文档介绍：电感电桥测量电感
1设计要求
1设计一个电桥测量电感的电路,要求比较准确测出0~10uh的可变电感器接在电路中的电感大小。要求设计思路要清晰。
2掌握以电桥法测量元器件参数电路设计的基本方法与技术。
3独立完成设计任务,绘制原理框图,并先要用仿真软件进行仿真测试。
4制定设计方案并验证,最后写下工作心得。
2 设计方案与论证
同电阻电桥测量电阻的方法类似,在一般的电桥测量电感的方法中,同样存在着电桥电源电压不稳定性和非线性的影响问题。为了解决这个问题设计了一个新型的不平衡电桥测量电感电路。
先给电桥提供一个5V的交流电压,分别通过电桥引出两路电压并接入高增益、低漂移、低噪声的放大器。从放大器出来的两个电压输入除法器。在除法器中运算后,输出的数值数字电压表测的数值。
设计的总框图如下所示
上图即为所设计新型不平衡电桥测量电感电路的设计框图
3 设计原理及电路图
从图中可知 U’AB=—R2/R1 · E/2 · (wLx/2wL)/(1+wLx/2wL)
= —R2/R1 · E/2 · (Lx/2L)/(1+Lx/2L)
U’BD=—R4/R3 · UBD=—R4/R3 · E/2 · 1/(1+wLx/2wL)
= —R2/R1 · E/2 · 1/(1+Lx/2L)
将U’AB U’BD 送入除法电路中则U’AB /U’BD=Uo=R2R3/R1R4 · Lx/2L 。
电压Uo与电桥电源电压无关。电压Uo与被测电感Lx成正比,这样就实现了电桥的线性化,并且达到测量Lx 的目的。电压Uo 与电桥四臂电感成反比。
在正弦交流情况下,桥臂阻抗可以写成复数的形式
Z=R+jX=Zejφ
若将电桥的平衡条件用复数的指数形式表示,则可得
Z1ejφ1·Z3ejφ3=Z2ejφ2·Z4ejφ4
即 Z1·Z3 ej(φ1+φ3)=Z2·Z3 ej(φ2+φ4)
根据复数相等的条件,等式两端的幅模和幅角必须分别相等,故有
Z1Z3=Z2Z4
φ1+φ3=φ2+φ4
上面就是平衡条件的另一种表现形式,可见交流电桥的平衡必须满足两个条件:一是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等;二是相对桥臂上阻抗幅角之和相等。
当调节可变电感器时,电桥不平衡,所以输出两组不同的电压送入除法电路。
AD532芯片的介绍:AD532是首款预调整的单芯片乘法器/除法器;无需任何外部调整电阻或输出运算放大器,即可保证±%的最大乘法误差和±10 V的输出电压范围。AD532经过内部调整,易于使用,为设计工程师提供了一种有吸引力的模乘法器替代方案,而且其单芯片结构在尺寸、可靠性和成本上具有显著的优势。此外,AD532可以直接取代其它要求外部调整网络的IC乘法器(如AD530等)。它的封装图如下所示:
AD532外部引脚图
AD532的特性:预调整至±% (AD532K),无需外部元件,保证最大±%的四象限,误差(AD532K。
技术指标:差分输入,传递函数为(X1 - X2) (Y1 - Y2)/10 V ,单芯片结构,低成本。
OPAMP_3T的介绍:芯OPAMP_3T片是一种低噪声,非斩波稳零的双极性运算