【正文】 到鎖存器中，把相關(guān)的控制信號輸出。該儀器初始測量狀態(tài)規(guī)定為：電容測量、測量信號頻率為1kHz、并聯(lián)等效電路、慢速、連續(xù)測量方式。開機(jī)后，程序首先對儀器的計(jì)算機(jī)部分進(jìn)行自檢，自檢正常后，程序進(jìn)行儀器初始化工作。下面?zhèn)戎亟榻B前兩部分。由上式可見，輸出信號中仍含有奇次諧波，但第3，5；11，13；19，21……等諧波的影響均被消除，而對結(jié)果產(chǎn)生影響的最低諧波是7次諧波，其影響可以忽略。基準(zhǔn)信號，則當(dāng)帶諧波的測試信號通過相敏檢波器及雙積分A/D轉(zhuǎn)換器后，其結(jié)果可進(jìn)一步表示為圖638校正程序流程圖上式表明，測試信號中的偶次諧波已被有效地抑制，但奇次諧波還存在。本儀器的雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)間取被測信號周期的整數(shù)倍，則儀器所得的數(shù)字結(jié)果N應(yīng)與鑒相后的一個(gè)測試信號周期的平均值成正比。其校正的原理流程圖示見圖6—38所示。R可視為開路，于是得顯然根據(jù)Q值定義 以及式(6．14)和式(6．15)，可得式(6．14)和式(6．16)便是電感串聯(lián)等效模式的Lx，Qx測量的誤差修正公式，式中的L。 分別代表等效的饋線電感及電阻。圖中， ， 分別代表實(shí)測電感器的電感量與等效串聯(lián)電阻； ，R。下面以串聯(lián)等效電感為例進(jìn)行說明。ED2814 RLC自動(dòng)測量儀通過軟件引入自動(dòng)的開路校準(zhǔn)與短路校準(zhǔn)，簡化了上述修正手續(xù)，給使用帶來很大的方便。3．開路校準(zhǔn)和短路校準(zhǔn)RLC參數(shù)測量儀器的測量端、測量饋線以及測量夾具總是存在殘余阻抗和殘余導(dǎo)納，這些殘余量對小電容、小電感或高電阻的測量會造成較大的誤差。然后再把前4次測量結(jié)果與后4次測量結(jié)果相減。本儀器設(shè)定一次完整的測量共含8次測量。從這個(gè)角度上看，本儀器在正向積分時(shí)人為疊加的+。本儀器設(shè)置了“平均’’工作方式，編程使儀器對被測參數(shù)連續(xù)測量10次，然后求其算術(shù)平均值作為最后的顯示結(jié)果。下面分別講述本儀器減弱上述誤差所采用的辦法。圖6—36 ED2814RLC自動(dòng)測量儀整機(jī)原理框圖二、測量誤差的分析與處理方法RLC參數(shù)測量儀器引入計(jì)算機(jī)技術(shù)之后，不僅可以實(shí)現(xiàn)測量的自動(dòng)化，而且還可以有效地處理各種誤差，使測量精度大幅度提高。于是，得到 和 坐標(biāo)軸上的四個(gè)投影值 , , 和 ，然后再由雙積分A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量 ， , 和 ，送到RAM中暫存。虛線框內(nèi)是一個(gè)簡化的前端電路，它輸出的兩個(gè)電壓 相量和 相量，先后經(jīng)開關(guān)S輸入到相敏檢波器。256 f信號驅(qū)動(dòng)正弦ROM得到頻率為f的正弦測試信號 。ED2814RLC自動(dòng)測量儀整機(jī)原理框圖見圖6—36所示。 110 。(2)基本精度主參數(shù)：讀數(shù)的177。 當(dāng)被測元件接人測試夾具之后，儀器能視測量對象不同，自動(dòng)進(jìn)入最佳工作狀態(tài)。它可以用來自動(dòng)測量無源元件的各項(xiàng)基本參數(shù)，主參數(shù)用5位數(shù)字顯示，副參數(shù)用4位數(shù)字顯示。 典型智能RLC測量儀介紹本節(jié)以國產(chǎn)ED2814RLC自動(dòng)測量儀的分析為例，說明RLC自動(dòng)測量儀的組成原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。所得 值由接口電路輸入到微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲，供以后計(jì)算使用。同時(shí)，在微處理器的控制下啟動(dòng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，當(dāng)比較器檢測到積分器輸出為零時(shí)，關(guān)閉計(jì)數(shù)閘門關(guān)斷 結(jié)束積分，同時(shí)閉合 使積分電容短路，直至下次積分為止。積分器對若干次 接通所通過的信號的進(jìn)行積分(圖635中為3次，實(shí)際為更多次，由積分時(shí)間和時(shí)鐘頻率決定)，使輸出電壓達(dá)到一定的負(fù)值。(i＝1，2，3，4)以及直流信號加到積分器，使積分器輸出負(fù)向斜變；而在 關(guān)斷時(shí)，積分器輸出電壓保持恒定。雙積分A/D過程正向積分階段: 由基準(zhǔn)相位坐標(biāo)發(fā)生器產(chǎn)生的參考電壓信號 控制，在 接通時(shí)，正比于各待測電壓投影分量相敏檢波和雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路原理圖圖635中, 或 經(jīng)電阻 饋入相敏檢波器的輸入端P點(diǎn),同時(shí),+ V直流偏壓 經(jīng) 產(chǎn)生的電流也迭加到P點(diǎn)，直流偏壓的作用是使測量信號無論是正值或負(fù)值，輸入到積分器的總電流永遠(yuǎn)是正值，保證雙積分A/D轉(zhuǎn)換過程中的定時(shí)積分階段始終保持在同一方向上進(jìn)行，從而簡化了邏輯設(shè)計(jì)。圖6—35（注意：這里的 不是被測阻抗 的阻抗角，而是相量 與橫軸的夾角）相敏檢波和雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路的作用是將 , 用不同參考相位進(jìn)行鑒相并將其平均值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量。若 信號為90 基準(zhǔn)信號，同理可得輸出值的平均值 為可見 與 成正比。 圖634相敏檢波原理設(shè)被相敏檢波輸入信號為 ，因而有 和 ，如圖6—34(b)所示。開關(guān) 接地時(shí)，還可測出輸入放大器以及相敏檢波和A/D變控器的總漂移，以修正測量結(jié)果。為測出電流 的大小，需先將其由I/V轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電壓，其中標(biāo)準(zhǔn)電阻 , , ，當(dāng)通過程控使開關(guān) 置2端時(shí)，差分放大器 便可測出代表流過被測件上電流大小的電壓 （讀者注：圖633畫錯(cuò)了，應(yīng)將 的反相輸入端和同相輸入端對調(diào)）。一個(gè)典型的RLC測試儀的前端電路如圖6—33所示，它由差分放大器(A )、I/V轉(zhuǎn)換器(A )和輸入放大器(A )三部分組成。坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)功能可以被用來對諧波誤差進(jìn)行校正。再令程序監(jiān)視8f 線上的邏輯電平，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其值為預(yù)選數(shù)1110時(shí)，則程序立即輸出使PB 線執(zhí)行上述程序，呈高電平，之后經(jīng)過8f同步，使 為高，于是就從Q端得到控制信號 。選定不同的預(yù)置數(shù)，可生成不同相位的基準(zhǔn)信號，使坐標(biāo)軸具有旋轉(zhuǎn)的功能。微處理器首先通過可編程并行口采集這些線上的邏輯電平值，然后再與一組和預(yù)定相位相對應(yīng)的預(yù)置數(shù)進(jìn)行比較(數(shù)字比較器)，最后由輸出口適時(shí)地輸出相應(yīng)的控制信號。采用數(shù)字合成技術(shù)的信號源電路圖631中的8f，4f，2f，f四條線還用于基準(zhǔn)相位發(fā)生器中的相位參考信號，基準(zhǔn)相位發(fā)生器控制原理圖及其波形圖見圖6—32所示。圖631再經(jīng)分頻鏈Ⅱ一系列二分頻后得到128f，64f，32f，…，f共8個(gè)信號，用這8個(gè)信號作為ROM的地址輸入線，就可以從ROM中逐點(diǎn)讀出正弦曲線采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)再經(jīng)8位D/A轉(zhuǎn)換器以及濾波和放大，就可以得到作為測試信號用的正弦波信號。這樣，當(dāng)按順序逐單元讀出ROM的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，就能得到量化了的正弦曲線，若周期地重復(fù)這一過程，并將數(shù)字經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換與平滑濾波后輸出，就得到了一個(gè)連續(xù)的正弦波信號。圖6—31所示的另一種信號源電路方案采用數(shù)字合成技術(shù)。方案二2）圖630基準(zhǔn)相位發(fā)生器電路及波形圖1kHz或100Hz濾波電路由4級二階有源低通濾波電路組成。則在第一個(gè)脈沖的上升沿， 為1， 為O；在第二個(gè)脈沖的上升沿， 為1， 為1；在第三個(gè)脈沖的上升沿 為0， 為1…余下類推，其波形如圖630(b)所示。正弦信號源與基準(zhǔn)相位發(fā)生器基準(zhǔn)相位發(fā)生器由雙D觸發(fā)器74LS74構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了四分頻，電路原理如圖630(a)所示。圖629經(jīng)微型計(jì)算機(jī)控制的分頻后得到1kHz或100Hz的方波，此方波經(jīng)基準(zhǔn)相位發(fā)生器電路產(chǎn)生O 和90 相位的參考電壓信號，供相敏檢波分離被測電壓的虛、實(shí)部用O 相位的方波再經(jīng)低通濾波器變?yōu)檎倚盘?，該正弦信號?jīng)緩沖級去激勵(lì)被測元件。除此之外，相敏檢波系統(tǒng)還要求信號源頻率和相敏檢波器相位基準(zhǔn)信號的頻率嚴(yán)格同步，因此正弦信號源與基準(zhǔn)相位發(fā)生器在電路上是密切相關(guān)的。一、正弦信號源與基準(zhǔn)相位發(fā)生器從自由軸法工作原理以及表6—6各被測參數(shù)計(jì)算公式可以看出，儀器的工作頻率直接影響測量精度。RLC測量儀電路分析由上述分析可知，采用自由軸法構(gòu)成的RLC測試儀主要由正弦信號發(fā)生器、基準(zhǔn)相位發(fā)生