AD5933阻抗测量芯片原理及其应用(2)

来源：互联网　作者：佚名　责任编辑：admin　发表时间:2011-11-22 14:32　

核心提示：2.3 AD5933与控制系统的数据传输 AD5933与控制系统的通讯是用实现的，作为设备使用，遵守通讯的时序。它有一个七位的设备地址0001101。当控制系统写入到AD5933时没有什么特别说明的，当从AD5933读数据时，首先要

2.3 AD5933与控制系统的数据传输

AD5933与控制系统的通讯是用实现的，作为设备使用，遵守通讯的时序。它有一个七位的设备地址0001101。当控制系统写入到AD5933时没有什么特别说明的，当从AD5933读数据时，首先要写入B0h到AD5933，然后写入要读出数据的寄存器地址，读出寄存器的值。

2.4 温度测量实现

AD5933片上的温度传感器是一个13位的数字温度传感器，第14位是一个标志位。温度传感器可以精确测量周围器件的温度。温度传感器的测量范围是-40℃到+125℃,当温度达到+150℃时，当工作在电压和温度的最大规格时，结构完整性将受到破坏。测量温度的精度为±2℃。

温度测量过程的转换时钟由内部产生，只有从串口读取或写入数据才需要外部时钟。一般模式下，内部时钟自动完成转换过程。默认情况下温度传感器处于掉电状态，要启动温度测量需要在控制寄存器中写入温度测量控制字，在测量完成后温度传感器自动关闭，直到下次接受到命令再启动。用户可以通过读取状态寄存器的值来检查温度测量是否结束，温度测量的结果保存在92h和93h中。其中有14位是有用数据，最高两位没有意义。DB13是一个标志位。表4中给出了部分测量数据与实际温度的对应关系。对于具体的温度测量数据可以通过公式得到，如果测量温度为正，则等于所得数据的十进制表示值除以32。如果测量温度值为负，且把DB13的值也计算在内，则等于测得数据的十进制值减去16384后再除以32，若不把DB13的值计算在内，则等于测量数据的十进制值减去8192后再除以32。

3.1 AD5933测量阻抗模值计算

上面已经提到在频率扫描过程中，各个频率点上都可以得到实部值R和虚部值I两个值，通过它们可以计算傅立叶变换之后的模值，模值＝。计算之前先把实部和虚部值用十进制表示。但这只是傅立叶变换后的结果，要想得到阻抗的实际值必须乘以一个校准系数，这里称这个系数为增益系数。

下面给出一个计算增益系数的例子。当输出电压范围为2V，标定电阻为200kΩ，可编程放大器设置为1，电流电压转换放大器增益电阻为200 kΩ，激励频率为30kHz，在这个频率点上得到的实部和虚部值分别为F064、227E，转换为十进制分别为-3996、8830，则傅立叶变换后的模值＝，则增益系数为标定电阻的倒数除以计算得到的模值，即(1/200kΩ)/9692.106＝515.819E-12。

下面再给出一个已知增益系数、被测电阻的实部和虚部值计算被测电阻阻值的例子。假设被测电阻为510kΩ，激励频率为30kHz，测量得到的实部和虚部值分别为－1473和3507，则计算得到的模值为3802.863。电阻值＝1/(增益系数×模值)=1/(515.819E-12×3802.863) =509.791kΩ。

对于不同的测量频率点增益系数是不同的，所以在不同的频率点上要分别计算增益系数。

在测量过程中可以通过限制电阻的测量范围来优化测量性能。表4给出6个不同的阻抗范围作为参考，它们所选择的输出电压范围均为2V，可编程增益放大器设置为1。

3.2 相角计算及校准

在阻抗测量过程中不仅仅要关注电阻的模值，还要知道相角的大小，相角值＝。和模值一样相角也要进行校准。首先对标定电阻进行测量，得到标定电阻的相角，测量电阻的实际相角等于测量计算得到的值减去标定电阻的相角值。值得注意的是测量时通过得到的相角是在-90º到+90º之间的，所以要根据R和I所决定的象限来把相角变换到所在象限内。如果R<0，I>0则说明在第二象限，所以计算时要把相角加上180º；如果R<0，I<0则是在第三象限，计算时要把相角减去180 º。

本文设计了一个用单片机控制AD5933实现阻抗测量的系统。单片机选择的ADI公司的ADμC848。单片机和AD5933通过串口实现通讯，单片机控制对AD5933的工作模式设置，控制测量过程，读取测量结果，并通过串口传输到PC机。

4.1 硬件电路

系统采用电池供电，又MAX603实现把四节1.5V电池串联后的电压变到5V。在AD5933的RFB和VIN之间接入电流电压转换电阻，这个电阻的值是可以按照上面提到的设置测量电阻的范围的方法来设定的。在VIN和VOUT之间接入的是被测电阻，测量之前先大致估计一下测量电阻的范围，然后来选择相应电流电压转换电阻的大小。在测量被测电阻之前，首先要用已知阻值的电阻进行标定，得到模值和相角的基准。单片机把从AD5933读到的阻抗测量结果的实部和虚部通过串口传到上位机，又上位机根据上面提到的公式，计算得到阻抗值。图2中给出了电路连接的原理图。

4.2 系统软件设计

系统测量的软件流程。这是完成单个阻抗测量的过程。测量后得到的实部和虚部结果都是十六进制表示。用单片机传输到上位机后进行后续的处理。每个频率点上都要首先对标定电阻进行测量和计算，然后再以此为标准计算被测电阻。

5 小结

本文介绍了阻抗测量芯片AD5933，它是一款可以实现精确测量的高集成度的芯片，大大简化了测量系统的电路和数据处理过程。本文对其性能、参数设置和具体测量实现进行了较为详细的介绍，并设计实现了单片机系统对其控制。为阻抗测量提供了一个比较方便、使用的解决方案。

(责任编辑：admin)

“扫一扫”关注融合网微信号

免责声明：我方仅为合法的第三方企业注册用户所发布的内容提供存储空间，融合网不对其发布的内容提供任何形式的保证：不保证内容满足您的要求，不保证融合网的服务不会中断。因网络状况、通讯线路、第三方网站或管理部门的要求等任何原因而导致您不能正常使用融合网，融合网不承担任何法律责任。

第三方企业注册用户在融合网发布的内容（包含但不限于融合网目前各产品功能里的内容）仅表明其第三方企业注册用户的立场和观点，并不代表融合网的立场或观点。相关各方及作者发布此信息的目的在于传播、分享更多信息，并不代表本网站的观点和立场，更与本站立场无关。相关各方及作者在我方平台上发表、发布的所有资料、言论等仅代表其作者个人观点，与本网站立场无关，不对您构成任何投资、交易等方面的建议。用户应基于自己的独立判断，自行决定并承担相应风险。

根据相关协议内容，第三方企业注册用户已知悉自身作为内容的发布者，需自行对所发表内容（如，字体、图片、文章内容等）负责，因所发表内容（如，字体、图片、文章内容等）等所引发的一切纠纷均由该内容的发布者（即，第三方企业注册用户）承担全部法律及连带责任。融合网不承担任何法律及连带责任。

第三方企业注册用户在融合网相关栏目上所发布的涉嫌侵犯他人知识产权或其他合法权益的内容（如，字体、图片、文章内容等），经相关版权方、权利方等提供初步证据，融合网有权先行予以删除，并保留移交司法机关查处的权利。参照相应司法机关的查处结果，融合网对于第三方企业用户所发布内容的处置具有最终决定权。

个人或单位如认为第三方企业注册用户在融合网上发布的内容（如，字体、图片、文章内容等）存在侵犯自身合法权益的，应准备好具有法律效应的证明材料，及时与融合网取得联系，以便融合网及时协调第三方企业注册用户并迅速做出相应处理工作。

融合网联系方式：（一）、电话：（010）57722280；（二）、电子邮箱：2029555353@qq.com dwrh@dwrh.net

对免责声明的解释、修改及更新权均属于融合网所有。