AD5933阻抗測量芯片原理及其應用

3阻抗測量過(guò)程實(shí)現
3.1AD5933測量阻抗模值計算
上面已經(jīng)提到在頻率掃描過(guò)程中，各個(gè)頻率點(diǎn)上都可以得到實(shí)部值R和虛部值I兩個(gè)值，通過(guò)它們可以計算傅立葉變換之后的模值，模值＝。計算之前先把實(shí)部和虛部值用十進(jìn)制表示。但這只是傅立葉變換后的結果，要想得到阻抗的實(shí)際值必須乘以一個(gè)校準系數，這里稱(chēng)這個(gè)系數為增益系數。
下面給出一個(gè)計算增益系數的例子。當輸出電壓范圍為2V，標定電阻為200kΩ，可編程放大器設置為1，電流電壓轉換放大器增益電阻為200 kΩ，激勵頻率為30kHz，在這個(gè)頻率點(diǎn)上得到的實(shí)部和虛部值分別為F064、227E，轉換為十進(jìn)制分別為-3996、8830，則傅立葉變換后的模值＝，則增益系數為標定電阻的倒數除以計算得到的模值，即(1/200kΩ)/9692.106＝515.819E-12。
下面再給出一個(gè)已知增益系數、被測電阻的實(shí)部和虛部值計算被測電阻阻值的例子。假設被測電阻為510kΩ，激勵頻率為30kHz，測量得到的實(shí)部和虛部值分別為－1473和3507，則計算得到的模值為3802.863。電阻值＝1/(增益系數×模值)=1/(515.819E-12×3802.863) =509.791kΩ。
對于不同的測量頻率點(diǎn)增益系數是不同的，所以在不同的頻率點(diǎn)上要分別計算增益系數。
在測量過(guò)程中可以通過(guò)限制電阻的測量范圍來(lái)優(yōu)化測量性能。表4給出6個(gè)不同的阻抗范圍作為參考，它們所選擇的輸出電壓范圍均為2V，可編程增益放大器設置為1。
表4測量阻抗范圍設定

3.2相角計算及校準
在阻抗測量過(guò)程中不僅僅要關(guān)注電阻的模值，還要知道相角的大小，相角值＝。和模值一樣相角也要進(jìn)行校準。首先對標定電阻進(jìn)行測量，得到標定電阻的相角，測量電阻的實(shí)際相角等于測量計算得到的值減去標定電阻的相角值。值得注意的是測量時(shí)通過(guò)得到的相角是在-90º到+90º之間的，所以要根據R和I所決定的象限來(lái)把相角變換到所在象限內。如果R0，I>0則說(shuō)明在第二象限，所以計算時(shí)要把相角加上180º；如果R0，I0則是在第三象限，計算時(shí)要把相角減去180 º。