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简易电阻、电容、电感测量仪

简易电阻、电容和电感测试仪的设计

一、任务

设计并制作一个简易电阻、电容和电感测试仪系统，包括测量、控制与显示三部分。其中测量电路包括：被测电阻，被测电容，被测电感，其中包括模拟快关、整形、分频等部分；显示电路包括：二极管的显示、数字显示；控制电路括：按键的选择测量电路与单片机的控制部分。

二、要求

1、基本要求

（1）测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。

（2）测量精度：±5% 。

（3）制作4位数码管显示器，显示测量数值。

示意框图

2．发挥部分

（1）扩大测量范围；

（2）提高测量精度；

（3）测量量程自动转化。

3 评分标准

项目得分

基本要求设计与总结报告：方案设计与论证、理论

50 计算与分析、电路图，测试方法与数据

结果分析

实际完成情况50

发挥部分完成第（1）项9 完成第（2）项9 完成第（3）项12 特色与创新20

摘要：

本文先对设计功能及要求进行了阐述，然后提出要完成该功能的设计方案，最后综合考虑之后选定方法，再对电阻，电容，电感的测量电路进行设计。本设计是利用单片机来实现测试的，其中电阻和电容是采用555多谐振荡电路产生的，而电感则是根据电容三点式产生的，从而实现各个参数的测量。在电阻的测量电路中，我们把它分为两档来进行测量，并用单片机来驱动继电器以实现，这样，一方面测量精度较高，另一方面便于使仪表实现智能、自动化。

关键词：单片机 555多谐振荡电容三点式继电器

In this article, the function and the requirement of design were introduced, and then puts forward to want to complete the function, the design of the last comprehensive consideration selection methods, and then a resistor, capacitor, inductor measurement circuit design. This design is to realize the test using single chip computer, of which the resistor and capacitor is used more than 555 resonance swing circuitry, and inductance is produced according to the capacitance SanDianShi, so as to realize the measurement of each parameter. In the resistance and capacitance measurement circuit, we put it into two files to make the measurement, and single chip microcomputer to drive the relay to realize, so that, on the one hand, has high accuracy, on the other hand to make intelligent instrument and automation.

Key words: more than 555 single chip microcomputer chip oscillation capacitance SanDianShi relay

一、系统方案论证

1.1 电阻测试模块电路

方案一:电阻分压法。如下图：

电阻分压电路

将待测电阻Rx 和基准电阻R 串联在电路中。由于电阻分压的作用，当串联到电路上的电阻Rx 的值不同时其Rx 上分的压降也不同。通过测量上Vx 便可求得Rx 。 )(X X X V VCC R V R -=

该方案原理简单，理论上只要参考电阻精确，就可以测量任何阻值的电阻，但实际上由于AD 的分辨率有限，当待测电阻的很大或是很小时就很难测出Rx 上的压降Vx ，从而使测量范围缩小，要提高测量范围和精度就需要对电阻分档测试和提高AD 的分辨率。这无疑会增加系统的复杂性和成本。

方案二：利用RC 充电原理，根据电路原理电容充电的时间常数τ=RC 。通过选择适当的参考电容，通过测量充电到一个固定电压时所需的时间即可以测量出相应的电阻阻值。此方案中当电阻值过小时，充电时间很短，普通的微处理器难以测量，同时通过实际测试发现当电阻太大时充电时间和电阻的大小线性度变差，这将导致测量误差增大。这些因素导致电阻测量范围较窄。

方案三：利用RC 和555定时器组成的多谐振荡电路，通过测量输出振荡频率的大小即可求得电阻的大小，如果固定电阻值，该方案硬件电路实现简单，通过选择合适的电容值即可获得适当的频率范围，同时输出波形为TTL 电平的方波信号所以不需要再对信号做电平变换。即可直接供数字电路处理。

综上所述，本设计采用方案三，用低廉的NE555构建RC 多谐振荡电路来设计电路。

1.2 电容测试模块

方案一：同电阻测试方案二，利用RC 充电原理，通过测量充电时间来测量

电容大小。此方案下测量大电容较准，但在电容容量较小时，电容在极短的时间内就能充满，即充电时间较短，所以很难测准。

方案二：同样利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，通过测量输出振荡频率的大小即可求得电容的大小，如果固定电阻值，该方案硬件电路实现简单，能测出较宽的电容范围，完全满足题目的要求。同时输出波形为TTL电平的方波信号所以不需要再对信号做电平变换。即可直接输入单片机处理。

综上所述，本设计采用方案二，用低廉的NE555构建RC多谐振荡电路。

1.3电感测试模块

方案一:采用平衡电桥法测量电感。将待测电感和已知标准电阻电容组成电桥，通过单片机控制调节电阻参数使电桥平衡，此时，电感的大小由电阻和电桥的本征频率即可求得，该方案测量精准，同时可以测量电容和电阻的大小，但其电路电路复杂，实现起来较为困难。

方案二:采用LC配合三极管组成三点式震荡振荡电路，通过测输出频率大小的方法来实现对电感值测量。该方案成本最低，但其输出波形为正弦波，需要将其波形整形后才能交给处理器处理，成本稍微高了。

方案三：用555定时器和被测电感利用电感储能以及充放原理构成多谐振荡器，通过测频率值确定被测电感的值。该方案电路结构简单，输出波形为TTL 电平的方波信号，简单分频后可获得较为理想的测试频率范围，方便单片机精确测量。

综上所述，原本采用方案三设计，由于误差太大，所以我们最终采用了方案二的三点式震荡振荡电路，把输出的正弦波整形后再交给处理器来处理。

1.4 频率测量

方案一：直接测频法。在确定的闸门时间内，利用计数器记录待测信号通过的周期数，从而计算出待测信号的频率。此方案对低频信号的测量精度很低，较适合于高频信号的测量。

方案二：测周法。以待测信号为门限，记录在此门限内的高频标准时钟的数量，从而计算出待测信号的频率。但被测信号频率过高时，由于测量时间不足存在测量精度不够的问题。此方案适合于低频信号的测量。

方案三：等精度测量法。其精确门限由被测信号和预控门共同控制。测量精

F 0

F 0 F 0

频率

ADDR

度与被测信号的频率无关，只与基准信号的频率和稳定度有关，因此可以保证在整个测量频段内测量精度不变。但此方案的实现需要FPGA 等专门的芯片配合单片机才能实现精确的测量，系统较为复杂，成本较高。综上所述，本设计采用直接测频法。

1.5 系统方案概述

本设计将电阻、电容和电感测量模块产生的不同频率的方波信号经整形和分频电路分别送至通道选择模块，根据测试的元件类型，单片机通过按键的输入选择相应的测试电路，并自动检测出待测元件的值所对应的频率范围，控制通道选择模块选通相应的输入通道，来自动选择分频的倍数，实现对元件测量的自动换挡。同时单片机通过一定的计算后向液晶发出测量结果并在液晶上显示出测量元件的类型和测量值。系统设计总框图如下图所示。

图1：系统设计总框图

二、理论分析与计算

2.1 电阻和电容测量理论分析

本设计中电阻、电容测量是由555定时器和R1、R2、C1组成多谐振荡电路。电路振荡产生的频率由R1、R2、C1确定。其公式如下：电容C1的充电所需的时间，即脉冲维持时间：

2ln )(1x 11C R R t +=

待测

电容

RC 振

荡电

RC 振荡电路

电容三点震荡

待测

电感待测电阻

模拟开关 4052

MSP430 单片机

通道选择开关

L C D 显示

整形电路量程切换

放电所用时间，即脉冲低电平时间：

ln 12C R t x =

所以脉冲周期时间为：

)2(2ln 1121z R R C t t t +?=+=

输出脉冲频率为： )2(2ln 1

11x R R C f +?=

R X =1/[2(ln2)C 1F]-1/2R 1

所以只要已知R1、R X 、C1中的其中两项的参数再通过单片机测出振荡频率的大小就可以计算出剩下第三项的参数。本设计中通过固定R1和C1的参数将待测量的电阻作为R2接入电路中的方法来测量电阻，通过固定R1和R2的参数将待测量的电容作为C1接入电路中的方法来测量电容。

电阻测量共分为两档选择合适的C 和R 的值，使震荡频率在10Hz ——50KHz 这一段单片机计数范围内，同时不使电阻功耗不过高，第一量程选RA=1K,C=1uf;第二量程RA=20k,C=10nf 。这样在第一个量程中：R X =100欧时（下限）

F=1/[(ln2)C(R1+2*R X )]=1.443/[1*10-6*(1000+200)]=1202.5hz

第二档中R X =10M 时（上限）

F=1/[(ln2)C(R1+2*R X )]=1.443/[1*10-8*(20000+10000000)]=14.4 hz

经测量第一档选择测量范围为100—20k;第二档测量范围为20K —10M 。

量程自动切换原理：通过单片机显示屏提示，通过按键选择测量电阻档数，在通过测量频率计算出待测电阻值。

2.2电容测量理论分析

本设计中电容测量是由555定时器和R1、R2、C X 组成多谐振荡电路。电路振荡产生的频率由R1、R2、C1确定。其公式如下：

取R1=R2=100K, 震荡频率为

1x 2ln 31

R C f ?=

C X =1/ [3ln2FR 1]

对于C=100pF 频率为 f=1/[3*ln2*C X *R]=48.1Khz 对于C=100nF 频率为 f=1/[3*ln2*C X *R]=48.1hz

频率在单片机可测范围内。所以可通过单片机显示提醒选择测量电容。

2.3 电感测量理论分析

电感的测量是采用电容三点式振荡电路来实现的。三点式电路是指：LC回路中与发射极相连的两个电抗元件必须是同性质的，另外一个电抗元件必须为异性质的，而与发射极相连的两个电抗元件同为电容时的三点式电路，成为电容三点式电路。

得出：即：

其中C=(C1*C2)/(C1+C2) C1和C2均取100nf对于10uh的电感有

F=1/[2*3.1415*sqt(10-5*0.5*10-7)]=225.07KHz

对于10MH

F=1/[2*3.1415*sqt(10-2*0.5*10-7)]=7.12KHz

采用msp430单片机可以测量这一频率范围内的值，经整形电路后无需分频可直接送入单片

机进行处理。

整形电路由双电压比较器LM393集成电路。LM393是高增益,宽频带器件，其整形频

率隔高达1M。整形电路采用加一偏置2.5v电压的电压比较器。在输入端加一隔直电

容，将前级震荡中的直成分滤除，可以有效对输出波形整形。

三、硬件电路测量

3.1 电阻测量的电路图

图2电阻测量电路

3.2 电容测量的电路图

图3：电容测量电路图3.3电感部分

3.3.1 测量电路图

图4：电容震荡电路3.3.2 整形部分

图5：整形电路

3.4 继电器的制作

3.4.1继电器的工作原理

当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。它是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

所以，在电阻测量电路的分档时，我们都采用单片机提醒通过按键选择来驱动继电器进行自动换挡，以实现自动化

3.4.2 继电器的设计

其中，二极管是对其有保护作用，三极管有放大电流的作用。在具体电路中，继电器是1伏和3伏换挡，这个我们是用单片机来实现的，以实现其自动化。继电器驱动电路

图6：继电器驱动电路

3.5 模拟开关

3.5.1 CD4052基本原理

CD4052是一个差分4通道数字控制模拟开关，有A、B两个二进制控制输入端和

INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰峰值至20V的模拟信号。例如，若V DD=+5V，VSS=0，VEE=-13.5V，则0～5V的数字信号可控制-13.5～4.5V的模拟信号，这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关，当INH输入端=“1”时，所有通道截止。二位二进制输入信号选通4对通道中的一通道，可连接该输入至输出

图7：CD4052各引脚分布图

3.5.2 引脚功能说明

表1 CD4052引脚功能说明表

CD4052引脚功能说明

引脚号符号功能

1 2 4 5 IN/OUT Y 通道输入/输出端

11 12 14 15 IN/OUT X 通道输入/输出端

9 10 A B 地址端

3 OUT/IN Y 公共输出/输入端

13 OUT/IN X 公共输出/输入端

6 INH 禁止端

7 VEE 模拟信号接地端

8 Vss 数字信号接地端

16 VDD 电源+

3.5.3 真值表

CD4052是一个双4选一的多路模拟选择开关，其使用真值表如表2所示

表2 CD4052 真值表

3.5.4 电路图的实际接法类似于下面图形

图8 CD4052接口图

3.6 按键部分

3.6.1按键和二极管分别表示不同类别的测量，如下表3所示：

表3 按键通道选择

按键二极管对应测试项

KEY1 L1 测试低电阻

KEY2 L2 测试高电阻

KEY3 L3 测试C

KEY4 L3 测试L

3.6.2 按键电路图的设计

图9按键电路

四、程序设计部分

本设计的控制器为MSP430F149，其主要任务是选择测量元件的种类，为测量电路，控制继电器和模拟开关实现测量时的自动换挡，同时测量频率计算出对应元件的值，并控制

LCD12864显示测量元件的类型以及相应的测量值。软件流程图如下：

单片机时钟初始化

扫描按键变量keyval

定时计数器初始化

LCD12864液晶初始化

1 3

1 2

检测标志位flag

闸门法捕获脉冲上升沿

计算低电阻量刷新显示数据同时将flag 置0

计算高电阻量刷新显示数据同时将flag 置0 计算电容量刷新显示数据同时将flag 置0

计算电感量刷新显示数据

开始

低电阻测量

高电阻测量

电容测量

电感测量

写液晶12864

按键程序流程图：频率测量流程图：

图10 软件程序流程图

开始

延时10ms

将按键值赋给

keyval

返回主程序

检测按键是否按下

开始

初始化CAP ，设定捕获时间

开中断

捕获标志是否为1

清零捕捉标志

保存当前捕获脉冲个数

是否发生再

次捕获

计算在设定的时间内捕获的脉冲数，计算出

调用显示子程序

否

中断入口

判断是否

为捕获中

标志置位

中断返回

否

是

软件编写总结：本程序使用了两个捕获脉冲频率的中断服务程序，一个低频率捕获范围为1Hz到19KHz，第二个是16Hz到1MHz。电感的振荡频率都比较高，最高的超过了260K 欧姆，所以捕获频率时选择了第二个中断程序。而在电容测量中，低电容的振荡频率比较高，最高的超过了3KHz，所以为了提高测量精度和扩大测量范围，计算电容时，程序中又嵌套了一个捕获频率的中断程序。电阻的振荡频率都未超过16KHz所以只用一个低频捕获的中断程序即可，电阻测量分了两个档位，由于低电阻和高电阻的两档的振荡频率有很多交叉之处，所以我们通过外部按键来实现两个测量量程的切换。

五、数据展示

5.1测试使用的仪器设备

测试使用的仪器设备如表4所示

表4 测试使用的仪器设备

序号名称、型号、规格数量备注

1 RLC电桥测量仪 1 测量精度高

2 数字示波器 1 查看输出波形5.2测试方法

根据设计设计搭好好电路通过通过拨码选择给个部分模块供电，再测量前用电桥测量仪测出所需测量电阻电容与电感的实际值，再根据单片机提示选择选择所需测量器件。测量顺序按电阻，电容，电感的顺序。器件按由小到大依次测量，再根据单片机实测值与电桥测量仪所测值计算出测量误差。

5.3.1 电阻测量数据

标称电容标称电

阻

待测电

阻

单片机测量误差100%

第一档

0.000001 994 99.78 100.76 0.982160754

0.000001 994 199.2 196.08 -1.56626506

0.000001 994 299.4 296.72 -0.89512358

0.000001 994 3000 3022.51 0.750333333

0.000001 994 17865 18489.84 3.497565071

0.000001 994 19890 20723.58 4.190950226 第二档

0.00000001 19840 21650 21860 0.969976905 0.00000001 19840 90650 91130 0.529509101 0.00000001 19840 148410 149350 0.6333805 0.00000001 19840 995000 1020790 2.591959799 0.00000001 19840 9600000 9873640 2.850416667

5.3.2 电容测量数据

标称电阻R1 欧标称电阻

R2 欧

电阻R=

R1+2*R2

欧

测量电容电桥

单片机测量nf

测量误

差%

99314 100700 300714 0.0968 0.09556 -1.28099 99314 100700 300714 0.2298 0.22806 -0.75718 99314 100700 300714 0.506 0.48766 -3.62451 99314 100700 300714 0.892 0.87386 -2.03363 99314 100700 300714 9.77 9.63 -1.43296 99314 100700 300714 100.64 99.97 -0.66574 99314 100700 300714 210.5 218.11 3.615202

5.3.3 电感测量数据

电容C1测量值(F) 电容C2测量

值(F)

电容

C=C1*C2/(C1+C2)

电感实测值

单片机读数

电感

误差100%

9.9E-08 0.000000099 4.95E-08 0.0000114 0.00001161 1.842105263 9.9E-08 0.000000099 4.95E-08 0.0000416 0.00004 -3.846153846 9.9E-08 0.000000099 4.95E-08 0.000141 0.00013963 -0.971631206 9.9E-08 0.000000099 4.95E-08 0.0002192 0.00021708 -0.967153285 9.9E-08 0.000000099 4.95E-08 0.0102 0.01023831 0.375588235 9.9E-08 0.000000099 4.95E-08 0.001021 0.00103031 0.911851126 9.9E-08 0.000000099 4.95E-08 0.015846 0.01585703 0.069607472 5.4 测试结果分析

5.4．1电阻、电容测试结果分析

电阻测量共分两档，大电阻测量范围为20K-10M,测量误差均在3%之内，小电阻测量

范围在：100-20k,测量误差均在5%之内。

电容仅为一档：由上表可的实测范围为：100PF-220NF。误差均在5%之内误差分析：因为RC震荡频率稳定度可达0.001，单片机测测频率最多一个脉冲误差，

所以单片机的误差在1%以下。

电阻测量中因为R1+2*R X=1/[(ln2)CF]

所以2*△R X=△F/[(ln2)CF2]- △C/[(ln2)C2F]

|△R

X /(R1+2*R

)|= |△F/F|+| △C/C|

因为|△F/F|很小远小于仪表所需的精度要求，可以忽略不计，这样电阻的测量精度取决于电容的稳定性，电路中采用稳定性较好的独石电容。

电容测量中电阻测量中因为C X=1/[(ln2) (R1+2*R2)F]记R=(R1+2*R2)

△C

X /C

=|△F/F|+| △R/R|

因为|△F/F|很小远小于仪表所需的精度要求，可以忽略不计，这样电容的测量精度取决于电阻的稳定性。

在实际电路中由于受所焊接的标称电阻和标称电容值的偏差导致频率与理论存在偏差，此外电源不稳定都将引起震荡波形不稳定，最终导致测量频率测不准。

5.4．2电感测试结果分析

由测量结果可得实际测量范围为:11.4uH-15.8mH，测量精度均在4%之内

测量误差分析:| △L X/L|=|△F/F|+|△C/C|电感的精度主要取决于电容的稳定性，从理论上看只要|△C/C|小于1%

电感的|△L X/L|也能达到相应精度要求，在电路中采用稳定性较好的独石电容。

六、小结

这次仪器仪表设计中，在设计测量电阻与电容电路的时候，我们用了555多谐振荡电路来完成，而电感的设计中，我们运用的是电容三点式电路来完成的，在这之中，由于测大电阻的时候效果不理想，所以我们分了两个档来实现，其中用继电器来实现档位的自动转换；三种频率的选择是通过模拟开关CD4052来实现的。其中，也有很多不足，比如在电阻的参数设定的时候我们没有考虑到换挡之后频率会出现交叉，导致未能实现电阻量程的自动转换。

通过这个仪表的设计，我们体会到了细心、认真的重要性，更深深的认识到软件和硬件相结合的重要性，这也为我们指明了未来努力的方向；同时，也积累了很多有用的经验教训，比如在焊电路的时候一定要认真细心，不然容易产生短接、虚焊等不良现象，等出现问题再来检查的时候就很困难了。

七、参考文献

《电子设计从零开始》主编：杨欣、王玉凤、刘湘黔等清华大学出版社

《模拟电子技术基础》（第四版）主编：童诗白、华成英高等教育出版社

《数字电子技术基础》（第五版）主编:阎石高等教育出版社

《MSP430单片机C程序设计与实践》主编：曹磊北京航天航空大学出版社

八、附录：

1 总体实物图

指导教师评语：

评分等级：

评阅教师：

年月日

简易电阻、电容和电感测试仪设计说明

课程设计任务书学生：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 简易电阻、电容和电感测试仪设计初始条件： LM317 LM337 NE555 NE5532 STC89C52 TLC549 ICL7660 1602液晶要求完成的主要任务: 1、测量围：电阻 100Ω-1MΩ；电容 100pF-10000pF；电感 100μH-10mH。 2、测量精度：5%。 3、制作1602液晶显示器，显示测量数值，并用发光二级管分别指示所测元件的类别。时间安排：指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：__________ 年月日

目录摘要 (3) ABSTRACT (4) 1、绪论 (5) 2、电路方案的比较与论证 (5) 2.1电阻测量方案 (5) 2.2电容测量方案 (7) 2.3电感测量方案 (8) 3、核心元器件介绍 (10) 3.1LM317的介绍 (10) 3.2LM337的介绍 (11) 3.3NE555的介绍 (11) 3.4NE5532的介绍 (13) 3.5STC89C52的介绍 (14) 3.6TLC549的介绍 (16) 3.7ICL7660的介绍 (17) 3.81602液晶的介绍 (18) 4、单元电路设计 (20) 4.1直流稳压电源电路的设计 (21) 4.2电源显示电路的设计 (21) 4.3电阻测量电路的设计 (22) 4.4电容测量电路的设计 (23) 4.5电感测量电路的设计 (24) 4.6电阻、电容、电感显示电路的设计 (25) 5、程序设计 (26) 5.1中断程序流程图 (26) 5.2主程序流程图 (27) 6、仿真结果 (27) 6.1电阻测量电路仿真 (27) 6.2电容测量电路仿真 (28) 6.3电感测量电路仿真 (28) 7、调试过程 (29) 7.1电阻、电容和电感测量电路调试 (29) 7.2液晶显示电路调试 (29) 8、实验数据记录 (30)

简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计

简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计报告摘要：本系统利用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149和ICL8038精密函数发生器实现对电阻、电容和电感参数的测量。本系统以自制电源作为LRC数字电桥和各个主要控制芯片的输入电源，并采用ICL8038芯片产生高精度的正弦波信号流经待测的电阻、电容或者电感和标准电阻的串联电路，通过测量电阻、电容或者电感和标准电阻各自的电压，利用电压比例计算的方法推算出电阻值、电容值或者电感值。利用MSP430F149单片机控制测量和计算结果，运用自校准电路提高测量精度，同时用差压法，消除了电源波动对结果的影响。测量结果采用12864液晶模块实时显示。实验测试结果表明，本系统性能稳定，测量精度高。关键词：LRC 数字电桥、电压比例法、液晶模块、MSP430F149、电阻电容电感测量一、设计内容及功能 1.1设计内容设计并制作一台简易数字式电阻、电容和电感参数测量仪，由测量对象、测量仪、LCD 显示和自制电源组成，系统模块划分如下图所示：测量对象 LCD显示电阻/电容/电感简易的数字电阻、电容和电感测量仪自制电源 1.2 具体要求 1. 测量范围（1）基本测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。（2）发挥测量范围：电阻10Ω～10MΩ；电容50pF～10μF；电感50μH～1H。 2. 测量精度（1）基本测量精度：电阻±5% ；电容±10% ；电感±5% 。（2）发挥测量精度：电阻±2% ；电容±8% ；电感±8% 。 3. 利用128*64液晶显示器，显示测量数值、类型和单位。 4. 自制电源 5. 使用按键来设置测量的种类和单位 1.3系统功能 1. 基本完成以上具体要求 2. 使用三个按键分别控制R、C、L的测试 3. 采用液晶显示器显示测量结果二、系统方案设计与选择电阻、电容、电感测试仪的设计目前有多种方案可以实现，例如、使用可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。在设计前本文对各种方案进行了比较：

隔离-电阻-电容-电感测试原理

三：测试原理 3.1隔离技术（GUARDING) 隔离技术是ict有别于万用表，是ＩＣＴ特有的一种技术．因电路板上的元器件都是串并联在一起的，直接测试会因周边零件的影响而造成测试数值不准确，故在ICT里面有一种非常重要的技术，它就是隔离技术，通过隔离来屏蔽其他零件的影响。如图所示： D 隔离是利用运算放大器的“虚断”和“虚短”原理使C点的电位保持和B点基本等同接地，电压为0V。隔离一般为分二种：隔离ＶＣＣ与地。一般电阻测试都是隔离ＶＣＣ，电容测试隔离地（ＧＮＤ）隔离点（Ｇ点）的设置一般在３个以下，三个以上的隔离点使用效果也不太。 3.2电阻测试原理 3.2.1 电阻器的分类电阻器有不同的分类方法。按材料分，有碳膜电阻、水泥电阻、金属膜电阻和线绕电阻等不同类型；按功率分，有 1/2W、 1/4W、 1/8W、1/16W 、1W、2W等额定功率的电阻；按电阻值的精确度分，有精确度为± 5%、± 10%、± 20%等的普通电阻，还有精确度为± 0.1%、± 0.2%、± 0.5%、± l%和± 2%等的精密电阻。电阻的类别可以通过外观的标记识别。电阻器的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻，可变电阻，特种电阻。在电子产品中，以固定电阻应用最多。而固定电阻以其制造材料又可分为好多类，但常用、常见的有RT型碳膜电阻、RJ型金属膜电阻、RX型线绕电阻，还有近年来开始广泛应用的片状电阻。型号命名很有规律，第一个字母R代表电阻；第二个字母的意义是：T－碳膜，J－金属，X－线绕，这些

符号是汉语拼音的第一个字母。在国产老式的电子产品中，常可以看到外表涂覆绿漆的电阻，那就是RT型的。而红颜色的电阻，是RJ型的。一般老式电子产品中，以绿色的电阻居多。为什么呢？这涉及到产品成本的问题，因为金属膜电阻虽然精度高、温度特性好，但制造成本也高，而碳膜电阻特别价廉，而且能满足民用产品要求。电阻器当然也有功率之分。常见的是1/8瓦的“色环碳膜电阻”，它是电子产品和电子制作中用的最多的。当然在一些微型产品中，会用到1/16瓦的电阻，它的个头小多了。再者就是微型片状电阻，它是贴片元件家族的一员，以前多见于进口微型产品中，现在电子爱好者也可以买到了国产产品用来制作小型电子装置。 1、线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。 2、薄膜电阻器：碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。 3、实心电阻器：无机合成实心碳质电阻器、有机合成实心碳质电阻器。 4、敏感电阻器：压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器。 3.2.2 固定电流源(Constant Current)模式C2 f! r' H' r; \: ` 对于不同的电阻值,ICT本身会自动限制一个适当的固定电流源做为测试的信号源使用,如此才不会因使用都的选择不当,因而产生过高的电压而烧坏被测试元件,故其测试方式为:提供一个适当的固定电流源I,流经被测电阻R,再于被测电阻R两端,测量出Vr,由于Vr及I已知,利用Vr=IR公式,即可得知被测电阻R值,如图： y2 A( K1 Q3 R9 k5 z $ S4 U8 S( b2 n! Z9 ~ : R2 a+ m. F9 j3 t 3.2.3低固定电流源(Low Constant Current)模式

电阻、电容、电感的高频等效电路

电阻是PCB中最广泛使用的元件，常用的电阻有碳质、绕线和薄膜片状电阻等几种，绕线电阻由于引线电感过大不适于高速的高频电路应用，在高速的高频电路中多用薄膜片状电阻，但它同样存在隐藏的射频特性。如图所示为标称值为R 的电阻的高频等效电路。在如图所示中，L为两个金属引脚的电感；电容Ca为电阻内部的寄生电容；Cb 为两个金属引脚间的寄生电容（可忽略）。电阻最容易忽视的两个方面就是封装尺寸和内部寄生电容，封装不同，其寄生参数也不同。一般说来，较小的“SMD”封装的寄生参数较小，比如0603的封装比1206的封装更适合于高速的高频电路。由介质隔开的两导体构成电容。一个理想电容器的容抗为1/(j ω C), 电容器的容抗与频率的关系如图（b）虚线所示, 其中f 为工作频率,ω =2πf 。一个实际电容 C 的高频等效电路如图(a) 所示, 其中Rc 为损耗电阻，Lc 为引线电感。容抗与频率的关系如图（b）实线所示, 其中f为工作频率,ω =2πf 。图电容器的高频等效电路 (a) 电容器的等效电路; （b ）电容器的阻抗特性具有电感性质的元件称为电感器，简称电感，用L表示。电感在电路中也是一个储能元件，电感量的单位是享利(H)。常用单位有毫享(mH)和微享(μH)。实际电感器由于线圈存在直流电阻，使电感器消耗一定的能量，这种能量损耗称为电感器的电阻损耗，此时电感器的等效电路如下图所示。其中R的下标P表示并联；S表示

串联；L表示电感的等效电阻。实际电感器还存在分布电容，当电感器工作在低频时，分布电容可忽略。但工作在高频时就必须考虑其影响，高频时电感器的等效电路如下图所示。

电阻、电感和电容的等效电路

2. 电阻、电感和电容的等效电路　实际的电阻、电感和电容元件，不可能是理想的，存在着寄生电容、寄生电感和损耗。下图是考虑了各种因素后，实际电阻R、电感L、电容C元件的等效电路　图2-17 电阻R、电感L、电容C元件的等效电路 (1) 电阻　同一个电阻元件在通以直流和交流电时测得的电阻值是不相同的。在高频交流下，须考虑电阻元件的引线电感L0和分布电容C0的影响，其等效电路如图2-17(a)所示，图中R为理想电阻。由图可知此元件在频率f 下的等效阻抗为 (2-53) 上式中ω＝2πf， Re和Xe分别为等效电阻分量和电抗分量，且 (2-54) 从上式可知Re除与f有关外，还与L0、C0有关。这表明当L0、C0不可忽略时，在交流下测此电阻元件的电阻值，得到的将是Re而非R值。(2) 电感　电感元件除电感L外，也总是有损耗电阻RL和分布电容CL。一般情况下RL和CL的影响很小。电感元件接于直流并达到稳态时，可视为电阻；若接于低频交流电路则可视为理想电感L和损耗电阻RL的串联；在高频时其等效电路如图2-17(b)所示。比较图2-17(a)和图2-17(b)可知二者实际上是相同的，电感元件的高频等效阻抗可参照式(2-53)来确定，

(2-55) 式中 Re和Le分别为电感元件的等效电阻和等效电感。从上式知当CL甚小时或RL、CL和ω都不大时，Le才会等于L或接近等于L。　 (3) 电容　在交流下电容元件总有一定介质损耗，此外其引线也有一定电阻Rn和分布电感Ln，因此电容元件等效电路如图2-17(c)所示。图中C是元件的固有电容，Rc是介质损耗的等效电阻。等效阻抗为 (2-56) 式中Re和Ce分别为电容元件的等效电阻和等效电容，由于一般介质损耗甚小可忽略(即Rc→∞)，Ce可表示为 (2-57) 。从上述讨论中可以看出，在交流下测量R、L、C，实际所测的都是等效值Re、Le、Ce；由于电阻、电容和电感的实际阻抗随环境以及工作频率的变化而变，因此，在阻抗测量中应尽量按实际工作条件(尤其是工作频率)进行，否则，测得的结果将会有很大的误差，甚至是错误的结果。

基于单片机电阻电容电感测试仪

1 前言 1.1 设计的背景及意义目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电阻，电容，电感的大小。因此，设计可靠，安全，便捷的电阻，电容，电感测试仪具有极大的现实必要性。通常情况下，电路参数的数字化测量是把被测参数传换成直流电压或频率后进行测量。电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。因为测量电阻，电容，电感方法多并具有一定的复杂性，所以本次设计是在参考555振荡器基础上拟定的一套自己的设计方案。是尝试用555振荡器将被测参数转化为频率，这里我们将RLC的测量电路产生的频率送入AT89C52的计数端端，通过定时并且计数可以计算出被测频率再通过该频率计算出各个参数。 1.2 电阻、电容、电感测试仪的发展历史及研究现状当今电子测试领域，电阻，电容和电感的测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。电阻、电容和电感测试发展已经很久，方法众多，常用测量方法如下。电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。在我国1997年05月21日中国航空工业总公司研究出一种电阻、电容、电感在线测量方法及装置等电位隔离方法，用于对在线的电阻、电容、电感元件实行等电位隔离，其特征在于，(1>将一个运算放大器的输出端与其反相输入端直接连接，形成一个电压跟

纯电阻电感电容电路

课题4－2纯电阻电路课型新课授课班级授课时数 1 教学目标 1．掌握纯电阻电路中电流与电压的数量关系及相位关系； 2．理解纯电阻电路的功率； 3．会分析纯电阻电路的电流与电压的关系； 4．会分析计算纯电阻电路的相关物理量。教学重点1．纯电阻电路的电压、电流的大小和相位关系。2．纯电阻电路瞬时功率、有功功率、无功功率的计算。教学难点纯电阻电路瞬时功率、有功功率、无功功率的计算。教学后记 1.提出问题，引导学生思考电方面知识，引起兴趣。 2.结合前面学过的知识，让学生自主探究，让他们由“机械接受”向“主动探究”发展，从而落实了新课程理念：突出以学生为主体，让学生在活动中发展。 3.总结结论，引导学生自己得出结论，养成良好的自主学习能力。

引入新课【复习提问】 1、正弦交流电的三要素是什么？ 2、正弦交流电有哪些方法表示？【课题引入】：我们在是日常生活中用到的白炽灯、电炉、电烙铁等都属于电阻性负载，它们与交流电源联接组成纯电阻电路，那么它们在交流电路中工作时，电压和电流间的关系是否也符合欧姆定律呢？纯电阻电路的定义只有交流电源和纯电阻元件组成的电路叫做纯电阻电路。第一节纯电阻电路一、电路 1．纯电阻电路：交流电路中若只有电阻，这种电路叫纯电阻电路。如含有白炽灯、电炉、电烙铁等的电路。 2．电阻元件对交流电的阻碍作用，单位Ω 二、电流与电压间的关系 1．大小关系电阻与电压、电流的瞬时值之间的关系服从欧姆定律。设在纯电阻电路中，加在电阻R上的交流电压u = U m sin ω t,则通过电阻R的电流的瞬时值为： i = R u = R t Uω sin m = I m sin ω t I m = R U m I = 2 m I = R U 2 m= R U I = R U ：纯电阻电路中欧姆定律的表达式，式中：U、I为交流电路中电压、电流的有效值。这说明，正弦交流电压和电流的最大值、有效值之间也满足欧姆定律。 2．相位关系（1）在纯电阻电路中，电压、电流同相。（2）表示：电阻的两端电压u 与通过它的电流i 同相，其波形图和相量图如图1所示。

简易电阻、电容、电感测量仪_图文.

简易电阻、电容和电感测试仪的设计一、任务设计并制作一个简易电阻、电容和电感测试仪系统，包括测量、控制与显示三部分。其中测量电路包括：被测电阻，被测电容，被测电感，其中包括模拟快关、整形、分频等部分；显示电路包括：二极管的显示、数字显示；控制电路括：按键的选择测量电路与单片机的控制部分。二、要求 1、基本要求（1）测量范围：电阻100Ω～1M Ω；电容100pF ～10000pF ；电感100μH ～10mH 。（2）测量精度：±5% 。（3）制作4 位数码管显示器，显示测量数值。示意框图 2．发挥部分（1）扩大测量范围；（2）提高测量精度；

（3）测量量程自动转化。 3 评分标准摘要：本文先对设计功能及要求进行了阐述，然后提出要完成该功能的设计方案，最后综合考虑之后选定方法，再对电阻，电容，电感的测量电路进行设计。本设计是利用单片机来实现测试的，其中电阻和电容是采用555多谐振荡电路产生的，而电感则是根据电容三点式产生的，从而实现各个参数的测量。在电阻的测量电路中，我们把它分为两档来进行测量，并用单片机来驱动继电器以实现，这样，一方面测量精度较高，另一方面便于使仪表实现智能、自动化。关键词：单片机 555多谐振荡电容三点式继电器 In this article, the function and the requirement of design were introduced, and then puts forward to want to complete the function, the design of the last comprehensive consideration selection methods, and then a resistor, capacitor, inductor measurement circuit design. This design is to realize the test using single chip computer, of which the resistor and capacitor is used more than 555 resonance swing circuitry, and inductance is produced according to the capacitance SanDianShi, so as to realize the measurement of each parameter. In the resistance and capacitance measurement circuit, we put it into two

简易电阻电容电感测量

简易的测量电阻电容电感摘要：本设计是一个电阻电感电容的简易测量装置，主要由模拟测量和1602液晶显示两部分组成，其中电阻和电容电感的测量都是通过构造电路产生一定频率的波形，再通过单片机读取频率，经过程序处理转化，再通过1602液晶显示。由于系统处理数据时通过单片机对频率信号的读取，使得最后测量的结果更加精确与稳定，误差控制在题目所允许的范围内。关键词：电阻电容电感测量仪，1602显示，555定时器，电容三点式

目录 1. 系统设计 (2) 1.1 设计要求 (2) 1.2 方案比较 (2) 1.2.1 电阻测量方案 (2) 1.2.2 电容测量方案 (4) 1.2.3电感测量方案 (5) 1.2.4显示电路方案 (6) 1.3 方案论证 (6) 1.3.1 总体思路 (6) 1.3.2 设计方案 (7) 2. 单元电路设计 (7) 2.1 电阻测量电路 (7) 2.2 电容测量电路 (8) 2.3 电感测量电路 (9) 2.4 1602显示电路 (10) 3. 软件设计 (11) 4. 系统测试 (11) 4.1 测试仪器与设备 (11) 4.2 指标测试 (12) 5 结论 (13) 参考文献 (13) 附录1、元器件明细表...............................................................= (13) 附录2：程序清单 (13)

1. 系统设计 1.1 设计要求设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪 1. 测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。 2. 测量精度：±5% 。 3. 带有显示部分。 1.2 方案比较 1.2.1 电阻测量方案相位测量方案的关键问题是电阻测量方法的选择。方案一：串联分压原理 V Rx R0 图1串联电路原理图根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系。通过测量Rx和R0上的电压。由公式Rx=Ux/(U0/R0) 方案二：利用直流电桥平衡原理的方案图2 电桥（其中R1，R2，为可变电位器，R3为已知电阻，R4为被测电阻）根据电路平衡原理，不断调节电位器，使得电表指针指向正中间。由R1*R4=R3*R4.在通过测量电位器电阻值，可得到R4的值。方案三：利用555构成单稳态的方案

电感电容电阻滤波电路

电感电容电阻滤波电路在电路中，当电流流过导体时，会产生电磁场，电磁场的大小除以电流的大小就是电感，电感的定义是L=phi/i, 单位是韦伯。电感只能对非稳恒电流起作用，它的特点两端电压正比于通过他的电流的瞬时变化率（导数），比例系数就是它的“自感” 。电感起作用的原因是它在通过非稳恒电流时产生变化的磁场，而这个磁场又会反过来影响电流，所以，这么说来，任何一个导体，只要它通过非稳恒电流，就会产生变化的磁场，就会反过来影响电流，所以任何导体都会有自感现象产生。电阻-电容组合起低通滤波作用，这时输入端是两个元件两端，输出端是电容两端，对于后级电路来说，低、高频信号可以过去，但高频信号被电容短路了。（电容通高频信号，阻低频信号，通交流信号，阻直流信号，对于高频信号，电容现在相当与一根导线，所以将高频信号短路了）对于电容-电阻组合则起高通滤波作用，这时输入端是两个元件两端，输出端是电阻两端，对于后级电路来说，低频信号由于电容存在，过不去，到不了后级电路（电容通高频信号，阻低频信号，通交流信号，阻直流信号），而高频信号却可以通过，所以为高通滤波。如上图所示为10MHz低通滤波电路。该电路利用带宽高达100MHz的高速电流反馈运算放大器OPA603组成二阶巴特沃斯低通滤波器。转折频率为f0=1/2πRC，按图中所示参数，f0=10MHz，电路增益为1.6。如上图所示为有源高通滤波电路。该电路的截止频率fc=100Hz。电路中，R1与R2之比和C1与C2之比可以是各种值。该电路采用R1=R2和C1=2C2。采用C1=C2和R1=2R2也可以。

滤波电路分类详解整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值／输出电压的直流分量。半波整流输出电压的脉动系数为S=1．57，全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O．67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后，其脉动系数S=1／(4(RLC／T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。) 电阻滤波电路 RC-π型滤波电路，实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数，则输出电压两端的脉动系数 S=(1/ωC2R)S。由分析可知，电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端，最后由C2再旁路掉。在ω值一定的情况下，R愈大，C2愈大，则脉动系数愈小，也就是滤波效果就越好。而R 值增大时，电阻上的直流压降会增大，这样就增大了直流电源的内部损耗；若增大C2的电容量，又会增大电容器的体积和重量，实现起来也不现实。这种电路一般用于负载电流比较小的场合. 电感滤波电路根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同，由电容C及电感L所组成的滤波电路的基本形式如图1所示。因为电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。（A）电容滤波（B）C-R-C或RC-π型电阻滤波脉动系数S=(1/ωC2R')S' （C）L-C电感滤波（D）π型滤波或叫C-L-C滤波

纯电阻、电感、电容电路

纯电阻、纯电感、纯电容电路一、知识要求：理解正弦交流电的瞬时功率、有功功率、无功功率的含义、数学式、单位及计算。掌握各种电路的特点，会画矢量图。二、主要知识点：

三、例题： 1.已知电阻R=10Ω，其两端电压V t t u R )30314sin(100)(?+=，求电流i R(t ).、电路消耗的功率。解：由于电压与电流同相位，所以 i R(t )= 10) (=R t u R )30314sin(?+t A 电路消耗的功率P=U R I= W X Um 5002 10 1002Im 2== ? 2、已知电感L=，其两端电压V t t u L )301000sin(100)(?+=，求电流i L(t ). 解：L X L ω===500Ω 由于纯电感电路中，电流滞后电压90°，所以： A t t X t i L L )601000sin(2.0)90301000sin(100 )(?-=?-?+= 3.已知电容C=10μF ，其两端电压V t t u c )301000sin(100)(?+=，求电流i c (t ).. 解： Ω=== -10010101000116 X X C X c ω 由于电流超前电压90°，所以： A t t Xc t i c )1201000sin()90301000sin(100 )(?+=?+?+= 四、练习题：（一）、填空题 1、平均功率是指（），平均功率又称为（）。 2、纯电阻正弦交流电路中，电压有效值与电流有效值之间的关系为（），电压与电流

在相位上的关系为（）。纯电感正弦交流电路中，电压有效值与电流有效值之间的关系为（），电压与电流在相位上的关系为（）。纯电容正弦交流电路中，电压有效值与电流有效值之间的关系为（），电压与电流在相位上的关系为（）。 3、在纯电阻电路中，已知端电压V t u )30314sin(311?+=，其中R=1000Ω，那么电流i=（）,电压与电流的相位差=（），电阻上消耗的功率P=（）。 4、感抗是表示（）的物理量，感抗与频率成（）比，其值XL=（），单位是（），若线圈的电感为，把线圈接在频率为50HZ 的交流电路中，XL=（）。 5、容抗是表示（）的物理量，容抗与频率成（）比，其值Xc =（）,单位是（），100PF 的电容器对频率是106 HZ 的高频电流和50HZ 的工频电流的容抗分别是（）和（）。 6、在纯电容正弦交流电路中，有功功率P=（）W ，无功功率Q C =（）=（）=（）。 7、在正弦交流电路中，已知流过电容元件的电流I=10A ，电压V t u )1000sin(220=，则电流i=（）,容抗Xc=（）,电容C=（），无功功率Q C =（） 8、电感在交流电路中有（）和（）的作用，它是一种（）元件。（二）、选择题 1、正弦电流通过电阻元件时，下列关系式正确的是（）。 A 、Im=U/R B 、I=U/R C 、i=U/R D 、I=Um/R 2、已知一个电阻上的电压V t u )2 314sin(210π -=，测得电阻上消耗的功率为20W ，则这个电阻为（）Ω。 A 、5 B 、10 C 、40 3、在纯电感电路中，已知电流的初相角为-60°,则电压的初相角为（）。 A 、30° B 、60° C 、90° D 、120° 4、在纯电感正弦交流电路中，当电流A t I i )314sin(2= 时，则电压（）V 。

实验十八交流电桥测电容和电感

实验二十八交流电桥测电容和电感交流电桥与直流电桥相似，也由四个桥臂组成。但交流电桥组成桥臂的元件不仅是电阻，还包括电容或电感以及互感等。由于交流电桥的桥臂特性变化繁多，因此它测量范围更广泛。交流电桥除用于精确测量交流电阻、电感、电容外，还经常用于测量材料的介电常数、电容器的介质损耗、两线圈间的互感系数和耦合系数、磁性材料的磁导率以及液体的电导率等。当电桥的平衡条件与频率有关时，可用于测量交流电频率等。交流电桥电路在自动测量和自动控制电路中也有着广泛的应用。一、实验目的 1．了解交流电桥的平衡原理及配置方法． 2．自组交流电桥测量电感、电容及损耗． 3．学习使用数字电桥测量电阻、电感和电容．二、仪器与用具低频信号发生器，交流毫伏表，交流电阻箱，可调标准电容箱(例如RX7-0型)，待测电容，电感线圈，电阻，数字电桥，开关等．实验原理 1．交流电桥平衡条件交流电桥是对比直流电桥的结构而发展出来的，它在测量电路组成上与惠斯通电桥相似，如图28-1所示，电桥的四个臂，，，通常是复阻抗(可以是电阻、电容、电感或它们的组合)，间接交流电源，间接交流平衡指示器(毫伏表或示波器等)．电桥平衡时，、两点等电位，由此得到交流电桥的平衡条件： = (28.1) 利用交流电桥测量未知阻抗 (=)的过程就是调节其余各臂阻抗参数使(28.1)式满足的过程．一般来说，包含二个未知分量，实际上按复阻抗形式给出的平衡条件相当于两个实数平衡条件，电桥平衡时它们应同时得到满足，这意味着要测量，电桥各臂阻抗参数至少要有两个可调，而且各臂必须按电桥的两个平衡条件作适当配置．图28—1 2．桥臂配置和可调参数选取的基本原则在多数交流电桥中，为了使线路结构简单和实现“分别读数”(即电桥的两个可调参数分别只与被测阻抗的一个分量有单值的函数关系)，常把电桥的两个臂设计成纯电阻(统称为辅助臂)，这样，除被测x Z ~ 外只剩一个臂具有复阻抗性质，此臂由标准电抗元件(标准电感或标准电容 )与一个可调电阻适当组合而成(称为比较臂)，在这样的条件下，由交流电桥的平衡条件得到桥臂配置和可调参数选取的基本原则． (1)当比较臂与被测臂阻抗性质相同(指同为电感性或电容性)，二者应放在相邻的桥臂位置上；反之，应放在相对的桥臂位置上． (2)若取比较臂的两个阻抗分量作可调参数，则当比较臂阻抗分量的联接方式(指串联或并联)与被测臂等效电路的联接方式一致时，二者应放在相邻的桥臂位置；反之，就放在相对的桥臂位置． (3)当缺乏可调标准电抗元件或需要采用高精度固定电抗元件作为标准量具时，则选取辅助臂和比较臂所含电阻中的两个作为可调参数使电桥趋于平衡．(此时一般不能分别读

简易电阻电容和电感测量仪精编版

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竞赛题目：简易电阻、电容和电感测量仪 2012年4月10日

简易电阻、电容和电感测量仪摘要：本系统是以STM32为控制系统的简易数字式电阻、电容和电感测量仪。系统利用半桥测量RLC的原理，设计了由信号产生电路、半桥电路、信号放大电路、真有效值测量电路、相位检测电路构成的系统。电阻、电容和电感的信息通过半桥电路变成电信号，由放大电路和检测电路变换为可测量量，由控制系统计算得到元器件信息。整个系统可以实现电阻、电容和电感的测量。? 关键词：RLC测量仪半桥电路真有效值测量相位检测 STM32 1.绪论现今的万用表可以测量交流电压，交流电流，直流电压，直流电流，电阻，二极管正向压降，晶体管共发射极电流放大系数，有一些还能测试电容量，电导，温度等，但是对于电感量却不能直接测出，也不能够免掉在不同测量量之间切换的麻烦。在模拟电子技术中，最基本的元器件莫过于电阻、电容和电感，如何准确、快速的测出这三者各项系数对于快速选择元器件和设计和搭建电路至关重要。本组成员通过参看国内外万用表数据资料，了解其工作原理，并借鉴有关RLC测量的方法，通过对比谐振法和电桥法，并根据客观条件，选用了一种既能够较准确的测量各项参数，又符合实际条件的方法——电桥法。 2.方案论证总体方案题目要求系统能对电阻、电容、电感测量，测量范围：电阻100Ω~1M Ω；电感100Pf~10000pF；电感100uH~10mH；测量精度为±10%。方案一：运用谐振法，利用不同的频率使RLC电路产生谐振，从而测量出R、L、C参数。利用信号源产生两种不同分辨率、两种不同频率范围的纯正弦波信号；经宽带稳压放大电路放大，形成检测电路需要的10V 恒压；测试接口电路根据测试参数自动切换量程；通过A/D 转换芯片检测接口电路中电容两端电压，经MCU 处理；MCU 根据谐振时，电容两端电压最大原理判断电路是否处于谐振，在谐振时，多次重复测量相关参数以减少随机误差，最后将计算结果显示。基本系统如下：

电阻电容电感基本知识及检测方法

常用电子元器件(电阻.电容,电感)检测方法与经验元器件的检测是家电维修的一项基本功，如何准确有效地检测元器件的相关参数，判断元器件的是否正常，不是一件千篇一律的事，必须根据不同的元器件采用不同的方法，从而判断元器件的正常与否。特别对初学者来说，熟练掌握常用元器件的检测方法和经验很有必要，以下对常用电子元器件的检测经验和方法进行介绍供对考。一、电阻器的检测方法与经验： 1 固定电阻器的检测。A 将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。由于欧姆挡刻度的非线性关系，它的中间一段分度较为精细，因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的20％～80％弧度范围内，以使测量更准确。根据电阻误差等级不同。读数与标称阻值之间分别允许有±5％、±10％或±20％的误差。如不相符，超出误差范围，则说明该电阻值变值了。B 注意：测试时，特别是在测几十kΩ以上阻值的电阻时，手不要触及表笔和电阻的导电部分；被检测的电阻从电路中焊下来，至少要焊开一个头，以免电路中的其他元件对测试产生影响，造成测量误差；色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定，但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。 2 水泥电阻的检测。检测水泥电阻的方法及注意事项与检测普通固定电阻完全相同。 3 熔断电阻器的检测。在电路中，当熔断电阻器熔断开路后，可根据经验作出判断：若发现熔断电阻器表面发黑或烧焦，可断定是其负荷过重，通过它的电流超过额定值很多倍所致；如果其表面无任何痕迹而开路，则表明流过的电流刚好等于或稍大于其额定熔断值。对于表面无任何痕迹的熔断电阻器好坏的判断，可借助万用表R×1挡来测量，为保证测量准确，应将熔断电阻器一端从电路上焊下。若测得的阻值为无穷大，则说明此熔断电阻器已失效开路，若测得的阻值与标称值相差甚远，表明电阻变值，也不宜再使用。在维修实践中发现，也有少数熔断电阻器在电路中被击穿短路的现象，检测时也应予以注意。 4 电位器的检测。检查电位器时，首先要转动旋柄，看看旋柄转动是否平滑，开关是否灵活，开关通、断时“喀哒”声是否清脆，并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音，如有“沙沙”声，说明质量不好。用万用表测试时，先根据被测电位器阻值的大小，选择好万用表的合适电阻挡位，然后可按下述方法进行检测。 A 用万用表的欧姆挡测“1”、“2”两端，其读数应为电位器的标称阻值，如万用表的指针不动或阻值相差很多，则表明该电位器已损坏。 B 检测电位器的活动臂与电阻片的接触是否良好。用万用表的欧姆档测“1”、“2”(或“2”、“3”)两端，将电位器的转轴按逆时针方向旋至接近“关”的位置，这时电阻值越小越好。再顺时针慢慢旋转轴柄，电阻值应逐渐增大，表头中的指针应平稳移动。当轴柄旋至极端位置“3”时，阻值应接近电位器的标称值。如万用表的指针在电位器的轴柄转动过程中有跳动现象，说明活动触点有接触不良的故障。 5 正温度系数热敏电阻(PTC)的检测。检测时，用万用表R×1挡，具体可分两步操作： A 常温检测(室内温度接近25℃)；将两表笔接触PTC热敏电阻的两引脚测出其实际阻值，并与标称阻值相对比，二者相差在±2Ω内即为正常。实际阻值若与标称阻值相差过大，则说明其性能不良或已损坏。 B 加温检测；在常温测试正常的基础上，即可进行第二步测试—加温检测，将一热源(例如电烙铁)*近PTC热敏电阻对其加热，同时用万用表监测其电阻值是否随温度的升高而增大，如是，说明热敏电阻正常，若阻值无变化，说明其性能变劣，不能继续使用。注意不要使热源与PTC热敏电阻*得过近或直接接触热敏电阻，以防止将其烫坏。

简易电阻、电容和电感测量仪

竞赛题目：简易电阻、电容和电感测量仪 2012年4月10日

简易电阻、电容和电感测量仪摘要：本系统是以STM32为控制系统的简易数字式电阻、电容和电感测量仪。系统利用半桥测量RLC的原理，设计了由信号产生电路、半桥电路、信号放大电路、真有效值测量电路、相位检测电路构成的系统。电阻、电容和电感的信息通过半桥电路变成电信号，由放大电路和检测电路变换为可测量量，由控制系统计算得到元器件信息。整个系统可以实现电阻、电容和电感的测量。关键词：RLC测量仪半桥电路真有效值测量相位检测STM32 1.绪论现今的万用表可以测量交流电压，交流电流，直流电压，直流电流，电阻，二极管正向压降，晶体管共发射极电流放大系数，有一些还能测试电容量，电导，温度等，但是对于电感量却不能直接测出，也不能够免掉在不同测量量之间切换的麻烦。在模拟电子技术中，最基本的元器件莫过于电阻、电容和电感，如何准确、快速的测出这三者各项系数对于快速选择元器件和设计和搭建电路至关重要。本组成员通过参看国内外万用表数据资料，了解其工作原理，并借鉴有关RLC测量的方法，通过对比谐振法和电桥法，并根据客观条件，选用了一种既能够较准确的测量各项参数，又符合实际条件的方法——电桥法。 2.方案论证总体方案题目要求系统能对电阻、电容、电感测量，测量范围：电阻100Ω~1MΩ；电感100Pf~10000pF；电感100uH~10mH；测量精度为±10%。方案一：运用谐振法，利用不同的频率使RLC电路产生谐振，从而测量出R、L、C参数。利用信号源产生两种不同分辨率、两种不同频率范围的纯正弦波信号；

经宽带稳压放大电路放大，形成检测电路需要的10V 恒压；测试接口电路根据测试参数自动切换量程；通过A/D 转换芯片检测接口电路中电容两端电压，经MCU 处理；MCU 根据谐振时，电容两端电压最大原理判断电路是否处于谐振，在谐振时，多次重复测量相关参数以减少随机误差，最后将计算结果显示。基本系统如下：图1 缺陷：对信号源要求比较高，要发生几Hz到几十MHz的信号，在几Hz的频率下，容易有外部杂波干扰，使测试数据不准确，要发生MHz以上的信号时，硬件电路很难满足要求，要切换不同频率的信号，并且要在满足电容两端电压最大的条件下才能读取数据，使测量速度变得很慢。方案二：电桥法：利用数字半桥的原理，R、L、C的参数通过半桥电路变为幅度信号和相位差信号，通过测量电路测量信号幅度和相位差，通过计算测量幅值关系和相位关系得到电阻电容电感各项参数。系统框图具体如下图2

简易电阻、电容和电感测试仪报告

简易电阻、电容和电感测试仪 1.1 基本设计要求（1）测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。（2）测量精度：±5% 。（3）制作4位数码管显示器，显示测量数值。示意框图 1.2 设计要求发挥部分（1）扩大测量范围；（2）提高测量精度；（3）测量量程自动转化。

摘要：本系统是依赖单片机MSP430建立的的，本系统利用555多谐振荡电路将电阻，电容参数转化为频率，而电感则是根据电容三点式振荡转化为频率，这样就能够把模拟量近似的转换为数字量，而频率f是单片机很容易处理的数字量，一方面测量精度高，另一方面便于使仪表实现自动化，而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性。系统扩展、系统配置灵活。容易构成何种规模的应用系统，且应用系统较高的软、硬件利用系数。单片机具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，而且设计时间短，成本低，可靠性高。综上所述，利用振荡电路与单片机结合实现电阻、电容、电感测试仪更为简便可行，节约成本。所以，本次设计选定以单片机为核心来进行。关键词：430单片机，555多谐振荡电路，，电容三点式振荡一、系统方案电阻测量方案：555RC多谐振荡。利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，通过测量输出振荡频率的大小即可求得电阻的大小，如果固定电阻值，该方案硬件电路实现简单，通过选择合适的电容值即可获得适当的频率范围，再交由单片机处理。综合比较，本设计采用方案三，采用低廉的NE555构建RC多谐振荡电路，电路简单可行，单片机易控制。电容测量方案：555RC多谐振荡同样利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，通过测量输出振荡频率的大小即可求得电容的大小，如果固定电阻值，该方案硬件电路实现简单，能测出较宽的电容范围，能够较好满足题目的要求。采用低廉的NE555构建RC多谐振荡电路，电路简单可行，单片机易控制。电感测量方案：电容三点式采用LC配合三极管组成三点式震荡振荡电路，通过测输出频率大小的方法来实现对电感值测量。该方案成本低，其输出波形为正弦波，将其波形整形后交给单片机测出其频率，并转换为电感值。二、理论分析与计算 1.电阻测量的分析及计算根据题目要求，如图2.1，采用555多谐振电路，将电阻量转化为相应的频率信号值。考虑到单片机对频率的敏感度，具体的讲就是单片机对10KHz-100KHz的频率计数精度最高。所以要选用合理的电阻和电容大小。同时又要考虑到不能使电阻的功率过

简易电阻、电容、电感测量仪

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