本實(shí)用新型屬于電子儀器測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及電阻電容電感綜合性測試儀。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的加快和深入，電子元器件的使用也越來越廣泛，不僅在實(shí)驗(yàn)室中，生活中也需要使用、維修和測試一些電子設(shè)備，迫切的需要一種使用方便、制作簡易以及精度高量程大的電阻電容電感綜合性測試儀器。而現(xiàn)在市場上，測試儀器不是功能不全面，就是精度或者量程達(dá)不到使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種使用方便、制作簡易以及精度高量程大的電阻電容電感測試儀。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，其技術(shù)解決方案為：

一種簡易電阻電容電感測試儀，包括測量電路、FPGA，所述的測量電路包括三個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成的用于測量電阻電容的恒流源電路及用于測量電感的LC振蕩電路；其中恒流源的輸出Io接待測電阻Rx以及電容測量電路中模擬開關(guān)TSSA3159的NO端；

所述的測量電路包括三個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成的用于測量電阻電容的恒流源電路及用于測量電感的LC振蕩電路，輸出接FPGA；

所述的電阻測量電路包括三個(gè)型號(hào)為OPA277的放大器U1、U2、U3構(gòu)成的恒流源電路，還包括電壓參考芯片REF5020、以及AD芯片ADS1118，電阻測量采用恒流源基于歐姆定律利用歐姆定律線性化；

其中REF5020的輸出通過電阻R1、R6、R7構(gòu)成的分壓電路接U1的反相輸入端，U1的同相輸入端通過電阻R2接地，U1的輸出端、U3的同相輸入端通過電阻R5接待測電阻Rx，U3的反相輸入端接其輸出端，U3的輸出端通過R4接U1的同相輸入端，U2的反相輸入端接其輸出端，U2的輸出端通過電阻R3接U1的反相輸入端，U2的同相輸入端接ADS1118的AIN0，ADS1118的SCLK，CS，DOUT/DRDY，DIN接入FPGA進(jìn)行控制；

所述電容測量電路與電阻測量電路公用三個(gè)型號(hào)為OPA277的放大器U1、U2、U3構(gòu)成的恒流源電路，還包括電壓參考芯片REF5020、比較器TLV3501、模擬開關(guān)TSSA3159，電容采用恒流源實(shí)現(xiàn)了電容容值與充電時(shí)間的線性化關(guān)系；

其中恒流源信號(hào)Io由模擬開關(guān)TSSA3159的NO端輸入，模擬開關(guān)的COM端接待測電容Cx，模擬開關(guān)的IN端接到FPGA，比較器TLV3501的反相端接電壓參考芯片REF5020輸出端，同相端接模擬開關(guān)的COM端，輸出端接到FPGA；通過在FPGA內(nèi)預(yù)置電壓值，并在電容開始充電的時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，當(dāng)電容充電電壓達(dá)到預(yù)置電壓時(shí)，停止計(jì)時(shí)，此時(shí)間即為電容充電時(shí)間。

所述的LC振蕩電路包括均方根直流轉(zhuǎn)換器AD637，型號(hào)為OPA277的放大器U4、U5，以及AD芯片ADS1118；

正弦信號(hào)由待測電感L1一端輸入，電感L1的另一端通過電容C1接放大器U5同相端，U5反相端接其輸出端，U5輸出端接均方根直流轉(zhuǎn)換器AD637的VIN，均方根直流轉(zhuǎn)換器的Vo，Cav之間并聯(lián)電容C2和C3后與其DIN端相連后再接入放大器U4的同相端，U4的反相端接其輸出端，U4的輸出端接ADS1118的AINO，ADS1118的SCLK，CS，DOUT/DRDY，DIN接入FPGA進(jìn)行控制。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果：可分檔測量電阻范圍達(dá)到1Ω-10MΩ，精度不低于0.5％。通過恒流源對(duì)電容進(jìn)行充電，再利用FPGA測量充電時(shí)間，根據(jù)電流大小和充電時(shí)間計(jì)算出電容值，測量范圍可達(dá)1uF-1nF，精度達(dá)到1％。運(yùn)用LC振蕩原理獲得LC諧振時(shí)的頻率即可計(jì)算出電感值，測量范圍達(dá)100μH-10000μH，精度達(dá)3％。整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定且精度較高，電路搭建簡單易操作。本系統(tǒng)和其他技術(shù)相比，具有簡易經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，巧妙運(yùn)用Howland電流泵，用簡單的硬件電路和軟件搭建完成了簡易電阻電容電感的測量且系統(tǒng)穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型中涉及的恒流源電路圖。

圖3為本實(shí)用新型中涉及的電阻測量電路圖。

圖4為本實(shí)用新型中涉及的電容測量電路圖。

圖5為本實(shí)用新型中涉及的電感測量電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，一種簡易電阻電容電感測試儀，包括測量電路、FPGA，所述的測量電路包括三個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成的用于測量電阻電容的Howland恒流源電路(參見圖2)及用于測量電感的LC振蕩電路；其中恒流源的輸出Io接待測電阻Rx以及電容測量電路中模擬開關(guān)TSSA3159的NO端(電容測量電路的輸入)；利用Howland恒流源給電阻供電，再通過高精度AD采樣得到電阻兩端電壓值，運(yùn)用歐姆定律計(jì)算出電阻值；利用Howland恒流源對(duì)待測電容進(jìn)行充電，通過測量電容充電到一定電壓時(shí)所需的時(shí)間，計(jì)算出電容的值；利用已知電容，將電感接入電路組成LC振蕩電路，利用DDS產(chǎn)生正弦信號(hào)作為輸入，當(dāng)產(chǎn)生諧振時(shí)輸出信號(hào)幅度最大，此時(shí)即可得到振蕩頻率，計(jì)算出電感值。

如圖3所示，所述的電阻測量電路包括三個(gè)型號(hào)為OPA277的放大器U1、U2、U3構(gòu)成的恒流源電路，還包括電壓參考芯片REF5020、以及AD芯片ADS1118，電阻測量采用恒流源基于歐姆定律利用歐姆定律線性化；

其中REF5020的輸出通過電阻R1、R6、R7構(gòu)成的分壓電路接U1的反相輸入端，U1的同相輸入端通過電阻R2接地，U1的輸出端、U3的同相輸入端通過電阻R5接待測電阻Rx，U3的反相輸入端接其輸出端，U3的輸出端通過R4接U1的同相輸入端，U2的反相輸入端接其輸出端，U2的輸出端通過電阻R3接U1的反相輸入端，U2的同相輸入端接ADS1118的AIN0，ADS1118的SCLK，CS，DOUT/DRDY，DIN接入FPGA進(jìn)行控制；

如圖4所示，所述電容測量電路與電阻測量電路公用三個(gè)型號(hào)為OPA277的放大器U1、U2、U3構(gòu)成的恒流源電路，還包括電壓參考芯片REF5020、比較器TLV3501、模擬開關(guān)TSSA3159，電容采用恒流源實(shí)現(xiàn)了電容容值與充電時(shí)間的線性化關(guān)系；

其中恒流源信號(hào)Io由模擬開關(guān)TSSA3159的NO端輸入，模擬開關(guān)的COM端接待測電容Cx，模擬開關(guān)的IN端接到FPGA，比較器TLV3501的反相端接電壓參考芯片REF5020輸出端，同相端接模擬開關(guān)的COM端，輸出端接到FPGA；通過在FPGA內(nèi)預(yù)置電壓值，并在電容開始充電的時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，當(dāng)電容充電電壓達(dá)到預(yù)置電壓時(shí)，停止計(jì)時(shí)，此時(shí)間即為電容充電時(shí)間。

如圖5所示，所述的LC振蕩電路包括均方根直流轉(zhuǎn)換器AD637，型號(hào)為OPA277的放大器U4、U5，以及AD芯片ADS1118；

正弦信號(hào)由待測電感L1一端輸入，電感L1的另一端通過電容C1接放大器U5同相端，U5反相端接其輸出端，U5輸出端接均方根直流轉(zhuǎn)換器AD637的VIN，均方根直流轉(zhuǎn)換器的Vo，Cav之間并聯(lián)電容C2和C3后與其DIN端相連后再接入放大器U4的同相端，U4的反相端接其輸出端，U4的輸出端接ADS1118的AINO，ADS1118的SCLK，CS，DOUT/DRDY，DIN接入FPGA進(jìn)行控制。

本實(shí)用新型的具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

1.測量電阻：利用Howland恒流源給電阻供電，再通過高精度AD采樣得到電阻兩端電壓值，運(yùn)用歐姆定律計(jì)算出電阻值。為保證在大范圍內(nèi)的測量精度，且滿足AD采樣精度較準(zhǔn)的電壓輸入范圍，要求恒流源電流較小。選取2V參考電壓經(jīng)過分壓后作為恒流源參考電壓，保證電流在0.1mA以下。根據(jù)歐姆定律得出

2.電容測量：利用Howland恒流源對(duì)待測電容進(jìn)行充電，通過測量電容充電到一定電壓時(shí)所需的時(shí)間，計(jì)算出電容的值。根據(jù)Q＝UC可知，由此可得測出充電Δt，即可計(jì)算出電容值。因此采用TLV3501控制電容的充電電壓，比較器的正輸入端與電容一側(cè)相連，負(fù)輸入端接基準(zhǔn)芯片REF5020。單片機(jī)控制繼電器接通電路，電容開始充電，同時(shí)單片機(jī)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)電容充電至2V時(shí)，TLV3501產(chǎn)生一個(gè)上升沿脈沖送入單片機(jī)，單片機(jī)停止計(jì)時(shí)，從而得到充電時(shí)間，算得電容值。

3.電感測量：利用已知電容，將電感接入電路組成LC振蕩電路。利用DDS產(chǎn)生正弦信號(hào)作為輸入，當(dāng)產(chǎn)生諧振時(shí)輸出信號(hào)幅度最大，此時(shí)即可得到振蕩頻率，計(jì)算出電感值。根據(jù)當(dāng)LC回路的信號(hào)頻率恰好為諧振頻率時(shí)輸出電壓幅值最大。因此以DDS產(chǎn)生的正弦信號(hào)為輸入，以掃頻的方式找到輸出電壓最大的頻率值，即為諧振頻率，再根據(jù)公式即可計(jì)算出電感值

本實(shí)用新型所涉及到的方法或軟件均為現(xiàn)有技術(shù)，不屬于本實(shí)用新型的創(chuàng)新內(nèi)容，本實(shí)用新型只對(duì)硬件進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新。