diy-LCR电桥之仿真阶段讨论

ddr · 发表于 2012-10-19 09:12:20

本帖最后由 ddr 于 2012-10-20 07:51 编辑

想做100hz 1k 10k 100k 电桥，先从信号源仿真
先上仿真看看可行性欢迎指正。本人做微波无源的，对模电一知半解。
使用移位寄存器和电阻网络产生正弦阶梯波 16阶梯。然后经过滤波产生正弦波，比方波滤波产生正弦波对滤波器压力要低得多。
经过2阶的RC滤波基本正弦波谐波我感觉可以接受了，但是不知道要求是多少。而且可以方便的产生正交的方波。
上图

下图是产生1k 正弦波的 fft

后面我想是使用采样保持然后 AD采集，仿真还在做哈哈。

现在后面直接同步AD采样软件单频点FFT 计算，算法还没有想好不大会，
不过即便仿真不成功可以走成熟的模拟开关正交检波的路线。正交检波比较头疼的是检波完毕后的滤波处理，使用普通AD就要好好的滤波，所以使用双积分AD 还是有很大的优势的。
不过我感觉即便是使用双积分AD 也要控制AD 的采样积分时间正好和正交方波同步比较好。

ddr · 发表于 2012-10-22 16:23:24

本帖最后由 ddr 于 2012-10-22 16:30 编辑

仿真模型做出来了
电桥部分和检波型没什么两样，只是没有了检波器取代为采样保持器。采样保持器做的时候可以用 LF398等。proteus 没有就用运放组成分立的了。
等效同步采样部分使用TIMER1 进行。快速PWM 模式周期为等效采样周期，占空比50%。匹配时下降沿保持数据然后进行2通道采样。
等效采样时所得数据并非是线性相位，需要进行变换。有程序，不难看懂。业余水平，程序写的不咋滴。
关键部分
ISR(TIMER1_COMPB_vect)  // 比较匹配中断B
{
  unsigned int svol;
  unsigned int scur;
  unsigned char tmp;
  // 同步采样电压和电流
  svol=read_ltc1864(ch2);
  scur=read_ltc1864(ch1);
  tmp=tmp_index&(16-1); // 求除以16的余数
  tmp=tmp|(phs_index&(~(16-1)));//
  vol[tmp]=svol;
  cur[tmp]=scur;
  phs_index++;
  phs_index&=(DFT_LEN-1);
  tmp_index+=sh_pram.sim_sample_cycle;
}

使用等效采样方法 100hz 直接进行1.6k hz 采样每周期16点    16:1
               1k    进行3.2k采样，等效后也是16点每周期  16:5
               10k  采样                               16:49
               100k                                                          16:464
这样采样数据都是16点一个周期。然后组成64点进行定点 DFT。计算出实部和虚部。然后。。。。不说了。

总得来说就是仿真还可以但是实际情况不得而知，欢迎讨论，把电路完善后做个实物玩玩看。

上图

电压电流
R I R I
2743.92 1397.52 1371.79 699.15
20欧姆档，测试电阻40欧姆
Rg             Rj
1.999966706 -0.000551631

allen0871 · 发表于 2012-10-22 16:40:47

本帖最后由 allen0871 于 2012-10-22 16:42 编辑

我也是采用R2R方式，信号源100k小意思，关键是自动平衡电桥那不好搞，用那种简单的运放形式压力很大。

ddr · 发表于 2012-10-22 16:49:20

本帖最后由 ddr 于 2012-10-22 16:52 编辑

信号源部分并不是R2R，是使用适当的电阻产生阶梯电压的，这样只用输入倍频方波即可。如果电阻准确可以更精确。如果使用R2R，如果做100k，16采样的话，要准确的写入正弦表用中断 AVR 恐怕够呛。
我想使用op37做电桥部分不知道100k 能否上去。只仿真是看不出来的。

allen0871 · 发表于 2012-10-22 16:56:36

op37肯定不行的，这个放大倍数小于5的话会自激。
我曾换过ad8065要稳定不少，从仿真结果看是可以的，不过实测效果仍然不佳，当档位不对时偶尔自激。

i55x · 发表于 2012-10-22 17:37:37

OP27吧，单增益稳定型的。

90999 · 发表于 2012-10-22 17:47:12

我认为用正弦发生器比较好，你这个谐波太多了。

snoweaglemcu · 发表于 2012-10-22 17:59:51

ne5534，刚刚好的

allen0871 · 发表于 2012-10-22 18:04:28

本帖最后由 allen0871 于 2012-10-22 18:07 编辑

用R2R电阻网络+4阶RC滤波的仿真谐波失真理论值，分别是8bit 和 13bit的，效果应该还不错
8bit                                  13bit THD
1M                               1M 0.2660%
500k  0.152%                        500k 0.0598%
444k  0.224% 333k 0.0818%
400k  0.156% 250k 0.0613%
364k  0.191% 200k 0.0614%
333k  0.112% 167k 0.0509%
250k  0.062% 125k 0.0281%
100k  0.100% 100k 0.0202%
10k 0.100% 80k 0.0170%
         50k 0.0083%
         20k 0.0087%
         10k 0.0036%

allen0871 · 发表于 2012-10-22 18:09:00

op27和ne5534的Ib有点大，貌似对精度有影响

ddr · 发表于 2012-10-23 10:48:16

opa604 感觉不错
LOW DISTORTION: 0.0003% at 1kHz
l LOW NOISE: 10nV/√Hz
l HIGH SLEW RATE: 25V/µs
l WIDE GAIN-BANDWIDTH: 20MHz
l UNITY-GAIN STABLE
l WIDE SUPPLY RANGE: VS = ±4.5 to ±24V
l DRIVES 600Ω LOAD

ddr · 发表于 2012-10-23 10:50:35

adc 想用高分辨率的，想不用程控放大部分。不知道选什么样的合适，tl082 摆幅不高，调整参考电位后容易削顶。

ddr · 发表于 2012-10-24 16:21:55

过路的高手们，请问个问题：使用DFT 方法做LCR 精度是否要比正交检波方法精确度高？
使用上面我的模型进行仿真，使用100k 档位测试 200欧姆阻值还有很高的精确度，此时电压幅度已经非常小了大概5mvp-p。经过AD 后因为AD参考电压是5v，所以折合 5mv 对应于正负 60 的数值。此时仿真的电阻可以精确到200.??, 电抗位e-6次方。

ddr · 发表于 2012-10-27 09:33:10

又沉底了

ghuang2012 · 发表于 2013-10-10 14:29:00

有沉底啦

yuyu87 · 发表于 2013-10-10 14:56:50

请楼主大师指点

PROTEUS中如何做出层级关系的那种图？
比如你的那个频率合成阶梯波产生正弦波模块，可以直接点右键，跳转到子模块中，
如何做出那种效果呢？

真心求指点，，，，

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