专利名称：一种lrc测试仪的通道扩展装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LRC测试仪及其测量技术。
技术背景LRC测试仪是用于测量电容、电阻、电感元件的相应物理参数的仪器。与常用的万用表 相比较，LRC测试仪不但测量精度更高，而且可以测量元件的多种参数，比如阻抗、品质因 素等等。然而，由于现有的LRC测试仪仅仅只有一对测试头，因此， 一次只能与一个元件的 两极连接，也即一次只能测量一个元件的参数。而在工业生产过程中，很多时候都需要一次 对系统中的多个电容、电阻或者电感元件的物理参数进行测量，以监控这些元件的参数变化， 从而判断系统工作是否正常。在这种情况下，现有的一次只能测量一个元件参数的这种LRC 测试仪就无法满足需要了。实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能够一次对系统中的多个电容、电阻或者电 感元件的物理参数进行测量的LRC测试仪的通道扩展装置。解决所述技术问题的技术方案是这样一种LRC测试仪的通道扩展装置。它由一个CPLD 芯片为中心的逻辑控制单元、与该CPLD芯片的I/0 口分别连接的时钟输入单元、模拟开关 单元、通道选择输入单元和通道显示单元构成。其中，时钟输入单元的电路包括其输出端与 CPLD芯片的I/O 口相连的多谐振荡器，以及其一端通过各一个上拉电阻与CPLD芯片的I/O 口相连、另一端接地的两路拨键开关；模拟开关单元的电路包括各自的COM端分别与LRC测 试仪的两个测试头连接的两片相同的模拟开关芯片，这两片模拟开关芯片的各对相同编号的 通道管脚连接在各个被测元件的两端，两片模拟开关芯片的控制端管脚分别短接后与CPLD 芯片的I/O 口相连；通道选择输入单元的电路包括其一端与CPLD芯片的I/O 口和发光二极
管的负极相连、另一端接地的多路拨键开关，该多路拨键开关通道数和发光二极管的数量与 被测元件数量相等；通道显示单元的电路包括与该CPLD芯片的I/O 口相连的七段译码器和 与该七段译码器相连的七段LED数码管。在一次对多个元件进行测试时，首先由通道选择输入单元中的多路拨键开关选择测量使 用的通道，而多个被测元件是同时接入两片模拟开关芯片的各对相同编号的通道管脚之间 的，通道管脚编号要与多路拨键开关选择的通道编号一致。以CPLD芯片为中心的逻辑控制 单元， 一方面根据多路拨键开关的状态依次改变模拟开关控制管脚状态，从而依次选通被测 元件所在通道，即采用时分复用方式，依次地对多路拨键开关所选择的测试通道中的被测元 件进行测试，测试结果仍然在LRC测试仪上显示；另一方面根据两路拨键开关的状态来对时 钟输入单元产生的时钟进行分频，从而控制每个通道测量时间。(测试过程在具体实施方式中再详细说明)。与没有连接本通道扩展装置的单通道的LRC测试仪相比较，本实用新型的有益效果是， 它不但保持了LRC测试仪测量精度高，测试参数多的优点，而且还利用单通道的LRC测试仪 来完成多通道的测试功能，即在用于工业生产过程中，能够一次对系统中的多个电容、电阻 或者电感元件的物理参数进行测量。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型的系统框图 图2是本实用新型的电路原理图图3是图2中的I单元放大的时钟输入与CPLD芯片接口电路的原理图 图4是图2中的II单元放大的模拟开关与CPLD芯片接口电路的原理图 图5是图2中的m单元放大的通道选择输入与CPLD芯片接口电路的原理图 图6是图2中的IV单元放大的通道显示与CPLD芯片接口电路的原理图 图7是本实用新型中CPLD芯片的逻辑功能图
具体实施方式
一种LRC测试仪的通道扩展装置(参考图1、图2)。该通道扩展装置由一个CPLD芯片为 中心的逻辑控制单元、与该CPLD芯片的I/O 口分别连接的时钟输入单元I 、模拟开关单元ii、通道选择输入单元m和通道显示单元iv构成。其中，时钟输入单元i的电路包括其输出端与CPLD芯片的I/O 口相连的多谐振荡器，以及其一端通过各一个上拉电阻(R1、R2)与CPLD 芯片的I/0口相连、另一端接地的两路拨键开关(SW-2);模拟开关单元II的电路包括各自的 C0M端分别与LRC测试仪的两个测试头连接的两片相同的模拟开关芯片，这两片模拟开关芯 片的各对相同编号的通道管脚连接在各个被测元件(DEV1 DEV8)的两端，两片模拟开关芯片的控制端管脚分别短接后与cpld芯片的i/o 口相连；通道选择输入单元m的电路包括其一端与CPLD芯片的I/O 口和发光二极管(D1 D8)的负极相连、另一端接地的多路拨键开关 (SW-8)，该多路拨键开关(SW-8)通道数和发光二极管(D1 D8)的数量与被测元件(DEV1 DEV8)数量相等；通道显示单元IV的电路包括与该CPLD芯片的I/O 口相连的七段译码器和与 该七段译码器相连的七段LED数码管DPY。披露至此，对本领域的技术人员来讲，不必通过任何创造性的劳动就能完全实现本实用 新型的技术方案。故，以上具体实施方式
也是以下各例的总述，在以下各例中与本总述相同 的内容不赘述。实施例l(参考图l、图2、图3):本例是在总述部分的基础上，对其中时钟输入单元的举例。在本例中，时钟输入单元I 的多谐振荡器电路中有一块TC555芯片。该TC555芯片的VCC端与RESET端均与+ 5V电压 的电源连接，其OUT端与CPLD芯片的I/O 口连接，其GND端接地。在该TC555芯片的VCC 端与DISCH端之间、THRES端以及FRIG端与DISCH端之间分别接入有各一个电阻(R3、 R4), 在其THRES端以及FRIG端与GND端之间接入有一个积分电容Cl;在其CONT端与GND端之 间接入有一个旁路电容C2。其中的上拉电阻(R1、 R2)的另一端与+ 5V电压的电源连接。在 本例中，合理选择上拉电阻(R1、 R2)和积分电容C1的值，使得多谐振荡器输出时钟是频率 为l Hz，占空比为50%的方波。CPLD芯片可以根据两路拨键开关(SW-2)的状态，对多谐振 荡器输出信号进行不同分频，从而控制每个通道测量时间。实施例2(参考图1、图2、图4):本例是在总述部分或实施例1的基础上，对其中模拟开关单元的举例。在本例中，模拟 开关芯片是两片CD4051芯片。该CD4051芯片的VCC端与INH端均与+5V电压的电源连接， 其对应的控制端(这两片CD4051芯片中A、 B、 C管脚)均与CPLD芯片的对应I/0口连接，其 VEE端、VSS端和所述LCR测试仪的接地端均接地。所述"各自的COM端分别与LRC测试仪 的两个测试头连接"的方式是， 一片CD4051芯片的COM端连接有一个与LCR测试仪的正极 连接的接插脚P+，另一片CD4051芯片的COM端连接有一个与LCR测试仪的负极连接的接插 脚P-。由于本例选用的这两片CD4051芯片共有八对通道管脚，即在各对通道管脚(C0 C7) 之间扩展为八个测试通道，在这八个测试通道中就可以分别接入各一个被测元件(DEV1 DEV8)。根据模拟开关原理，CD4051的COM端每个时刻只能同八个通道管脚(CO C7)中一个 管脚接通，而具体同哪个通道管脚接通由CD4051的控制端(CD4051芯片A、 B、 C管脚)管脚 电平决定，即由CPLD对应I/0管脚决定。为了保证LCR测试仪和扩展设备的电平统一，这 两片CD4051芯片的VEE端、VSS端和LCR测试仪的接地端均接地——在本例中，是通过一 个接地的接插脚(LRC—GND)来与LCR测试仪的接地端连接的。实施例3(参考图1、图2、图5):本例是在总述部分、实施例1或实施例2的基础上，对其中通道选择输入单元的举例。 在本例的通道选择输入单元m的电路中，各个发光二极管(D1 D8)的正极均分别与一个排阻 PAIZU的对应连接端相连，该排阻PAIZU的COM端与+ 5V电压的电源连接。多路拨键开关 (SW-8)用于用户选择模拟开关CD4051的使用通道，即测试通道。如当多路拨键开关(SW-8) 某一路处于"开"状态，对应路发光二极管就点亮，同时表明CD4051的对应路通道管脚接 有被测元件。实施例4(参考图1、图2、图6):本例是在总述部分、实施例l、实施例2或实施例3的基础上，对其中通道显示单元的 举例。在本例中，通道显示单元IV电路中的七段译码器是TC4511芯片，该七段译码器的控制端与该CPLD芯片的I/O 口连接，其VDD端、m端和ET端与+5V电压的电源连接，其VSS 端和LE端接地。显示输出1 8的数字，用于指示当前时刻LRC测试仪上显示的测试结果是
位于哪个通道的元件的参数。下面，结合上述实施例，对本实用新型的测试过程进行比较详细的说明。两路拨键开关(SW-2)通过人工选择，其管脚l、管脚2上电平可以产生00、 01、 10、 11 四种组合状态，CPLD芯片根据两路拨键开关(SW-2)的这四种状态，对TC555芯片产生的1Hz 频率的时钟进行0、 2、 4、 8四种分频，用于内部工作时钟。工作时钟的一个周期，对应时 分复用时的每个被测量通道的测量时间。例如，两路拨键开关(SW-2)状态为01，则内部工 作时钟为0. 5Hz，每路测试时间为两秒。根据接入测试通道中的被测元件数量和所在通道(例如需要测量标记为DEV1 DEV4的 四个元件)，打开通道选择输入单元中的八路拨键开关(SW-8)中对应的开关(例如，打开编号 为1 4的四个开关，使其处于"开"态)，这四个开关的两端均转换为低电平，同时编号为 D1 D4的发光二极管就会亮，以显示有四个被测元件(DEV1 DEV4)已处于待测试状态。所 以，用户可以通过八路拨键开关(SW-8)来选择LRC测试仪测量哪些通道的元件。CPLD芯片 根据八路拨键开关(SW-8)各个管脚的状态，完成两个功能。 一个是对CD4051芯片的控制端 管脚(这两片CD4051芯片中A、 B、 C)输出正确的控制信号，另一个是把当前选择的通道的 编号以BCD码方式传递给七段译码器(TC4511芯片)，其把BDC码转换为LED数码管DPY对 应的显示码，从而完成显示通道编号的功能。CPLD芯片利用分频后得到的工作时钟，每个工 作时钟周期变化一次CD4051芯片的控制信号(CD4051芯片A、 B、 C管脚)和TC4511芯片的 BCD码输入，这是时分复用方式，即工作时钟一个周期显示一个测试通道编号，同时模拟开 关通道切换一次。例如，工作时钟0.5Hz，被测元件为DEV1 DEV4，则CD4051芯片控制信 号依次为OOO、 001、 010、 011，而对应TC4511芯片的BCD码为0001、 0010、 0011、 0100， 每个状态持续时间为两秒，并不断重复。显然，要在本实用新型中完成上述过程，需在CPLD芯片内完成各个模块的逻辑功能。 鉴于写入相应程序已超出实用新型的范围，因此，仅简单地介绍一下。如图7所示，CPLD 芯片根据时钟输入单元中的两路拨键开关(SW-2)状态，决定了对TC555芯片输出时钟的分频 值。在CPLD内部，通过计数器，可以实现分频功能，产生了工作时钟。CPLD芯片根据通道 选择输入单元中的八路拨键开关(SW-8)状态，则决定了测量选择哪几个通道，对这些通道以
编码方式进行标记。根据工作时钟，在每个周期内，输出一个测量通道的编码，比如本周期 使用通道1，测量DEVI,则向TC4511芯片输出通道号的BDC码0001,向CD4051芯片输出 控制编码000;而下一个工作时钟周期则输出下一个通道的相应编码，并周期往复。通过本实用新型与相应程序的相互配合，系统完成了利用单个通道LRC测试仪，以时分 复用方式，同时测量多个被测元件参数功能。LRC测试仪显示的测量结果就是LED数码管显 示的通道号对应的被测元件的参数值。
权利要求1、一种LRC测试仪的通道扩展装置，其特征在于，该通道扩展装置由一个CPLD芯片为中心的逻辑控制单元、与该CPLD芯片的I/O口分别连接的时钟输入单元(I)、模拟开关单元(II)、通道选择输入单元(III)和通道显示单元(IV)构成；所述时钟输入单元(I)的电路包括其输出端与CPLD芯片的I/O口相连的多谐振荡器，以及其一端通过各一个上拉电阻(R1、R2)与CPLD芯片的I/O口相连、另一端接地的两路拨键开关(SW-2)；所述模拟开关单元(II)的电路包括各自的COM端分别与LRC测试仪的两个测试头连接的两片相同的模拟开关芯片，这两片模拟开关芯片的各对相同编号的通道管脚连接在各个被测元件(DEV1～DEV8)的两端，两片模拟开关芯片的控制端管脚分别短接后与CPLD芯片的I/O口相连；所述通道选择输入单元(III)的电路包括其一端与CPLD芯片的I/O口和发光二极管(D1～D8)的负极相连、另一端接地的多路拨键开关(SW-8)，该多路拨键开关(SW-8)通道数和发光二极管(D1～D8)的数量与被测元件(DEV1～DEV8)数量相等；所述通道显示单元(IV)的电路包括与该CPLD芯片的I/O口相连的七段译码器和与该七段译码器相连的七段LED数码管(DPY)。
5、 根据权利要求1或2所述LRC测试仪的通道扩展装置，其特征在于，所述通道显示 单元OV)电路中的七段译码器是TC4511芯片，该七段译码器的控制端与该CPLD芯片的I/O口连接，其VDD端、il端和f f端与+ 5V电压的电源连接，其VSS端和LE端接地。
6、 根据权利要求3所述LRC测试仪的通道扩展装置，其特征在于，在所述通道选择输 入单元(HI)的电路中，各个发光二极管(D1 D8)的正极均分别与一个排阻(PAIZU)的对应连 接端相连，该排阻(PAIZU)的C0M端与+ 5V电压的电源连接。
7、 根据权利要求3所述LRC测试仪的通道扩展装置，其特征在于，所述通道显示单元(IV) 电路中的七段译码器是TC4511芯片，该七段译码器的控制端与该CPLD芯片的I/O 口连接，其VDD端、5!端和i^端与+ 5V电压的电源连接，其VSS端和LE端接地。
8、 根据权利要求4所述LRC测试仪的通道扩展装置，其特征在于，所述通道显示单元(IV) 电路中的七段译码器是TC4511芯片，该七段译码器的控制端与该CPLD芯片的I/O 口连接，其VDD端、m端和rf端与+5V电压的电源连接，其VSS端和LE端接地。
专利摘要一种LRC测试仪的通道扩展装置。该通道扩展装置由一个CPLD芯片为中心的逻辑控制单元、与该CPLD芯片的外围接口分别连接的时钟输入单元、模拟开关单元、通道选择输入单元和通道显示单元构成。与没有连接本通道扩展装置的单通道的LRC测试仪相比较，本实用新型的有益效果是，它不但保持了LRC测试仪测量精度高，测试参数多的优点，而且还利用单通道的LRC测试仪来完成多通道的测试功能，即在用于工业生产过程中，能够一次对系统中的多个电容、电阻或者电感元件的物理参数进行测量。
文档编号G01R13/00GK201035055SQ20072012431
公开日2008年3月12日 申请日期2007年5月23日 优先权日2007年5月23日
发明者玲 刘, 浩 曾, 李正周, 晶 邱, 陈世勇 申请人:重庆大学