- 微信
- 微博
  
  分享文章到微博
- 复制链接
  
  复制链接到剪贴板

AD5934阻抗变换模块实验电路板

tsinghuazhuoqing 发表于 2021/12/27 00:47:51 2021/12/27

【摘要】   ■ 前言本文讨论了基于AD5934构建阻抗变换模块。并对于它测试相应的阻抗进行实验。   01电路设计 1.原理图设计1 ▲ 实验电路板原理图 ...

■ 前言

本文讨论了基于AD5934构建阻抗变换模块。并对于它测试相应的阻抗进行实验。

01电路设计

1.原理图设计¹

^{▲ 实验电路板原理图}

2.PCB版图

^{▲ 实验电路板PCB}

电路板输出接口从右到左，前四个的功能定义如下表。后面四个是用于调试使用。

管脚(从右到左)	符号	功能
1	MCLK	转换时钟。从DS345给出
2	VOUT	激励信号。从板上AD8606运放输出
3	GNDA	模拟地
4	VIN	信号输入。进入板上AD8606跟随

3.C51程序

时钟频率35MHz， UART：460800

C51程序以及Python程序详见后面的附录。

^{▲ 基于面包板进行测试和实验}

02测试结果

1. AD5934与AD5933区别

1. AD5934只能使用外部时钟信号
如果没有外部时钟信号，AD534将不会工作。Init(10,1)与init(10,0)作用是相同的；
2.时钟设置是，需要使用DIV=16
在吊桶setsweep（）时，需要提供div=16（缺省为4）。这使得AD5934的AD采样速率也比起AD5933减少了4倍；
3.激励信号扫描范围比起AD5933降低4倍
在 使用AD5933分析复阻抗的时钟频率设置 给出了扫描时钟工作的范围。相遇AD5934需要将所有的时钟频率降低4倍。比如给定了 $f_{osc}$ ，那么激励信号的范围：

其中 $f_{osc}$ 的单位是MHz。

DS345时钟幅度设置：Amplitude:2Vpp; Offset:1V。

^{▲ MCLK时钟的波形：Amplitude=2Vpp, Offset=1V}

在博文 AD5933阻抗模块测量值校正 给出了校正与计算相关的公式。

2.一些典型的测量数据

校正电阻采集数据和测量数据

工作条件： $f_{osc} = 1MHz$ ；扫频范围：（100,5100）；扫描模式：SWEEP_MODE：1
输出信号的幅值：Vpp=2V

^{▲ 输出信号的波形和幅值}

下面是采集到的在10kΩ分压下的采集信号。

^{▲ 使用两个10kΩ电阻进行的校正数据。}

^{▲ 对校正电阻自身测量的结果}

^{▲ 测量带有谐振腔的压电陶瓷蜂鸣器}

^{▲ 测量电容222对应的结果}

^{▲ 测量电感的感抗0.1H}

3.测量一些低阻器件

^{▲ 使用51欧姆的分压采集到的校正数据}

^{▲ 对于51欧姆校正电阻的测量数据}

^{▲ 测量3Ω扬声器的数据}

^{▲ 测量低音扬声器的阻抗}

^{▲ 测试51欧姆电阻}

4.测量一些高阻谐振器件

^{▲ 使用100kΩ采集到的校正数据}

^{▲ 对于20kHz工字电感谐振电磁传感器的测量}

※ 结论

通过上面的实验，可以看到模块设计达到了对应的功能。

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# TEST1.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2020-06-25
#
# Note:
#============================================================

from headm import *
import ad5933
from tsmodule.tsstm32       import *
from tsmodule.tsvisa        import *
from tsmodule.tsdraw        import *

#------------------------------------------------------------
printf('Begin testing:\a')

#------------------------------------------------------------
calflag = 0
if len(sys.argv) > 1:
    calflag = int(sys.argv[1])

calname = 'testcal'
SWEEP_MODE = 1

Resistor=100e3
fosc = 10

startf = 15e3
stepf = 20
numf = 500

#------------------------------------------------------------
if calflag == 0:
    f1, R1, I1, A1 = tspload(calname, 'f', 'R', 'I', 'A')
    R1 = list(R1)
    I1 = list(I1)

    if len(f1) != numf+1:
        printf("NUMF is not equal to calibrate length:(%d,%d)"%(len(f1), numf))
        exit()

#------------------------------------------------------------
ad5933.init(20, 1)

#------------------------------------------------------------

while True:
    f = ad5933.setsweep(startf, stepf, numf, oscf=fosc, div=16)
    time.sleep(1.5)

    ad5933.sweep(SWEEP_MODE)

    while True:
        time.sleep(.5)
        val = stm32val()
        if val[12] > 0: break

    printf('\a')

    R,I = stm32memo(2)

    if len(R) == len(f): break
    else:
        printf('ERROR: %d != %d.\a'%(len(R), len(f)))
        if len(R) < len(f) / 2: continue;

        if calflag == 0:
            f = linspace(f[0], f[-1], len(f1))
            R = linspace(R[0], R[-1], len(f1))
            I = linspace(I[0], I[-1], len(f1))

            break

#------------------------------------------------------------
A = [sqrt(r**2+i**2) for r,i in zip(R,I)]
if calflag == 1:
    tspsave(calname, f=f, R=R, I=I, A=A)

#------------------------------------------------------------
if calflag != 0:
    plt.plot(f, R, label="Real")
    plt.plot(f, I, label="Imaginary")
    plt.plot(f, A, label='Amplitude')
    plt.xlabel("Frequency(Hz)")
    plt.ylabel("Value")
    plt.grid(True)
    plt.legend(loc="upper right")
    plt.show()
    exit()

#------------------------------------------------------------
Xabs = []
Xphase = []
for Rc,Ic,Rm,Im in zip(R1,I1,R,I):
    a = Resistor * Rm
    b = Resistor * Im
    c = 2*Rc - Rm
    d = 2*Ic - Im
    ccdd = c*c+d*d
    x = a*c/ccdd + b*d/ccdd
    y = -a*d/ccdd + b*c/ccdd

    Xabs.append(sqrt(x*x+y*y))
    Xphase.append(arctan2(y, x)*180/pi)

tspsave('Impedance',f=f, xabs=Xabs, xphase=Xphase)

#------------------------------------------------------------
plt.subplot(311)
plt.plot(f, R, label="Real")
plt.plot(f, I, label="Imaginary")
plt.plot(f, A, label='Amplitude')
plt.xlabel("Frequency(Hz)")
plt.ylabel("Value")
plt.grid(True)
plt.legend(loc="upper right")

plt.subplot(312)
plt.plot(f, Xabs)
plt.xlabel("Frequency(Hz)")
plt.ylabel("Amplitude(ohm)")
plt.grid(True)

plt.subplot(313)
plt.plot(f, Xphase)
plt.xlabel("Frequency(Hz)")
plt.ylabel("Phase")
plt.grid(True)

#------------------------------------------------------------
plt.show()

#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : TEST1.PY
#============================================================


  
 
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
  10
  11
  12
  13
  14
  15
  16
  17
  18
  19
  20
  21
  22
  23
  24
  25
  26
  27
  28
  29
  30
  31
  32
  33
  34
  35
  36
  37
  38
  39
  40
  41
  42
  43
  44
  45
  46
  47
  48
  49
  50
  51
  52
  53
  54
  55
  56
  57
  58
  59
  60
  61
  62
  63
  64
  65
  66
  67
  68
  69
  70
  71
  72
  73
  74
  75
  76
  77
  78
  79
  80
  81
  82
  83
  84
  85
  86
  87
  88
  89
  90
  91
  92
  93
  94
  95
  96
  97
  98
  99
  100
  101
  102
  103
  104
  105
  106
  107
  108
  109
  110
  111
  112
  113
  114
  115
  116
  117
  118
  119
  120
  121
  122
  123
  124
  125
  126
  127
  128
  129
  130
  131
  132
  133
  134
  135
  136
  137

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# AD5933.PY                    -- by Dr. ZhuoQing 2020-06-25
#
# Note:
#============================================================

from head import *
from tsmodule.tsstm32       import *

#------------------------------------------------------------

def init(settletime=100, extclock=0):
    if extclock > 0:
        stm32cmd('writeb 81 8')
    else:
        stm32cmd('writeb 81 0')

    time.sleep(0.02)
    stm32cmd('writeb 80 b1')    # Enter standby mode
    stm32cmd('writei 8a %x'%settletime)
    time.sleep(0.02)

def temperature():
    data = stm32cmdata('readt', wait=200)
    if len(data) > 0:
        return data[0] / 32
    else: return 0

def setsweep(startf, incf, num=100, oscf=16.557, div=4):
    startn = int(startf * (2**27) * div / (oscf*1e6))
    incn   = int(incf * (2**27) * div / (oscf*1e6))

    stm32cmd('writel 82 %x'%startn)
    time.sleep(.02)
    stm32cmd('writel 85 %x'%incn)
    time.sleep(.02)
    stm32cmd('writei 88 %x'%num)
    time.sleep(.02)

    stm32cmd('writeb 80 b1')        # Standby

    time.sleep(.02)
    stm32cmd('writeb 80 11')
    time.sleep(.02)

    fdim = []
    for n in linspace(startn, startn + incn * num, num+1, endpoint=True):
        fdim.append(n * oscf * 1e6/div/(2**27))

    return fdim

def startf(resultflag = 0):
    if resultflag > 0:
        stm32cmd('writeb 80 21 1')
    else:
        stm32cmd('writeb 80 21')

def incf(resultflag = 0):
    if resultflag > 0:
        stm32cmd('writeb 80 31 1')
    else:
        stm32cmd('writeb 80 31')

def repeatf(resultflag = 0):
    if resultflag > 0:
        stm32cmd('writeb 80 41 1')
    else:
        stm32cmd('writeb 80 41')

def readdata():
    return stm32cmdata('readd', wait=100)

def sweep(code=0x1):
    stm32cmd('CLEAR')
    time.sleep(.02)

    stm32cmd('sweep %x'%code)

#------------------------------------------------------------

if __name__ == '__main__':

    tdim = []

    for i in range(10):
        data = temperature()
        tdim.append(data)
        time.sleep(.1)

    printf(tdim)

#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : AD5933.PY
#============================================================


  
 
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
  10
  11
  12
  13
  14
  15
  16
  17
  18
  19
  20
  21
  22
  23
  24
  25
  26
  27
  28
  29
  30
  31
  32
  33
  34
  35
  36
  37
  38
  39
  40
  41
  42
  43
  44
  45
  46
  47
  48
  49
  50
  51
  52
  53
  54
  55
  56
  57
  58
  59
  60
  61
  62
  63
  64
  65
  66
  67
  68
  69
  70
  71
  72
  73
  74
  75
  76
  77
  78
  79
  80
  81
  82
  83
  84
  85
  86
  87
  88
  89
  90
  91
  92
  93
  94
  95
  96
  97

AD工程文件:AD\Test\2020\AD5933\AD59348G1k.PcbDoc * ↩︎

文章来源: zhuoqing.blog.csdn.net，作者：卓晴，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。

原文链接：zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/107022358

点赞
收藏
关注作者

0/1000

抱歉，系统识别当前为高风险访问，暂不支持该操作

全部回复

上滑加载中

设置昵称

在此一键设置昵称，即可参与社区互动！

*长度不超过10个汉字或20个英文字符，设置后3个月内不可修改。

确认取消

加入云驻计划，成为创作者

华为云周边好礼
免费体验产品
特殊身份标识
线下官方门票
内部专家零距离
与10000+优质创作者共同成长

立即加入

AD5934阻抗变换模块实验电路板

■ 前言

01电路设计

1.原理图设计¹

2.PCB版图

3.C51程序

02测试结果

1. AD5934与AD5933区别

2.一些典型的测量数据

3.测量一些低阻器件

4.测量一些高阻谐振器件

※ 结论

全部回复

设置昵称

关于作者

目录

加入云驻计划，成为创作者

AD5934阻抗变换模块实验电路板

■ 前言

01电路设计

1.原理图设计1

2.PCB版图

3.C51程序

02测试结果

1. AD5934与AD5933区别

2.一些典型的测量数据

3.测量一些低阻器件

4.测量一些高阻谐振器件

※ 结论

全部回复

设置昵称

关于作者

目录

加入云驻计划，成为创作者

推荐阅读

相关产品

1.原理图设计¹