AD5933阻抗測量芯片原理及其應用

3阻抗測量過程實現(xiàn)
3.1AD5933測量阻抗模值計算
上面已經(jīng)提到在頻率掃描過程中，各個頻率點上都可以得到實部值R和虛部值I兩個值，通過它們可以計算傅立葉變換之后的模值，模值＝。計算之前先把實部和虛部值用十進制表示。但這只是傅立葉變換后的結果，要想得到阻抗的實際值必須乘以一個校準系數(shù)，這里稱這個系數(shù)為增益系數(shù)。
下面給出一個計算增益系數(shù)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(zhuǎn)換放大器增益電阻為200 kΩ，激勵頻率為30kHz，在這個頻率點上得到的實部和虛部值分別為F064、227E，轉(zhuǎn)換為十進制分別為-3996、8830，則傅立葉變換后的模值＝，則增益系數(shù)為標定電阻的倒數(shù)除以計算得到的模值，即(1/200kΩ)/9692.106＝515.819E-12。
下面再給出一個已知增益系數(shù)、被測電阻的實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(shù)×模值)=1/(515.819E-12×3802.863) =509.791kΩ。
對于不同的測量頻率點增益系數(shù)是不同的，所以在不同的頻率點上要分別計算增益系數(shù)。
在測量過程中可以通過限制電阻的測量范圍來優(yōu)化測量性能。表4給出6個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
在阻抗測量過程中不僅僅要關注電阻的模值，還要知道相角的大小，相角值＝。和模值一樣相角也要進行校準。首先對標定電阻進行測量，得到標定電阻的相角，測量電阻的實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通過得到的相角是在-90º到+90º之間的，所以要根據(jù)R和I所決定的象限來把相角變換到所在象限內(nèi)。如果R0，I>0則說明在第二象限，所以計算時要把相角加上180º；如果R0，I0則是在第三象限，計算時要把相角減去180 º。