[实用新型]一种高精度测量电阻电容的系统及电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电子元器件测量技术领域，尤其涉及一种高精度测量电阻电容的系统及电路。

背景技术

随着电子工业的发展，电阻电容元器件应用急剧增加，应用范围也越来越广。在很多应用场合要测试其参数。

目前测量电阻的方法主要有电桥法，其基本思路是将电阻值转换成电压值或者频率值。只要AD转换器对被测电阻两端的电压进行测量，再经过相应的运算即可。这种测量方法结构简单，但是受到AD转换器输入电压、转换精度以及输出频率范围的影响，这种方法测量范围小，精度低。当电压放大倍数较大时，因偏置电流的不平衡而引起的失调电压误差大，同时放大倍数增加，降低了测量范围；采用纯模拟电路法测量电阻电容，可以避免编程的麻烦，但是电路复杂、灵活性差、测量精度低。

采用PLC(可编程逻辑控制)法设计的电阻电容测量方法速度快、体积小、可靠性和精度好，但是价格昂贵。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种高精度测量电阻电容的系统及电路，旨在解决现有的电路复杂、灵活性差、测量精度低、价格昂贵的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种高精度测量电阻电容的系统，该高精度测量电阻电容的系统包括：输入方波信号发生单元，电平转换电路单元、二次充电电路单元、二次放电电路单元、逻辑处理单元、比较电路单元、脉宽信号计时单元。

用于产生初始输入信号，通过电平转换电路单元作用于电阻电容测量电路的输入方波信号发生单元；

与输入方波信号发生单元连接，用于不同工作电源的数字电路之间电平匹配的电平转换电路单元，

与逻辑处理单元连接，用于对电阻电容测量电路中间电位进行加速充电的二次充电电路单元；

与逻辑处理单元连接，用于电阻电容测量电路中间电位加速放电的二次放电电路单元；

与电阻电容测量电路中间电位、比较电压和输入方波信号发生单元连接，用于对电阻电容测量电路中间端的输出结果进行比较，转换成输出方波信号的比较电路单元；

与输入方波信号发生单元和比较电路单元连接，用于对初始输入信号与比较电路单元的输出信号的处理和充放电逻辑控制的逻辑处理单元；

与逻辑处理单元连接，用于对占空比正比于充放电时间的脉宽信号进行计时的脉宽信号计时单元。

进一步，逻辑处理单元还包括：充放电时间脉宽信号逻辑处理单元，充电逻辑处理单元和放电逻辑处理单元；

用于对初始输入信号与比较电路单元的输出信号的处理，得到占空比正比于充放电时间的脉宽信号的充放电时间脉宽信号逻辑处理单元；

与电平转换电路单元连接，通过电平转换电路单元连接二次充电电路单元，用于完成对二次充电电路单元的充电逻辑控制的充电逻辑处理单元；

与二次放电电路单元连接，用于完成对二次放电电路单元的放电逻辑控制的放电逻辑处理单元。

进一步，电平转换电路单元其中一组通过R2，R3以及Q1组成的电平转换电路，初始输入信号由FPGA输出，幅值为3.3V，将初始输入信号转换成频率保持不变，幅值增加到5V的输入方波信号，另外一组通过R1、R11和Q4组成的电平转换电路将U4的输出幅值转换成5V，充分保证Q2工作在截止状态。

进一步，二次充放电电路单元，通过R7、R8和Q2组成的充电电路以及R9、R10和Q3组成的放电路对电阻电容测量电路的中间电位进行加速充电和放电，加快了输出信号的上升与下降速度，为下次测量准备了初始条件，提高了测量速度。

进一步，比较电路单元，通过型号为LM393的比较器U2，R4，R5和R6组成的比较电路对电阻电容测量电路中间端的输出结果进行比较，选择的2.5V作为比较电压值转换成输出方波信号，使得比较电压直流漂移带来的测量误差减小到最小。

进一步，逻辑处理单元由异或门U3构成的充放电时间脉宽信号逻辑处理单元，非门U1和与门U4构成的充电逻辑处理单元和或非门U5构成的放电逻辑处理单元组成，对输入方波信号发生单元的输出信号和比较电路单元的输出信号进行处理，在FPGA内部完成，提高系统的集成度，同一性。

进一步，脉宽信号计时单元利用初始输入信号与输出方波信号周期相同，以此信号分频产生另一方波信号，周期是初始输入信号周期的两倍，分频后的方波信号高电平期间，充放电脉宽信号包含一个充电脉宽信号与一个放电脉宽信号，期间对充放电脉宽信号进行脉宽信号计时，得到正比于RC的充放电时间，提高了计时测量的稳定性与准确性。