基于AD5933的阻抗测量仪
Luminary615控制，辅以良好的人机界面，可方便操作。具体程序详见附录3.
开始系统初始化液晶初始化扫描不同通道合适的量程？N更改通道Y测量并显示结束
图3.2 系统设计流程图
基于AD5933的阻抗测量仪
开始 写入频率扫描参数到相应寄存器 （1） 起始频率寄存器 （2） 扫描频率点数 设置AD5933进入标准写入开始频率命令到控制寄存器初始化在足够的建立时间之后开始频率N DFT是否完成？ Y写入跳到下个频率或者重复当前频率命令到控制寄存器 从实部和虚部寄存器中读频率扫描 完成？ Y测量结束 N
图3.3 单个阻抗测量过程软件流程图
4. 系统测试
4.1测试仪器
数字万用表：UT39A.
4.2测试方法与结果
在特定频率下，将电阻、电容等串并联接到测试端，从液晶读出阻抗幅值与相位并记录下来，再通过数字外用表测量其值并计算出阻抗实际值。比较测量值与实际值的大小，计算出误差并进行分析。
基于AD5933的阻抗测量仪
通过测试，部分结果如表4.1、表4.2及表4.3所示，此处测试激励源频率为2KHZ，激励信号幅值设定为2V。误差计算公式为：
|测量值?实际值实际值|*100%
表1 电阻测量结果
实际阻抗（Ω） 509 709 1.13K 5.54K 9.99K 17.66 56K 100.6K 554K 954K 1.93M 4.70M 5.68M 9.71M 测量阻抗（Ω） 542 639 1.141K 5.579K 10.071 17.619 56.089K 99.894K 555.000K 954.009K 1.937M 4.646M 5.645M 9.653 误差（%） 6.483 9.873 0.932 0.711 0.008 0.232 0.159 0.702 0.181 0.001 0.405 1.128 0.618 0.589 备注，测量电阻时无相位误差。 表4.2电阻与电容串联测量结果
电阻值 电容值 电阻值 电容值 电阻值 电容值 电阻值 电容值 2.1K 13nF 74K 2nF 385K 330Pf 4M 35pF 理论值 阻抗Ω 6K 84.66K 454.29K 4.34M 测量值 相位（°） -41 -27 -31 -27 误差（%） 阻抗 4.17 9.28 5.12 3.23 相位 2.50 6.89 3.13 6.89 相位（°） 阻抗Ω -40 -29 -32 -29 6.25K 76.8K 431.02K 4.20M 电阻值 电容值 电阻值 电容值 电阻值 电容值 电阻值 电容值
表4.3电阻与电容并联测量结果 理论值 测量值 阻抗Ω 2.1K 13nF 74K 2nF 385K 330Pf 4M 35pF 1.98K 35.88K 204.4K 1.56M 相位（°） 阻抗Ω -19 -60 -57 -67 1.8K 33.15K 199.36K 1.53M 相位（°） -17 -57 -53 -62 误差（%） 阻抗 9.09 7.61 2.46 1.92 相位 10.52 5 7.02 7.46
基于AD5933的阻抗测量仪
4.3 误差分析
测量结果表明，对电阻的测量是比较精确的，大电阻范围内精度在1%以内，由于测量小电阻时模拟开关的导通电阻较大，故测量结果误差较大。另外，元器件的阻值本身便有一定误差，在测量电容时尤其能体现出。电阻与电容的串并联测量结果表明，阻抗幅值误差在10%以内，相位误差也从2%~10%不等。一方面电容的器件误差本身比电阻大，不同大小电容间误差大小也不同，另一方面频率对电容的影响大，对结果也有影响。在电感测量中，由于实验室电感值较小，阻抗值处在小范围内，测量误差较大。
5. 结论
该设计采用阻抗测量芯片AD5933实现阻抗测量，外围电路简单，测试结果表明，通过Luminary615微控制器控制AD5933测量精度高，稳定性好。设计中，标定阻抗的选取对精度有很大影响，且软件算法对测量值的校准也非常重要。该设计实现了阻抗量程的自动转换，总体测试良好。
6.参考文献
[1]http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD5933.pdf
[2] 崔传金，郭志强，赵楠，左月明.用AD5933实现电导率测量的研究, 机电工技术，2008.37（4）
[3] 高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程[M].北京：电子工业出版社，2007.12
基于AD5933的阻抗测量仪
附录一 元器件清单
附表1 元件 电容 电解电容 电解电容 磁珠 发光二极管 插针 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 芯片 芯片 芯片 型号 104 100U 10U LED 300 10K 510 200 1K 10K 100K 220K 1M Lm1117 CD4051 AD5933 标号 C1, C3, C5, C31 C2 C4 L1, L3 L2 P1, P4 ,P2, P3, P5 R1 R2, R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R12 U1 U2 U6 数量 4 1 1 2 1 5 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
附录二 原理图以及PCB图
附图1 AD5933 pack板原理图