本实用新型专利技术公开并提供了一种效率高、集成度高、体积小、易扩展的测试设备用低成本、高精度阻抗测量装置。本实用新型专利技术包括阻抗变换和网络分析电路（1）、控制器（2）以及数据存储电路（3），阻抗变换和网络分析电路的输入端连接被测设备或元件，输出端连接控制器的输入端，控制器的输出适配连接数据存储电路，阻抗变换和网络分析电路在控制器的作用下完成对被测设备或元件的阻抗变换和网络分析，控制器包括微控制器芯片（U3）、I2C总线、SPI总线及USB接口，数据存储电路包括EERPOM存储芯片（U4），微控制器芯片通过I2C总线向EERPOM存储芯片读写数据。本实用新型专利技术可应用于电子电器产品或设备的阻抗测试领域。
【技术实现步骤摘要】
一种测试设备用低成本、高精度阻抗测量装置
本技术涉及电子电器产品或设备的阻抗测试领域，尤其涉及一种测试设备用低成本、高精度阻抗测量装置。
技术介绍
电阻、电容、电感是电子产品中最常见的元器件，它们贴片是否良好，参数是否正确，对电路的功能和性能有很大影响。为了保证电子产品的性能，电阻、电容、电感的阻抗测量一直是IQC/ICT/FCT设备中不可缺少的组成部分。近几年无线充电产品逐渐开始流行，其内部谐振电路、FSK电路、ASK电路的核心元件是电感和电容，对这些电感、电容的阻抗分析和测量，是确保无线充电产品性能的关键环节。此外，随着电容、电感类传感器的发展，现在越来越多的位移传感器、压力传感器、接近传感器、电化学传感器、生物电传感器、材料分析传感器都采用电容、电感来表征，这就需求更多的阻抗测量方案来分析阻抗特性或参数，从而得出准确结果。现有技术中通常采用下列方式方法实施上述测量：1、使用LCR表，如KeysightE4980A来完成阻抗测量；2、使用网络分析仪，如KeysightE5072A来完成阻抗分析和测量；3、使用专用的电化学、生物电、材料分析仪器中带有的阻抗分析和测量模块。但这些方式方法均存在以下缺点：标准LCR表/网络分析仪/专用分析仪成本高，价格动辄几万甚至十几万，很难在批量生产的设备/平台中广泛应用；标准LCR表/网络分析仪/专用分析仪测试效率低，通过GPIB/USB/TCP和上位机通信，测量一个阻抗至少需要1S或以上；标准LCR表/网络分析仪/专用分析仪体积大，集成度低，不适合在电子产品测试设备中使用；专用分析仪是为某一类传感器定制开发的，通用性能低。综上所述，研发一种成本低、效率高、集成度高、体积小、易扩展、精度高的阻抗测量装置用于替代标准LCR表/网络分析仪，解决LCR表/网络分析仪成本高、测试效率低、体积大集成困难等问题，从而广泛应用于电子测试/测量设备中，做到准确测量阻抗参数，保证产品质量显得很有必要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种效率高、集成度高、体积小、易扩展的测试设备用低成本、高精度阻抗测量装置。本技术所采用的技术方案是：本技术包括阻抗变换和网络分析电路、控制器以及数据存储电路，所述阻抗变换和网络分析电路的输入端连接被测设备或元件，所述阻抗变换和网络分析电路的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器的输出适配连接所述数据存储电路，所述阻抗变换和网络分析电路在所述控制器的作用下完成对被测设备或元件的阻抗变换和网络分析，所述控制器包括微控制器芯片、I2C总线、SPI总线及USB接口，所述数据存储电路包括EERPOM存储芯片，所述微控制器芯片通过I2C总线向所述EERPOM存储芯片读写数据，完成阻抗测量校准参数的存储和调用。进一步地，它还包括上位机和液晶显示屏，所述上位机通过USB线与所述控制器信号连接，所述液晶显示屏通过所述SPI总线与所述控制器信号连接。再进一步地，所述阻抗变换和网络分析电路包括阻抗匹配电路、模拟前端电路、阻抗转换器和时钟电路，所述阻抗匹配电路包括串联后并接在被测设备或元件的待测阻抗的两端的第一电容、第二电容和第三电容，所述模拟前端电路包括带偏置的反向放大电路、电压跟随电路以及由第七电容、第七电阻和第八电阻组成的隔直电路，所述反向放大电路、所述隔直电路和所述电压跟随电路依次连接并并联再所述待测阻抗的两端，所述反向放大电路和所述隔直电路之间设置有连接点与所述阻抗转换器连接，所述时钟电路与所述阻抗转换器的EXT_CLK引脚连接。具体地，所述微控制器芯片的型号为CY7C68013。所述阻抗转换器的型号为AD5933。所述上位机为计算机。本技术的有益效果是：本技术中，通过控制器对阻抗变换和网络分析电路进行控制，实现阻抗变换和网络分析，并将结果存放在寄存器中，等待控制器读取调用；控制器通过I2C总线控制阻抗变换和网络分析电路产生特定频率和幅值的正弦波信号加载到被测设备或元件上进行阻抗测量，再通过I2C总线读取阻抗变换和网络分析电路测得的电容和电感值结果，再读取数据存储电路中的校准数据，对测量结果进行修正，进而保证测量结果的精度；且通过阻抗变换和网络分析电路、控制器以及数据存储电路的配合，大大降低了设备的体积，也提高了集成度，而控制器通过微控制器芯片、I2C总线、SPI总线及USB接口的设置，大大地提高了设备的可扩展性；通过控制器的配合，可实现快速测量，大大地提高了测量效率；与现有技术需采用标准LCR表等昂贵仪器相比，本技术大大地降低了成本。进一步地，通过上位机和液晶显示屏的设置，通过上位机可以快速地与控制器进行通信，实现人机交互，且对测量结果进行自动化分析和结果存储，提高了自动化程度和测量效率，也为后续的维护提供可追溯查询；而液晶显示屏则更利于操作人员对装置进行参数设置和可视化反馈，极大地提高了便捷性。再进一步地，阻抗变换和网络分析电路中，阻抗匹配电路完成对不同的阻抗进行匹配；模拟前端电路通过带偏置的反向放大电路的设置，一方面把经过待测阻抗之后的电压信号放大，另一方面给电压信号增加一个直流偏置，变成0V以上的信号，以便阻抗转换器内部的ADC处理；电压跟随电路的设置一方面起到阻抗隔离作用，防止第七电阻和第八电阻对测量产生影响，另一方面则用于增强电流驱动能力，增加这个运放之后，可以测量从100Ω～1KΩ的阻抗极大地扩展了测量范围；隔直电路对阻抗转换器输出的正弦波进行直流滤除，避免直流对测量产生不良的影响；时钟电路为阻抗转换器提供时钟晶振；从而极大地提高了测量效率和测量精度。附图说明图1是本技术的简易结构框图；图2是本技术阻抗变换和网络分析电路的电路原理示意图；图3是本技术所述阻抗转换器的内部结构示意图；图4是本技术中的控制器和数据存储电路的原理示意图。具体实施方式如图1至图4所示，本技术包括阻抗变换和网络分析电路1、控制器2以及数据存储电路3。所述阻抗变换和网络分析电路1的输入端连接被测设备或元件，所述阻抗变换和网络分析电路1的输出端连接所述控制器2的输入端，所述控制器2的输出适配连接所述数据存储电路3，所述阻抗变换和网络分析电路1在所述控制器2的作用下完成对被测设备或元件的阻抗变换和网络分析，所述控制器2包括微控制器芯片U3、I2C总线、SPI总线及USB接口，所述数据存储电路包括EERPOM存储芯片U4，所述微控制器芯片U3通过I2C总线向所述EERPOM存储芯片U4读写数据，完成阻抗测量校准参数的存储和调用。本技术还包括上位机4和液晶显示屏5，所述上位机4为计算机。所述上位机4通过USB线与所述控制器2信号连接，所述液晶显示屏5通过所述SPI总线与所述控制器2信号连接。所述阻抗变换和网络分析电路1包括阻抗匹配电路11、模拟前端电路12、阻抗转换器U2和时钟电路Y2，所述阻抗匹配电路11包括串联后本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测试设备用低成本、高精度阻抗测量装置，其特征在于：它包括阻抗变换和网络分析电路（1）、控制器（2）以及数据存储电路（3），所述阻抗变换和网络分析电路（1）的输入端连接被测设备或元件，所述阻抗变换和网络分析电路（1）的输出端连接所述控制器（2）的输入端，所述控制器（2）的输出适配连接所述数据存储电路（3），所述阻抗变换和网络分析电路（1）在所述控制器（2）的作用下完成对被测设备或元件的阻抗变换和网络分析，所述控制器（2）包括微控制器芯片（U3）、I2C总线、SPI总线及USB接口，所述数据存储电路包括EERPOM存储芯片（U4），所述微控制器芯片（U3）通过I2C总线向所述EERPOM存储芯片（U4）读写数据，完成阻抗测量校准参数的存储和调用。/n
【技术特征摘要】
1.一种测试设备用低成本、高精度阻抗测量装置，其特征在于：它包括阻抗变换和网络分析电路（1）、控制器（2）以及数据存储电路（3），所述阻抗变换和网络分析电路（1）的输入端连接被测设备或元件，所述阻抗变换和网络分析电路（1）的输出端连接所述控制器（2）的输入端，所述控制器（2）的输出适配连接所述数据存储电路（3），所述阻抗变换和网络分析电路（1）在所述控制器（2）的作用下完成对被测设备或元件的阻抗变换和网络分析，所述控制器（2）包括微控制器芯片（U3）、I2C总线、SPI总线及USB接口，所述数据存储电路包括EERPOM存储芯片（U4），所述微控制器芯片（U3）通过I2C总线向所述EERPOM存储芯片（U4）读写数据，完成阻抗测量校准参数的存储和调用。
2.根据权利要求1所述的一种测试设备用低成本、高精度阻抗测量装置，其特征在于：它还包括上位机（4）和液晶显示屏（5），所述上位机（4）通过USB线与所述控制器（2）信号连接，所述液晶显示屏（5）通过所述SPI总线与所述控制器（2）信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种测试设备用低成本、高精度阻抗测量装置，其特征在于：所述阻抗变换和网络分析电路（1）包括阻抗匹...
【专利技术属性】
技术研发人员：李盛平，向成红，冯磊，梁浩荡，
申请(专利权)人：珠海市运泰利自动化设备有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44
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