CN208421122U - 一种用于测试设备的低成本高精度电容测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开并提供了一种用于测试设备的低成本高精度电容测量装置，它包括信号发生器模块、电阻电容式信号放大模块、峰‑峰值测量模块、MCU模块、校准模块，所述信号发生器模块连接所述电阻电容式信号放大模块、峰‑峰值测量模块、MCU模块，所述电阻电容式信号放大模块连接所述峰‑峰值测量模块、MCU模块，所述MCU模块连接所述校准模块，所述校准模块包括EEPROM存储芯片。本实用新型是一种用于测试设备的低成本高精度电容测量装置，测量范围广，精度高，体积小，易扩展。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子设备测试行业、教学实验平台。
背景技术
在测试设备行业，特别是ICT在线测试设备，电容是最常见的DUT待测品，如何快速，精确测量出电容值是提升ICT设备竞争力的关键技术，传统解决方案是使用LCR表来测量，如 Keysight E4980A 等；传统的解决方案存在如下缺点：
A、标准LCR表成本高，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；
B、标准LCR表测试效率低，示波器通过GPIB/USB/TCP和上位机通信，测量一个电容值至少需要2S；
C、标准LCR表体积大，集成困难，不适合在消费类电子测试设备中使用。
要克服上述缺点必须开发设计一种测量范围广，精度高，体积小，易扩展的电容测量方案及装置，用于替代标准LCR表，解决LCR表成本高，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。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种用于测试设备的低成本高精度电容测量装置，测量范围广，精度高，体积小，易扩展。
本实用新型所采用的技术方案是：一种用于测试设备的低成本高精度电容测量装置，它包括信号发生器模块、电阻电容式信号放大模块、峰-峰值测量模块、MCU模块、校准模块，所述信号发生器模块连接所述电阻电容式信号放大模块、峰-峰值测量模块、MCU模块，所述电阻电容式信号放大模块连接所述峰-峰值测量模块、MCU模块，所述MCU模块连接所述校准模块，所述校准模块包括EEPROM存储芯片，所述信号发生器模块由MCU控制输出不同频率和幅值的正弦波，所述电阻电容式信号放大模块通过电阻和待测试的电容组成反向比例放大电路，将信号发生器输出的正弦波放大一定比例输出，所述峰-峰值测量模块测量信号发生模块输出的正弦波的峰-峰值，再测量电阻电容式信号放大模块输出的正弦波的峰-峰值，所述校准模块通过所述MCU模块向所述EEPROM存储芯片读写，完成电容测量校准参数的存储和调用。
所述校准模块通过所述MCU模块向所述EEPROM存储芯片读写，完成电容测量校准参数的存储和调用。
本实用新型的有益效果是：由于本实用新型它包括信号发生器模块、电阻电容式信号放大模块、峰-峰值测量模块、MCU模块、校准模块，所述信号发生器模块连接所述电阻电容式信号放大模块、峰-峰值测量模块、MCU模块，所述电阻电容式信号放大模块连接所述峰-峰值测量模块、MCU模块，所述MCU模块连接所述校准模块，所述校准模块包括EEPROM存储芯片，所述信号发生器模块由MCU控制输出不同频率和幅值的正弦波，所述电阻电容式信号放大模块通过电阻和待测试的电容组成反向比例放大电路，将信号发生器输出的正弦波放大一定比例输出，所述峰-峰值测量模块测量信号发生模块输出的正弦波的峰-峰值，再测量电阻电容式信号放大模块输出的正弦波的峰-峰值，所述MCU模块进行下述作业：
1控制信号发生器输出制定频率和幅值的正弦波；
2控制电阻电容反向比例放大器模块中的标定电阻的选择；
3控制峰峰值测量模块的信号选择，采集，保持，并完成电压读取；
4将上述两个峰-峰值进行比较，得出电阻电容阻抗的比例值，再根据已知的电阻值，计算出待测电容的阻抗，加上已知的正弦波频率，得出电容值C。
所述校准模块通过所述MCU模块向所述EEPROM存储芯片读写，完成电容测量校准参数的存储和调用。
所以本实用新型是一种用于测试设备的低成本高精度电容测量装置，测量范围广，精度高，体积小，易扩展。
附图说明
图1是本实用新型电路原理结构方框示意图；
图2是本实用新型信号发生器模块电路原理示意图；
图3是本实用新型电阻电容式信号放大模块电路原理示意图；
图4是本实用新型峰-峰值测量模块电路原理示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本实用新型它包括信号发生器模块1、电阻电容式信号放大模块2、峰-峰值测量模块3、MCU模块、校准模块，所述信号发生器模块1连接所述电阻电容式信号放大模块2、峰-峰值测量模块3、MCU模块4，所述电阻电容式信号放大模块2连接所述峰-峰值测量模块3、MCU模块4，所述MCU模块4连接所述校准模块，所述校准模块包括EEPROM存储芯片5，所述信号发生器模块1由MCU控制输出不同频率和幅值的正弦波，所述电阻电容式信号放大模块2通过电阻和待测试的电容组成反向比例放大电路，将信号发生器输出的正弦波放大一定比例输出，所述峰-峰值测量模块3测量信号发生模块输出的正弦波的峰-峰值，再测量电阻电容式信号放大模块2输出的正弦波的峰-峰值，所述MCU模块4进行下述作业：
1）控制信号发生器输出制定频率和幅值的正弦波；
2）控制电阻电容反向比例放大器模块中的标定电阻的选择；
3）控制峰峰值测量模块的信号选择，采集，保持，并完成电压读取；
4）将上述两个峰-峰值进行比较，得出电阻电容阻抗的比例值，再根据已知的电阻值，计算出待测电容的阻抗，再根据阻抗计算公式：Z=1/2π*f*c，加上已知的正弦波频率，得出电容值C。
所述校准模块通过所述MCU模块4向所述EEPROM存储芯片5读写，完成电容测量校准参数的存储和调用，从而使测量精度更高。
本实施例中，整个系统由信号发生器模块1、电阻电容式信号放大模块2、峰-峰值测量模块3、MCU模块4、校准模块五部分组成：
1、信号发生器模块1
由MCU控制输出不同频率1Hz~1MHz和幅值0V~3.3V的正弦波；信号发生器电路采用AD9834，这是一款DDSDirect Digital Synthesis，直接数字合成芯片，该电路可以输出非常规则的频率1MHz，Vp-p 580mV的正弦波，当然通过MCU可以控制频率和幅值。
2、电阻电容式信号放大模块2
通过电阻和待测试的电容组成反向比例放大电路，将信号发生器输出的正弦波放大一定比例输出。
3、峰-峰值测量模块3测量信号发生模块输出的正弦波的峰-峰值，再测量电阻电容式信号放大模块2输出的正弦波的峰-峰值。
4、MCU模块4
1控制信号发生器输出制定频率和幅值的正弦波；
2控制电阻电容反向比例放大器模块中的标定电阻的选择；
3控制峰峰值测量模块的信号选择，采集，保持，并完成电压读取；
4将上述两个峰-峰值进行比较，得出电阻电容阻抗的比例值，再根据已知的电阻值，计算出待测电容的阻抗，再根据阻抗计算公式：Z=1/2π*f*c，加上已知的正弦波频率，得出电容值C。
5、校准模块
通过MCU向EEPROM读写，完成电容测量校准参数的存储和调用，从而使测量精度更高。
Claims (2)
1.一种用于测试设备的低成本高精度电容测量装置，其特征在于：它包括信号发生器模块（1）、电阻电容式信号放大模块（2）、峰-峰值测量模块（3）、MCU模块（4）、校准模块，所述信号发生器模块（1）连接所述电阻电容式信号放大模块（2）、峰-峰值测量模块（3）、MCU模块（4），所述电阻电容式信号放大模块（2）连接所述峰-峰值测量模块（3）、MCU模块（4），所述MCU模块（4）连接所述校准模块，所述校准模块包括EEPROM存储芯片（5），所述信号发生器模块（1）由MCU控制输出不同频率和幅值的正弦波，所述电阻电容式信号放大模块（2）通过电阻和待测试的电容组成反向比例放大电路，将信号发生器输出的正弦波放大一定比例输出，所述峰-峰值测量模块（3）测量信号发生模块输出的正弦波的峰-峰值，再测量电阻电容式信号放大模块（2）输出的正弦波的峰-峰值，所述校准模块通过所述MCU模块（4）向所述EEPROM存储芯片（5）读写，完成电容测量校准参数的存储和调用。
2.根据权利要求1所述的一种用于测试设备的低成本高精度电容测量装置，其特征在于：所述信号发生器模块（1）包括AD9834芯片，该电路输出规则的频率的正弦波，通过所述MCU模块（4）控制频率和幅值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821219507.6U CN208421122U (zh) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | 一种用于测试设备的低成本高精度电容测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821219507.6U CN208421122U (zh) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | 一种用于测试设备的低成本高精度电容测量装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208421122U true CN208421122U (zh) | 2019-01-22 |
Family
ID=65124821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201821219507.6U Active CN208421122U (zh) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | 一种用于测试设备的低成本高精度电容测量装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN208421122U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113125926A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-07-16 | 中山大学 | 一种可调偏压的阵列精密电容的同步测量系统及方法 |
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2018
- 2018-07-31 CN CN201821219507.6U patent/CN208421122U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN113125926A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-07-16 | 中山大学 | 一种可调偏压的阵列精密电容的同步测量系统及方法 |
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