是用AD9833 等dds 芯片的话相信电路会进一步缩小一点，而且准备使用单电源。 这样总体能便宜点。正在做电路图。而且还有重要问题是 STM32 没接触过。还要从新学习。不过 我的那个图纸上面的信号发生部分 如果做常规 正交检波方式的话 我感觉有不小优势，毕竟产生正玄波而且还有正交方波输出；而且正弦波谐波还不错，从仿真上看，不比 pwm 方式的差，高频比pwm 更有优势。 高人,开始做了没有呀? 很不错，MARK，祝楼主早日成功 ddr 发表于 2012-11-3 21:01 static/image/common/back.gif
电桥的激励信号是 200mv/p-p. 感觉问题不大，我也没有模拟电路经验。
至于增益控制，只能是试试看了，因 ...
双通道同步采样ADC或许可以选AD7862(250ksps)或ADS7862(500ksps)，这样比自己搭采样保持器可靠得多。
还在筹备中，先学下stm32，感觉用stm32 还是有优势的，买了stm32开发板学习中。又买了个便宜的虚拟示波器，花了一笔银子。不过有点不给力，买回就坏了1个通道。哎。。。。。。。。 Receiver 发表于 2012-12-31 22:22 static/image/common/back.gif
双通道同步采样ADC或许可以选AD7862(250ksps)或ADS7862(500ksps)，这样比自己搭采样保持器可靠得多。
...
12位就没必要外置了，STM32内置的就是12位1MSPS。
12位相对于LCR所需的动态范围来说不够用的，16位200KSPS以上的ADC就很贵了，妥协的做法是用音频ADC，24位192KSPS小超一下到250K估计没问题。 本帖最后由 Receiver 于 2013-1-3 16:50 编辑
gzhuli 发表于 2013-1-2 11:48 static/image/common/back.gif
12位就没必要外置了，STM32内置的就是12位1MSPS。
12位相对于LCR所需的动态范围来说不够用的，16位200KSP ...
用12bit ADC，肯定是要配合量程切换电路的，不然动态范围绝对是不够的。
不过话说回来，即使是用24bit的ADC，如果前端不切换参考电阻，也还是不够的。
这个结论简单试算一下就可以得出：
假设待测的元器件是从10^(-3) [毫欧级]到10^(+6) [兆欧级]之间，
那么整个动态范围就高达10^(+9) [即1000000000]，比起2^(24) [即16777216]还是大了很多。
考虑到ADC的ENOB以及量程两个极端上的信噪比等因素，只用一个高分辨率ADC而不换档估计比较难保证量程两端的精度。
当然，高位的ADC配合量程切换电路做出来的效果肯定比低位的要好得多，而且前端电路硬件上可以省掉几个档位。
用音频ADC是个很不错的主意，价格便宜量又足。 本帖最后由 gzhuli 于 2013-1-3 17:34 编辑
Receiver 发表于 2013-1-3 16:47 static/image/common/back.gif
用12bit ADC，肯定是要配合量程切换电路的，不然动态范围绝对是不够的。
不过话说回来，即使是用24bit的A ...
我说的动态范围是针对同一个DUT的，例如10欧参考电阻测100nH @ 100k，且不说12位至少要求0.05%精度的量程电阻，两路信号不同增益还会引入额外的相位误差，使情况变得更复杂，而DIY往往缺乏足够的校准手段，所以设计要尽可能追求简单化。 ddr 发表于 2012-11-13 08:56 static/image/common/back.gif
现在，初步算了下，造价有点高啊。想使用 stm32 的12位1M AD 作为 AD 采集部件，而且STM32 有2个同步AD...
正交方波 从哪里接出？ DFT计算 不用正交方波。 图很奇怪，另存为其它格式会自动缩小到看不清楚。{:titter:} 祝楼主早日成功 期望是非常成功的项目. LZ 和对DFT LCR meter有兴趣的人，可能会对开源的500ppm的LCR meter在2013 eleckor 杂志的三月四月五月版感兴趣.
笔者肯定耗费很长的时间. ddr 发表于 2012-11-5 20:24
哈哈 我算是 微波行业的农民了 主要是设计天线的，捎带做微波器件，都是和无源的打交道，无源的东西 设计 ...
哈哈！才知道微波行业好牛啊！我只会PcB
我倒是认为,不用给自己定太高的指标,有些东西绝对是难以逾越的.
要是原理性的试验,我看做到1k足够了,频率超过10k,要纠结的地方太多
电桥这种东西,没有批产计划,就和自己做万用表一样,完全没有任何性价比
我很久前也想做个100k的电桥测小线圈,结果最后还是买成品
LZ结果如何？ 怎么没结果了 上外青山楼外楼，能人背后有能人啊1 设计时像个电子的，画起图像是搞机械的，做起东西像钳工，调试时像是外科医生
哈哈。 期待楼主的东西，不知现在做到哪一步了？ gzhuli 发表于 2013-1-2 11:48
12位就没必要外置了，STM32内置的就是12位1MSPS。
12位相对于LCR所需的动态范围来说不够用的，16位200KSP ...
估大师，我现在也是想用音频ADC来同步采样电压电流信号，而且，我在想是不是可以借助于欠采样的方式，在192k的采样率下，使用200KHz以上的激励信号，毕竟，激励信号是自己主动给出来的，频率都是已知的，而且是固定频率，欠采样应该很合适
不过有一点困扰住我了，就是音频ADC内部都有数字滤波器，不知道这个会不会影响测试结果，一个是影响带宽，一个是影响相位，滤波器有相位延迟。 标记，好贴
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