自由轴法LCR的简单仿真

fengxin32

RT。
对LCR比较感兴趣，经常看大师们的讨论，不过东问西问不成系统。打算自己动手做个，相敏检波和高速采样两种都做上，动手之前先仿真。

DRS

向楼主学习。

farfar

來膜拜一下樓主。希望樓主繼續。

wzavr

lz能较系统性地说明下原理和实现过程吗?

fengxin32

wzavr 发表于 2015-6-4 09:08
lz能较系统性地说明下原理和实现过程吗?

我自己都是半罐水呢 ，认识不知道有多少错误。
不过也大概的写下，真正的抛砖引玉，要是讨论的人多了，能吸引两位大神就赚了。
简单来说，就是需要分别测试待测元件V、I的实部和虚部，以便计算阻抗和其他参数。
要测量实部和虚部，最直接的办法就是高速采样，把数据拿来做傅立叶变换，直接得到实部和虚部。
现在的M4核心都带浮点单元（加上官方库，FFT搞定），高速ADC。如果不关注副参数，不要求测量范围，理论上一片STM32就搞定。
但如果对Q、D这些感兴趣，或者要测量“十几毫欧的ESR”，那就必须提高ADC位数，不过高bit的高速ADC太贵，这时候传统的电路就比较好使了。

虚部么，在这里讲，就是信号在Y轴上的投影，和x轴差90度。那么，如果我们在激励信号相位相差90度的两个点分别采样，理论上就得到了实部和虚部，
如果相位固定在0和90，就是固定轴，这类一般配合乘法器，貌似可以用硬件电路实现，无需MCU，注意“貌似” 。如果只要求相位相差90度，
就是自由轴法。

传统电路上，使用了3个同步的信号来完成上面的工作，分别是图上的CLK0、CLK90和WAVE0.
WAVE0是激励信号，而CLK0、CLK90则用来控制模拟开关，把相对应的相位送入ADC。

在这个图上，V1是时钟源，提供400K方波，U1A、B是两个D触发器，它们把输入的信号4分频，并在1Q和2Q上输出相差一个400K脉冲宽度的波形如下图：

其中clk0通过3阶RC变成正弦波去激励C7。
U4\5\6 这3个运放组成仪表放大器，取出C7两端电压。
S1是电压控制切换开关，也就是传统电路上用作相敏检波的模拟开关。这个开关的控制信号是CLK0时测量的实部，CLK90时是测量的虚部。
这里有一个让我疑惑的地方，由于ADC采样很慢，CLK信号控制模拟开关几乎是把1/2个波形都输入了ADC，这个似乎和“相位相差90度的两个点”有点冲突？
此时测量的是1/2个波形的积分啊。

wzavr

fengxin32 发表于 2015-6-6 01:43
我自己都是半罐水呢 ，认识不知道有多少错误。
不过也大概的写下，真正的抛砖引玉，要是讨论的 ...

谢谢你的总结,
类似的lcr也看了不少,但是都不是很深入简出地,系统地说明,所以到现在对lcr测量还是糊涂得很.

jzlis1226

先MARK，也打算做一个，先弄懂原理先

wsm80828

谢谢分享

xyz2008

fengxin32 发表于 2015-6-6 01:43
我自己都是半罐水呢 ，认识不知道有多少错误。
不过也大概的写下，真正的抛砖引玉，要是讨论的 ...

楼主，仿真出来的波形，怎么不对，应该是1/2个正弦波，结果成方波了

fengxin32

xyz2008 发表于 2016-8-13 09:58
楼主，仿真出来的波形，怎么不对，应该是1/2个正弦波，结果成方波了

那个是控制相敏检波器的啊，就是那两个模拟开关。

xyz2008

不是啊，你的原理图，从90度和0度的模拟开关输出以后怎么还是方波啊，这个不对吧

JanAbiao

xyz2008 发表于 2016-8-13 09:58
楼主，仿真出来的波形，怎么不对，应该是1/2个正弦波，结果成方波了

这是因为楼主有个运放增益设置大了  放大到电源轨了

fengxin32

染个色就看出来了，下面就是正弦波啊，多了个直流偏置而已