[發明專利]一種高精度LCR數字電橋測試儀

在審

• 申請號: 202110656823.X
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113176430A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 陳大慶;吳佳辰;徐忻怡;夏世龍
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01R17/10
• 分類號: G01R17/10
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 李婭

本發明涉及一種高精度LCR數字電橋測試儀，包括微處理器模塊和LCR電橋控制模塊；所述LCR電橋控制模塊包括LCR電橋控制單元、電壓差分放大單元和電橋信號處理單元；所述LCR電橋控制單元與微處理器模塊連接以形成數字電橋；所述電壓差分放大單元的輸出端與微處理器模塊的輸入端連接，所述電壓差分放大單元的輸入端與所述LCR電橋控制單元的輸出端連接以對所述數字電橋中上橋電壓差和下橋電壓差進行差分采樣；所述電橋信號處理單元與所述微處理器模塊和電壓差分放大單元均連接以對所述數字電橋中的信號進行處理。其能夠在提高測量速度的同時簡化測量流程，提高微處理器模塊AD采集速度，LCR數字電橋的測量精度更高。

技術領域

本發明涉及電子測量儀器技術領域，尤其是指一種高精度LCR數字電橋測試儀。

背景技術

LCR數字電橋是自動判斷阻抗類型并精確測量其阻抗值的儀器。在材料特性研究、元器件的篩選分類、工業自動化控制等方面具有重要應用。現有的數字電橋有臺式和手持式。

臺式的數字電橋精度較高但功耗高，不方便攜帶且價格昂貴。現有的手持式數字電橋一般測量速度較慢且測量流程繁瑣；常見的手持式數字電橋或采用FPGA芯片，電路結構會較為復雜；或采用51單片機嵌入式平臺，51單片機的低速會使測量性能受到限制；或采用MSP430單片機，強調低功耗，但該單片機完全受國外壟斷控制。LCR數字電橋中還存在大量使用進口集成電路芯片構成輔助測量電路，不能實現自主可控。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高精度LCR數字電橋測試儀，其能夠在提高測量速度的同時簡化測量流程，提高微處理器模塊AD采集速度，使得LCR數字電橋的測量精度更高。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種高精度LCR數字電橋測試儀，包括微處理器模塊和LCR電橋控制模塊；所述LCR電橋控制模塊包括LCR電橋控制單元、電壓差分放大單元和電橋信號處理單元；所述LCR電橋控制單元與微處理器模塊連接以形成數字電橋；所述電壓差分放大單元的輸出端與微處理器模塊的輸入端連接，所述電壓差分放大單元的輸入端與所述LCR電橋控制單元的輸出端連接以對所述數字電橋中上橋電壓差和下橋電壓差進行差分采樣；所述電橋信號處理單元與所述微處理器模塊和電壓差分放大單元均連接以對所述數字電橋中的信號進行處理。

作為優選的，所述高精度LCR數字電橋測試儀還包括濾波模塊，所述濾波模塊的輸入端與所述微處理器模塊的輸出端連接以使得所述微處理器中的SPWM波信號經由所述濾波模塊轉換成正弦波信號。

作為優選的，所述LCR電橋控制單元包括數字電橋電路和第一模擬開關電路；所述數字電橋電路通過第一模擬開關電路與微處理器模塊連接；所述微處理器模塊對數字電橋電路中的參數進行控制。

作為優選的，所述LCR電橋控制單元還包括與數字電橋電路連接的第一電壓跟隨電路，所述濾波模塊的輸出端與所述第一電壓跟隨電路的輸入端連接，所述第一電壓跟隨電路將所述濾波模塊中的正弦波信號進行穩定輸出。

作為優選的，所述電壓差分放大單元包括四路電壓跟隨電路和差分采樣電路；所述四路電壓跟隨電路的輸入端與所述LCR電橋控制單元的輸出端連接以采集所述數字電橋電路中上橋和下橋的四路電壓信號；所述微處理器模塊與四路電壓跟隨電路連接，所述微處理器模塊對四路電壓信號進行處理，以輸出上橋電壓差和下橋電壓差；所述差分采樣電路與所述微處理器模塊連接對上橋電壓差和下橋電壓差進行差分采樣。

作為優選的，所述電橋信號處理單元包括第一電壓比較器電路，第一電壓比較器電路的輸出端與微處理器模塊連接以判斷所述數字電橋電壓是否超閾值。

作為優選的，所述電橋信號處理單元還包括四段程控放大電路和第二電壓比較器電路；所述第一電壓比較器電路與所述四段程控放大電路連接，所述第二電壓比較器電路的輸入端與所述四段程控放大電路的輸出端連接以判斷所述四段程控放大電路的增益溢出。