Diy一个LCR，想法、需求与方案(1)

byccc · 发表于 2021-7-20 09:20:35

fengxin32 发表于 2021-7-19 16:07
SMA拉过去，损耗不大，而且两头都有运放缓冲。

楼主最近的最新战报如何。

fengxin32 · 发表于 2021-7-22 09:07:48

byccc 发表于 2021-7-20 09:20
楼主最近的最新战报如何。

最近加班严重……中国人面对创造性，主要有两个阻碍：房价和996。

byccc · 发表于 2021-7-22 16:25:20

fengxin32 发表于 2021-7-22 09:07
最近加班严重……中国人面对创造性，主要有两个阻碍：房价和996。

理解

fengxin32 · 发表于 2021-8-4 21:23:05

先测试电压通道，把IV短路掉。激励电压用示波器监视着调到500mVp-p。
然后把P100盖上，也就是待测器件恒定为12R//150R。放大器增益固定为25X。
然后令Rg = 100R、1k、 10k，分别测量，得到结果如下：

1. 100R -  11.11R 输入信号峰峰值大概50mV，ADC入口电压约1.25V。
Vs = √(I*I + Q*Q) = 0.286, θ = arctan(Q/I) = 45.6

2. 1k -  11.11R       输入信号峰峰值大概5.5mV，ADC入口电压约137mV。
Vs = √(I*I + Q*Q) = 0.0314, θ = arctan(Q/I) = -14.7

3. 10k -  11.11R    输入信号峰峰值大概0.55mV，ADC入口电压约13.9mV
Vs = √(I*I + Q*Q) = 0.00313, θ = arctan(Q/I) = 69.3

从2、3项看，倍数关系是正确的，基本是10倍，但大信号的第一项倍数关系不对。
再一个，算出来的数值和实际入口电压关联不上～～

fengxin32 · 发表于 2021-8-4 22:43:48

百思不得其解，求了下最大最小值，确实对不上。
Max = 1.7401, Min = 1.6059, mean = 1.67
Vs = √(I*I + Q*Q) = 0.0641, θ = arctan(Q/I) = -81.4

实验记录：

LCR_AFE_DEMO实验记录（1）.pdf (357.65 KB, 下载次数: 48)

LCR_AFE_DEMO实验记录（2）.pdf (332.21 KB, 下载次数: 32)

fengxin32 · 发表于 2021-8-5 09:25:35

补充一下：
1. 第一个数据看起来不成比例，实际上算算输入电压和输出数据的比例，三组数据差不多，最后一个误差大一点。
2. 根据计算出来的幅值：
SamplingWav Max = 1.83, Min = 1.52, Mean = 1.68, Amp = 0.156
Vs = √(I*I + Q*Q) = 0.153, θ = arctan(Q/I) = 48.4

在python里面生成波形对比：

幅值对的上，相位反了。
看起来幅值的问题要在采样数据以前找原因。
3. 将参考波形加180°，代入函数计算，得：
SamplingWav Max = 1.83, Min = 1.52, Mean = 1.68, Amp = 0.156
Vs = √(I*I + Q*Q) = 0.153, θ = arctan(Q/I) = 48.4

看起来算法问题不大，要检查采样及前端。

byccc · 发表于 2021-8-7 14:18:18

fengxin32 发表于 2021-8-4 21:23
先测试电压通道，把IV短路掉。激励电压用示波器监视着调到500mVp-p。
然后把P100盖上，也就是待测器件 ...

赞，你的电源是专门打的板吗

fengxin32 · 发表于 2021-8-7 17:20:27

byccc 发表于 2021-8-7 14:18
赞，你的电源是专门打的板吗

半小时画了个半波整流稳压出正负电源的板板，反正不值钱，就尝试了下红色。

fengxin32 · 发表于 2021-8-15 06:54:28

电压通道测试通过，其实一开始就是对的，但是我忽略了H7上ADC的一个特性，即差分模式下，采样值需×2才是入口电压值。
在激励电压峰峰值约500mV，Rg = 10k， Rl = 11.111Ω，放大倍数25X的情况下，基本解算出幅值。

刚才尝试了电流通道，IV电路电阻1k。维持激励电压不变，分别测试Rg = 10k、1k两组数据：
Vs = √(I*I + Q*Q) = 0.112, θ = arctan(Q/I) = 44

Vs = √(I*I + Q*Q) = 0.0112, θ = arctan(Q/I) = 53.3

从倍数关系看，完全正确。
接下来要重写H7的工程，把两个通道同步采样和打包弄上。Python端看是做成串口接收还是做成文件解析～

byccc · 发表于 2021-8-16 11:21:33

fengxin32 发表于 2021-8-15 06:54
电压通道测试通过，其实一开始就是对的，但是我忽略了H7上ADC的一个特性，即差分模式下，采样值需×2才是入 ...

不错，加油

何权霸业 · 发表于 2021-8-28 16:31:43

大佬这个会开源吗

fengxin32 · 发表于 2021-8-28 17:11:45

何权霸业发表于 2021-8-28 16:31
大佬这个会开源吗

你说呢？
俺寻思，这也算直播吧~~~虽然缓慢O(∩_∩)O
所有的设计想法、电路、代码、实验、问题、改进全在贴子里。

fengxin32 · 发表于 2021-8-28 17:17:25

何权霸业发表于 2021-8-28 16:31
大佬这个会开源吗

其实现在最核心的部分已经在上面了，
1. DLIA的实现代码，这个算法主要是求微弱信号的复数化幅值。只靠采样要捕获几十uV的信号，代价是很大的。
2. 微弱信号的放大。设计的考虑和几个测试电路也在上面了。

主要最近太忙，而搞这些又必须是连续时间~~~~所以……
如果全职搞这个，应该半年就完成了。

何权霸业 · 发表于 2021-8-31 18:54:55

想做数字锁相电桥，无奈现在还不会RTOS，看不懂阿莫论坛那个DLIA电桥，大佬您这个看起来挺不错的。前段时间我也弄了个USB电桥，精度0.2%以内吧

fengxin32 · 发表于 2021-9-1 13:07:26

何权霸业发表于 2021-8-31 18:54
想做数字锁相电桥，无奈现在还不会RTOS，看不懂阿莫论坛那个DLIA电桥，大佬您这个看起来挺不错的。前段时间 ...

哇，这个界面，这个上位机帅啊

何权霸业 · 发表于 2021-9-1 23:23:32

fengxin32 发表于 2021-9-1 13:07
哇，这个界面，这个上位机帅啊

国外论坛的，开源的上位机，可以换几十种主题背景

fengxin32 · 发表于 2021-9-12 23:00:42

电源线接错了，损失惨重，4片AD8132烧了，今天发现750VB的ADC接口也烧了………………

不同时期不同项目的模块组合太容易坑了。
好吧，先去研究下电源，目前想法是用成品的POE变压器做隔离电源，输出+-15V/8V两组电源，各功能板上再做防反和二级降压。

PS：8132从￥10涨价到￥37了……不过750VB仅仅从￥19涨价到￥38，庆幸。

1847123212 · 发表于 2021-9-23 23:06:00

你这个接错烧了太惨了，换个接插件吧，别用杜邦线，安全点

xiaomeng · 发表于 2021-9-24 19:18:44

mark

何权霸业 · 发表于 2021-10-5 15:42:41

大佬做得怎么样了？有没有加OLED或者TFT显示

armfly · 发表于 2021-10-29 23:53:56

fengxin32 发表于 2021-9-12 23:00
电源线接错了，损失惨重，4片AD8132烧了，今天发现750VB的ADC接口也烧了……………… 不同时期不同项目 ...

最近有进展没。
在综合资料栏目很难找到你这个主题。
如果你同意的话，我准备将你的这个帖子转移到开源项目-万用表栏目，可以让跟多的人看到。

eric2013 · 发表于 2021-10-30 09:26:00

armfly 发表于 2021-10-29 23:53
最近有进展没。
在综合资料栏目很难找到你这个主题。
如果你同意的话，我准备将你的这个帖子转移到 ...

已经给楼主发消息。

ou513 · 发表于 2021-10-31 16:31:47

不知道进展如何，要是能改成手持的，adc算法全部都再H7里面搞定那就牛了

fengxin32 · 发表于 2021-10-31 19:58:18

谢谢！转移到万用表那边没问题，我本来就是个半罐水，能有更多人讨论是大好事啊

最近这两月疯狂加班

，上周五回家都11：30了……所以只能暂时停一下。

因为烧掉一大堆芯片，打算重新做板子，毕竟现在IC太贵了。初步确定是10*10四层板，H7和电源做在板子上，然后弄三个mSATA上去，每个接口一个SPI、一个TTL串口、1~2个ADC和9个左右GPIO，三个口共用一个IIC。这样可以把各种方案的电路统统弄上去实验对比。目前原理图阶段，顺便做了LM2776电荷泵和LM27313转正负输出带两级稳压电路来测试纹波。

“要是能改成手持的，adc算法全部都再H7里面搞定”。哈哈哈，现在还在摸索技术道路的阶段，当然是如何方便修改、方便测试就如何搞。当技术路线摸透了，自然就可以考虑这些了。

最后，我发现10mR有点不可能，因为跳线或者继电器的接触电阻都有10mR了，在缺乏标准源校准的情况下，几乎不可能……我现在打算是把精度绑定到一个高精度的参考电阻上。

kilimater · 发表于 2021-11-11 10:27:30

楼主牛逼，期待大作

永远 · 发表于 2021-11-15 12:39:15

请教一下！哪种运放做LCR比较好

fengxin32 · 发表于 2021-11-18 19:57:44

永远发表于 2021-11-15 12:39
请教一下！哪种运放做LCR比较好

不同的位置要求不同，再一个，钱钱也是个大因素。
就我这里，第一级最佳选择是AD8606，65uV失调、1pA偏置、8nV的噪音，10MHz的带宽给500KHz提供40X增益（单端是20X）很合适。
第二级，AD8132各方面都很好，但是100多MHz的带宽会引入过量的噪音，要么插入滤波器要么仍然使用AD8606.
第三级，也就是ADC入口的滤波器，此时信号幅值已经比较大，失调对DLIA影响不大，再加上还有校准，所以常规的运放都不错，放不下的话，弄个4运放都不是不行。

PS：加班到厌烦，摸鱼一会，回答个问题继续苦逼加班。

fengxin32 · 发表于 2021-11-21 10:56:45

百度网盘是个白痴啊

！！周末打算继续LCR，于是打开百度网盘，打算同步下来，结果百度这个白痴用我计算机上旧版本覆盖了网盘上的新版本！我xxxxxx，以后还是FreeFileSync加优盘算了。

jsh560 · 发表于 2021-12-12 18:03:35

fengxin32 发表于 2021-11-21 10:56
百度网盘是个白痴啊！！周末打算继续LCR，于是打开百度网盘，打算同步下来，结果百度这个白痴用我计算机 ...

楼主，你的LCR预定一个DEMO板可以不？我跟着你学习玩玩。

jsh560 · 发表于 2021-12-12 18:17:39

你好，我是一个电子爱好者，在看你做LCR，我最近也想做一个玩玩（我是纯玩，做得都没销售赚钱）看了些资料，了解了LCR测试原理，但不知道如何通过电路去实现，可以请教你吗谢谢

jsh560 · 发表于 2021-12-12 22:42:27

楼主，能否请教下，LCR测试原理是啥？谢谢

jsh560 · 发表于 2021-12-12 23:14:44

fengxin32 发表于 2021-6-5 19:29
根据上一篇，目标是10mΩ/500KHz 。

现在需要搞个电压通道的Demo用来实验，BOM成本希望≤￥20，毕竟正式 ...

楼主，你这LCR和市面LCR电桥测试仪原理一样的吗？

jsh560 · 发表于 2021-12-12 23:16:18

tn905103 发表于 2021-6-17 11:30
跟您请教一下，LCR那篇文章，那个角度要怎么从ADC的数据算出来?
另外， Vs = 2*u0 / Vr*cosθ;这个u0是什 ...

LCR那篇文章，在哪可以看到这篇文章？谢谢

jsh560 · 发表于 2021-12-12 23:22:51

fengxin32 发表于 2021-6-21 21:49
哈哈哈，多谢，只是没人讨论，有闭门造车之嫌，毕竟我就是个半罐水二把刀

楼主，你这个原理和这个一样吗？谢谢（回复有点多，请见谅一直在搜索这类信息今天看到你这贴特别激动，整个下午都在反复看）

jsh560 · 发表于 2021-12-12 23:36:38

期待楼主回复，晚安。明晚继续接着学习LCR测试方法！

fengxin32 · 发表于 2021-12-13 15:34:42

jsh560 发表于 2021-12-12 23:14
楼主，你这LCR和市面LCR电桥测试仪原理一样的吗？

传统的LCR是自由轴法，我这个是走的采样再FFT(DLNA可以看成DFT的特例)，得到虚部实部的途径。DLNA主要是提高对微弱信号的采集能力，顺便可以不受频点限制，方便扫频。代价就是计算能力消耗的比FFT高。

fengxin32 · 发表于 2021-12-13 16:14:13

jsh560 发表于 2021-12-12 23:22
楼主，你这个原理和这个一样吗？谢谢（回复有点多，请见谅一直在搜索这类信息今天看到你这贴特别激动 ...

这个是前端的框图，理论上都是如此，这方面推荐看看ADI的《Impedance Measurement Handbook 6TH》，还有AD5933的资料，5933是FFT出阻抗结果。

你前面说的“LCR的那篇文章”，不知道是哪一篇？讲AFE的话，是Ti的《LCR Meter Analog Front-End Reference Design》。

另外，如果只是打算做个LCR的话，自由轴法其实对新手更友好，比较容易把精度做到0.1%。而且资料和开源项目非常多。

fengxin32 · 发表于 2021-12-13 16:24:24

最近两月996吐血中，进展缓慢，不过终于摸鱼画完了基板，就是H750自己的电路，各个放大通道、信号通道依靠3个mSATA引入，这样可以实验多种方案。
原理图：

H750_ADC.PDF (1.13 MB, 下载次数: 119) ，滤波器那儿，有两个地方引入偏置，根据实验结果决定。

PCB的话，还没到货。看这个吧：

750.pdf (494.09 KB, 下载次数: 67) 。华秋的DFM工具，有点死板，比如把我用来框敷铜的走线识别成锐角

，不过仍然非常好用。

jsh560 · 发表于 2021-12-13 20:33:29

fengxin32 发表于 2021-12-13 15:34
传统的LCR是自由轴法，我这个是走的采样再FFT(DLNA可以看成DFT的特例)，得到虚部实部的途径。DLNA主要是 ...

感谢楼主回复。我会把你提供的资料收集起来，仔细学习下。谢谢

jsh560 · 发表于 2021-12-13 23:27:10

fengxin32 发表于 2021-12-13 16:14
这个是前端的框图，理论上都是如此，这方面推荐看看ADI的《Impedance Measurement Handbook 6TH》，还有A ...

<Impedance Measurement Handbook 6TH> 不好意思又打扰你了，这本书找到了，在道格巴巴上面，下载不了，你这有吗？（若没我就花8钱下载咯）谢谢

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