LC振蕩電路電容及電感的測量

　　振蕩電路采用LC振蕩電路，振蕩的頻率由L和C確定。振蕩管采用9018，Rb1和Rb2為基極偏置，Rc為限流電阻，電容C1、C2和電感L構(gòu)成正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)，反饋信號(hào)取自電容C2兩端。該電路也稱為電容3點(diǎn)式振蕩電路。輸入信號(hào)和反饋信號(hào)同相。在測量過程中，當(dāng)測量電感時(shí)，輸入電路自動(dòng)把待測電感Lx并聯(lián)到L的兩端。當(dāng)測量電容時(shí)，輸入電路自動(dòng)把要測量的電容Cx并聯(lián)到C1的兩端。

　　2.4 分頻電路原理

　　分頻電路采用74LS393數(shù)字分頻芯片，分頻端級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)100分頻，高頻管9018的集電極輸出振蕩信號(hào)，之后把振蕩器輸出的信號(hào)100分頻，頻率將降到單片機(jī)測量的范圍之內(nèi)。2.5 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電容和電感的計(jì)算

　　當(dāng)把待測的電容或電感接入時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果確定算法。當(dāng)判斷到是電容時(shí)，系統(tǒng)計(jì)入電容的計(jì)算方式，電容的計(jì)算方式采用公式

　　根據(jù)測量得到頻率和已知的L和C2，從而計(jì)算出Cx的值。當(dāng)判斷為電感時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入電感的計(jì)算方式，電感的計(jì)算方式采用公式

　　根據(jù)測量到的頻率和已知的C1、C2、L計(jì)算出Lx的值。

　　3 算法設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)上電初始化并且清屏，單片機(jī)初始化完成后，進(jìn)入鍵盤掃描程序，當(dāng)要進(jìn)行電容或電感測量時(shí)，選擇測量按鍵，系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)判斷并進(jìn)行電容或電感的測量。當(dāng)判斷為電容時(shí)，系統(tǒng)選擇電容的計(jì)算方法。當(dāng)判斷為電感時(shí)，系統(tǒng)選擇電感的計(jì)算方法。計(jì)算完成后在液晶屏上顯示測量結(jié)果。下面是具體的程序流程圖，如圖3所示。

4 實(shí)際測量數(shù)據(jù)及其分析

　　4.1 提高測量精度的方法

　　采用該系統(tǒng)進(jìn)行電容和電感的測量，由于元器的熱穩(wěn)定性和外界對(duì)電路的干擾影響，測量的結(jié)果會(huì)有所跳動(dòng)，是因?yàn)槿龢O管的結(jié)電容隨著溫度的變化而變化，從而影響測量結(jié)果，這也是電容三點(diǎn)式振蕩電路不穩(wěn)定的關(guān)鍵原因。基于以上原因，在測量過程中可以采用多次測量求平均值的方法提高測量精度。

　　4.2 實(shí)際測量

　　電路的固定參數(shù)如下：Rb1=10 kΩ，Rb2=10 kΩ，Rc=4 kΩ，Re=4.7 kΩ，Cb=1μF，Ce=0.1μF，選擇不同的電容分別測試3次，得到表1。選擇不同的電感分別測試3次，得到表2。由表得出測量值與標(biāo)稱值幾乎接近，表明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的正確性，滿足一般的實(shí)驗(yàn)室和工程設(shè)計(jì)用到的電子元器件參數(shù)測試精度要求。

　　

　　5 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)采用單片機(jī)和振蕩器起振的組合，計(jì)算電容和電感值。系統(tǒng)擁有比較智能的測量方法和簡易的操作方法。單片機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)的判斷和測量，通過單片機(jī)的IO口判斷來確認(rèn)所要測量的對(duì)象。然后進(jìn)行頻率的測量和測量結(jié)果的計(jì)算，最終計(jì)算出被測對(duì)象的真實(shí)值。該系統(tǒng)通過相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)際的測量，能準(zhǔn)確地測量電容和電感的數(shù)值，測量范圍為0.001～22μF和0.01～100 mH，測量精度在5%以內(nèi)。