我想，C题国一便是最好的案例。
说到电感电容测试，还真得看他们！
最近他们开源了国一项目，我们来剖析一下！
全文导航（7个部分）
团队先容、题目哀求、题目剖析、设计图、硬件电路设计解释、程序流程图、把稳事变。
团队先容
奖 项：全国一等奖
学 校：东莞理工学院
团 队：老年夕阳红队
作 者：王进涛、吴朝颖、邱志铧
题目哀求
基于 TI 公司的MCU，设计并制作电感及其品质因数Q、电容及其损耗角正切D的丈量装置。
被测元件接入，一键启动后，在规定韶光内自动完成丈量。
丈量装置要供应专用于监测测试频率的旗子暗记输出接口，用于实时监测装置的测试频率，如图 1 所示。
一、哀求
完成电容量及其损耗角正切D的丈量。电容量丈量范围：1nF～100nF，丈量相对偏差的绝对值不大于 5%。电容D值丈量范围：0.005～1，丈量相对偏差的绝对值不大于 5%。在1kHz～100kHz范围内，自定某一固定丈量频率。丈量韶光不大于 1 秒。二、发挥部分
完成电感量及其品质因数Q的丈量。电感量丈量范围：10μH～100μH，丈量相对偏差的绝对值不大于 5%。电感Q值丈量范围：1～200，丈量相对偏差的绝对值不大于 5%。低廉甜头丈量装置的测试频率与自备丈量仪器的同等。丈量韶光不大于5秒。其他。理解了题目的后，就得剖析一下，若何设计才能知足题目哀求呢？
题目剖析
本电感电容丈量装置，以TI的微处理器MSP432E401Y作为主控板。
通过TI主控板掌握AD9834，输出固定频率到达LCR电桥丈量电容值、电感值、D值和Q值。
再用TI板采集处理数据，并且显示在串口屏上。
根据设计任务和哀求可知，须要在固定一个频率的条件下去丈量电容和电感的阻抗和干系参数。
经由考虑，我们确定采取LCR电桥办法去测定电抗元件Z_x中电压U_1与电流I。
利用欧姆定律就可以得到：
Z_X=U_1/I
当Z_x串联了已知电阻R，那么测定了R上压降U_2，就可得到：
Z_X=U_1/I=U_1/(U_2/R)=R(U_1/U_2)
利用硬件开关鉴相（即相敏检波法）将U_1和U_2转换成直流旗子暗记。
末了用TI开拓板进行数据处理，得出元件的复数阻抗，经由公式的换算。可以算出对应电容值、电感值、D值和Q值。
初步剖析结束，我们就得表示在电路设计中了！
设计图（共12张）
整体设计思路
电源事理图
电源PCB图
过零迟滞事理图
过零迟滞PCB图
同比较例事理图
同比较例PCB图
AD9834事理图
AD9834PCB图
lcr事理图1
lcr事理图2
lcr事理图3
lcrPCB图
完成电路设计，我们得搞清楚最紧张的3个电路模块，在个中起到什么浸染？
硬件电路设计解释一、AD9834电路
用MSP432E401Y掌握两路AD9834芯片。
一起作为DDS，产生频率为12khz，幅值为600mv的正弦波，并且通过一个低通滤波器，能够有效滤除高频噪声，使波形更加稳定。
另一起作为开关鉴相，产生和DDS频率和幅值都相同的正弦波旗子暗记。
DDS旗子暗记输入LCR电桥，经由开关鉴相调理后，末了MCU利用ADC采集旗子暗记。
由于鉴相须要两路正交的旗子暗记，所以为方便直策应用两块AD9834共用同一晶振。
二、鉴相器旗子暗记电路
用于鉴相的旗子暗记，通过一个跟随电路，滤除直流分量，便于比较器过零比较，末了经由一个高速比较器，将波形转换成占空比为50%的方波旗子暗记。
跟随电路用OPA197双电源低噪声运放，该运放为双电源供电，把DDS输出和比较器隔开，防止旗子暗记噪声串扰。
比较器电路用TLV3501高速比较器芯片，负输入端用一个二极管钳位，限定负输入的旗子暗记的幅值在-200mv以上。
三、LCR电桥电路
DDS输入后，用一个反向比例器掌握，使旗子暗记输入小于200mv。
利用仿照开关进行量程档位选择，利用由三个运放构成的差分运算放大器丈量元件两边的电压。
再利用一个运放负反馈虚地进行I/V转换。
再利用由三个运放构成的差分运算放大器输出I/V转换后的电压，后面用两级程控放大器掌握前两个差分放大器的输出旗子暗记，使其保持在一个合理的范围之内。
最后进行鉴相输出。
程序流程图
把稳事变LCR事理图中的旗子暗记源滤波电容如果利用DDS就不须要。LCR事理图Zx上的开路电压峰值必须靠近0.2V。LCR事理图中的IV转换，仪表放大，程控增益中的电阻必须利用0.1%的电阻，仪表放大中的减法器电阻要对称。LCR事理图ADC采样前的三个二极管可以短接。LCR的仿照开关的封装须要换成有货的。电路文件开源了，可以无偿分享的，有须要评论区说一声。
参考资料：
[1]https://oshwhub.com/lao-nian-xi-yang-hong-dui/yi-qi-yi-biao
— 完 —
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