自动平衡电桥控制技术优化

为了淘汰费时的手动操作和消除相应的测试误差，研究出了多种自动电桥。现代的LF阻抗测量仪器一般都使用自动平衡电桥法。如图10-16所示，该测量电路从功能上分为三个部分：

1）信号源部分：产生施加到被测件的测试信号。测试信号的变化范围为40Hz～110MHz，最高分辨率为1mHz；输出信号电平使用衰减器调节，使有效值在5mV～1V的范围变化。

2）自动平衡电桥部分：将量程电阻器电流与DUT电流平衡，以保持低端的零电位。当电桥处于“不平衡”状态时，零值检测器（I-U转换器）测到一个误差电流，下一级的相位检波器把它分成0°和90°矢量成分。相位检波器的输出信号馈入环路滤波器（积分器）并加到调制器上，以分别驱动0°和90°调制分量信号。两个调制的合成信号放大并通过量程电阻R_r反馈以抵消通过DUT的电流。在40Hz～110MHz自动执行这一平衡操作。因而没有误差电流流入零值检测器。

3）矢量比检波器部分：测量DUT（U_X）和量程电阻器（U_s）串联电路上的两个电压，如图10-16所示。通过测量这两个电压，而量程电阻的阻值为已知，可由公式Z_x=R_r×（U_X/U_s）计算出DUT的阻抗矢量Z_X。开关S₁选择U_X或U_s信号，使信号交替流过同一通道，以消除这两个信号间的通道误差。输入信号经混频后，输出到放大器的信号频率降低了。ATT为自动衰减器，能根据DUT的阻抗自动选择衰减量，得到最适宜的测量量程。现代阻抗测量仪器使用高速采样A-D转换器，取代原先使用相位检波器和双斜A-D转换器的技术。测量时间正比于每个测量周期A-D转换的采样点数。要提高测量精度则需更多的采样点，因而需用较长的测量时间。(www.xing528.com)

图10-16 自动平衡电桥