一种三角波激励的阻抗测量电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及阻抗测量领域，尤其涉及一种三角波激励的阻抗测量电路。
【背景技术】
[0002] 阻抗的测量十分普遍，在各种阻抗测量方法中，伏安法又以精度高而普遍应用。伏 安法通过利用欧姆定律：R = U/I来测出电阻值。对被测阻抗施加已知激励电压（恒压源 电路），然后测量被测阻抗中的电流，或对被测阻抗施加已知激励电流（恒流源电路），然后 测量被测阻抗中的电压，可计算出未知电阻的阻值。
[0003] 不管哪一种方法，现有的激励信号都是采用正弦信号，但产生稳定而准确的正弦 信号幅值和频率的电路复杂而昂贵，后续测量电路同样是复杂和昂贵。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种三角波激励的阻抗测量电路，本发明降低了恒流源电路和后续 测量电路的复杂度，提高了阻抗测量的精度，详见下文描述：
[0005] -种三角波激励的阻抗测量电路，包括：微控制器，所述阻抗测量电路还包括：与 所述微控制器连接的数模转换器、模数转换器；所述数模转换器连接电压电流转换器，所述 电压电流转换器和所述模数转换器之间还设置有放大器；
[0006] 所述微控制器控制所述数模转换器输出正负周期对称的三角波电压信号，所述三 角波电压信号经过所述电压电流转换器转换成三角波电流信号，所述三角波电流信号激励 被测阻抗产生电压信号；
[0007] 所述电压信号经由所述放大器放大后输入到所述模数转换器，所述模数转换器将 转换结果输入到所述微控制器；
[0008] 所述微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比 于被测阻抗，计算出所述被测阻抗的阻值。
[0009] 另一实施例，一种三角波激励的阻抗测量电路，包括：微控制器，所述阻抗测量电 路还包括：与所述微控制器连接的电流数模转换器、模数转换器；所述电流数模转换器和 所述模数转换器之间还设置有放大器；
[0010] 所述微控制器控制所述电流数模转换器输出正负周期对称的三角波电流信号，所 述三角波电流信号激励被测阻抗产生电压信号；
[0011] 所述电压信号经由所述放大器放大后输入到所述模数转换器，所述模数转换器将 转换结果输入到所述微控制器；
[0012] 所述微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比 于被测阻抗，计算出所述被测阻抗的阻值。
[0013] 另一实施例，一种三角波激励的阻抗测量电路，包括：微控制器，所述阻抗测量电 路还包括：与所述微控制器连接的积分器、模数转换器；所述积分器连接电压电流转换器， 所述电压电流转换器和所述模数转换器之间还设置有放大器；
[0014] 所述微控制器输出互为反相、占空比为50%的两路方波电压信号，所述两路方波 电压信号经过所述积分器转换成两路三角波电压信号，所述两路三角波电压信号再经过所 述电压电流转换器合并成差动三角波电流信号，所述三角波电流信号激励被测阻抗产生电 压信号；
[0015] 所述电压信号经由所述放大器放大后输入到所述模数转换器，所述模数转换器将 转换结果输入到所述微控制器；
[0016] 所述微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比 于被测阻抗，计算出所述被测阻抗的阻值。
[0017] 所述微控制器的第一通用口线和第二通用口线输出互为反相、占空比为50 %的两 路方波电压信号。
[0018] 所述积分器由第一电阻、第二电阻和电容组成。
[0019] 本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明通过微控制器将三角波的正、负半 周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于被测阻抗，计算出被测阻抗的阻值；本发 明不仅可以简化常规测量中所需的正弦恒流源激励电路本身，还能简化后续测量电路，以 及显著提高阻抗测量精度。
【附图说明】
[0020] 图1为实施例1的一种三角波激励的阻抗测量电路的结构示意图；
[0021] 图2为实施例1的三角波电压信号示意图；
[0022] 图3为实施例2的一种三角波激励的阻抗测量电路的结构示意图；
[0023] 图4为实施例2的三角波电流信号示意图；
[0024] 图5为实施例3的一种三角波激励的阻抗测量电路的结构示意图；
[0025] 图6为实施例3的方波电压信号示意图。
[0026] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0027] MCU :微控制器； DAC :数模转换器；
[0028] VCC :电压电流转换器； A :放大器；
[0029] ADC :模数转换器； Zx^测阻抗；
[0030] IDAC :电流数模转换器； 6?101:第一通用口线；
[0031] GPIO2^二通用 口线； R1:第一电阻；
[0032] R2:第二电阻； C1:电容；
[0033] Ii:三角波电流信号； Vi:电压信号。
【具体实施方式】
[0034] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
[0035] 实施例1
[0036] 参见图1，一种三角波激励的阻抗测量电路，包括：微控制器MCU、数模转换器DAC、 电压电流转换器VCC、放大器A、模数转换器ADC ;
[0037] 微控制器MCU控制数模转换器DAC输出如图2所示的正负周期对称的三角波电压 信号，三角波电压信号经过电压电流转换器VCC转换成三角波电流信号Ii，三角波电流信号 Ii激励被测阻抗Zx，产生电压信号Vi= I iZx，电压信号经由放大器A放大后输入到模数转换 器ADC，模数转换器ADC将转换结果输入到微控制器MCU，微控制器MCU将三角波的正、负半 周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于被测阻抗Z x，可以计算出被测阻抗Zx。
[0038] 即，将一定时间（整数个三角波周期）内的每个三角波的正半个周期的采样值Vi 累加得到累加和，每个三角波的负半个周期的采样值^累加得到累加和，这两个累加和相 减，得到的结果（实际为三角波的面积）正比于被测阻抗Z x，可以计算出被测阻抗Zx，推导 如下：
[0039] 以一个周期为例计算三角波的面积，每个周期采样2k次，前k次累加和后k次累 加：
[0040] 在一个三角波周期内采样值的平均值为：
【主权项】
1. 一种三角波激励的阻抗测量电路，包括：微控制器，其特征在于，所述阻抗测量电路 还包括：与所述微控制器连接的数模转换器、模数转换器；所述数模转换器连接电压电流 转换器，所述电压电流转换器和所述模数转换器之间还设置有放大器； 所述微控制器控制所述数模转换器输出正负周期对称的三角波电压信号，所述三角波 电压信号经过所述电压电流转换器转换成三角波电流信号，所述三角波电流信号激励被测 阻抗产生电压信号； 所述电压信号经由所述放大器放大后输入到所述模数转换器，所述模数转换器将转换 结果输入到所述微控制器； 所述微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于被 测阻抗，计算出所述被测阻抗的阻值。
2. -种三角波激励的阻抗测量电路，包括：微控制器，其特征在于，所述阻抗测量电路 还包括：与所述微控制器连接的电流数模转换器、模数转换器；所述电流数模转换器和所 述模数转换器之间还设置有放大器； 所述微控制器控制所述电流数模转换器输出正负周期对称的三角波电流信号，所述三 角波电流信号激励被测阻抗产生电压信号； 所述电压信号经由所述放大器放大后输入到所述模数转换器，所述模数转换器将转换 结果输入到所述微控制器； 所述微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于被 测阻抗，计算出所述被测阻抗的阻值。
3. -种三角波激励的阻抗测量电路，包括：微控制器，其特征在于，所述阻抗测量电路 还包括：与所述微控制器连接的积分器、模数转换器；所述积分器连接电压电流转换器，所 述电压电流转换器和所述模数转换器之间还设置有放大器； 所述微控制器输出互为反相、占空比为50 %的两路方波电压信号，所述两路方波电压 信号经过所述积分器转换成两路三角波电压信号，所述两路三角波电压信号再经过所述电 压电流转换器合并成差动三角波电流信号，所述三角波电流信号激励被测阻抗产生电压信 号； 所述电压信号经由所述放大器放大后输入到所述模数转换器，所述模数转换器将转换 结果输入到所述微控制器； 所述微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于被 测阻抗，计算出所述被测阻抗的阻值。
4. 根据权利要求3所述的一种三角波激励的阻抗测量电路，其特征在于，所述微控制 器的第一通用口线和第二通用口线输出互为反相、占空比为50 %的两路方波电压信号。
5. 根据权利要求3所述的一种三角波激励的阻抗测量电路，其特征在于，所述积分器 由第一电阻、第二电阻和电容组成。
【专利摘要】本发明公开了一种三角波激励的阻抗测量电路，涉及阻抗测量领域，该阻抗测量电路包括：微控制器，微控制器控制数模转换器输出正负周期对称的三角波电压信号，三角波电压信号经过电压电流转换器转换成三角波电流信号，三角波电流信号激励被测阻抗产生电压信号；电压信号经由放大器放大后输入到模数转换器，模数转换器将转换结果输入到微控制器；微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于被测阻抗，计算出被测阻抗的阻值。本发明降低了恒流源电路和后续测量电路的复杂度，提高了阻抗测量的精度。
【IPC分类】G01R27-02
【公开号】CN104808063
【申请号】CN201510198078
【发明人】林凌, 李淑娟, 张启蕊, 刘红艳, 李刚
【申请人】天津大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月23日