[發明專利]一種高精度測量電阻電容的系統及電路

有效

• 申請號: 201310450822.5
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103499743A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 王選擇;曾志祥;楊練根;翟中生;范宜艷
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01R27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電子元器件測量技術領域，尤其涉及一種高精度測量電阻電容的系統及電路。

背景技術

隨著電子工業的發展，電阻電容元器件應用急劇增加，應用范圍也越來越廣。在很多應用場合要測試其參數。

目前測量電阻的方法主要有電橋法，其基本思路是將電阻值轉換成電壓值或者頻率值。只要AD轉換器對被測電阻兩端的電壓進行測量，再經過相應的運算即可。這種測量方法結構簡單，但是受到AD轉換器輸入電壓、轉換精度以及輸出頻率范圍的影響，這種方法測量范圍小，精度低。當電壓放大倍數較大時，因偏置電流的不平衡而引起的失調電壓誤差大，同時放大倍數增加，降低了測量范圍；采用純模擬電路法測量電阻電容，可以避免編程的麻煩，但是電路復雜、靈活性差、測量精度低。

采用PLC(可編程邏輯控制)法設計的電阻電容測量方法速度快、體積小、可靠性和精度好，但是價格昂貴。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種高精度測量電阻電容的系統及電路，旨在解決現有的電路復雜、靈活性差、測量精度低、價格昂貴的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種高精度測量電阻電容的系統，該高精度測量電阻電容的系統包括：輸入方波信號發生單元，電平轉換電路單元、二次充電電路單元、二次放電電路單元、邏輯處理單元、比較電路單元、脈寬信號計時單元。

用于產生初始輸入信號，通過電平轉換電路單元作用于電阻電容測量電路的輸入方波信號發生單元；

與輸入方波信號發生單元連接，用于不同工作電源的數字電路之間電平匹配的電平轉換電路單元，

與邏輯處理單元連接，用于對電阻電容測量電路中間電位進行加速充電的二次充電電路單元；

與邏輯處理單元連接，用于電阻電容測量電路中間電位加速放電的二次放電電路單元；

與電阻電容測量電路中間電位、比較電壓和輸入方波信號發生單元連接，用于對電阻電容測量電路中間端的輸出結果進行比較，轉換成輸出方波信號的比較電路單元；

與輸入方波信號發生單元和比較電路單元連接，用于對初始輸入信號與比較電路單元的輸出信號的處理和充放電邏輯控制的邏輯處理單元；

與邏輯處理單元連接，用于對占空比正比于充放電時間的脈寬信號進行計時的脈寬信號計時單元。

進一步，輸入方波信號發生單元，由FPGA晶振的時鐘信號經過軟件上計數分頻得到。

進一步，邏輯處理單元還包括：充放電時間脈寬信號邏輯處理單元，充電邏輯處理單元和放電邏輯處理單元；

用于對初始輸入信號與比較電路單元的輸出信號的處理，得到占空比正比于充放電時間的脈寬信號的充放電時間脈寬信號邏輯處理單元；

與電平轉換電路單元連接，通過電平轉換電路單元連接二次充電電路單元，用于完成對二次充電電路單元的充電邏輯控制的充電邏輯處理單元；

與二次放電電路單元連接，用于完成對二次放電電路單元的放電邏輯控制的放電邏輯處理單元。

進一步，電平轉換電路單元其中一組通過R2，R3以及Q1組成的電平轉換電路，初始輸入信號由FPGA輸出，幅值為3.3V，將初始輸入信號轉換成頻率保持不變，幅值增加到5V的輸入方波信號，另外一組通過R1、R11和Q4組成的電平轉換電路將U4的輸出幅值轉換成5V，充分保證Q2工作在截止狀態。

進一步，二次充放電電路單元，通過R7、R8和Q2組成的充電電路以及R9、R10和Q3組成的放電路對電阻電容測量電路的中間電位進行加速充電和放電，加快了輸出信號的上升與下降速度，為下次測量準備了初始條件，提高了測量速度。

進一步，比較電路單元，通過型號為LM393的比較器U2，R4，R5和R6組成的比較電路對電阻電容測量電路中間端的輸出結果進行比較，選擇的2.5V作為比較電壓值轉換成輸出方波信號，使得比較電壓直流漂移帶來的測量誤差減小到最小。

進一步，邏輯處理單元由異或門U3構成的充放電時間脈寬信號邏輯處理單元，非門U1和與門U4構成的充電邏輯處理單元和或非門U5構成的放電邏輯處理單元組成，對輸入方波信號發生單元的輸出信號和比較電路單元的輸出信號進行處理，在FPGA內部完成，提高系統的集成度，同一性。