目前有三种实现RLC测量的方法。1)电桥法，它具有较高的测量精度，被广泛采用，现己派生出许多类型。但电桥法测量需要反复进行平衡调节，测量时间长，很难实现快速的自动测量。2)谐振法，它要求较高频率的激励信号，一般不容易满足高精度的要求。由于测试频率不固定，测试速度也很难提高。3)伏安法，它是经典的方法，其测量原理来源于阻抗的定义，显然纯电阻可由直流分压，但对于阻抗、容抗则必须采用频率较高的交流，电路较为复杂，使得该方案未得到认可。本系统采用伏安法，相对简化了电路，具有较好的人机互动。
1 系统方案实现
整体设计思想为在待测网络器一端加入激励信号，另一端加入采样电阻到地，通过频率的自动切换使AD读到不同的采样电压，我们可以根据激励信号对应的AD采样电压，判别出待测元器件的属性，进一步切换采样电阻，从而准确测量出待测元器件的大小。这一系列操作均为自动完成。系统原理实现框图如图1所示。
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CMI201209U1R0KT（1uH） |
21.02K |
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CMI201209U1R2KT（1.2uH） |
202.75K |
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CMI201209U1R5KT(1.5UH) |
1K |
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CMI201209U1R8KT（1.8uH） |
77K |
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CMI201209U220KT(22UH) |
0.06K |
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CMI201209U2R2KT（2.2uH） |
9.02K |
2 硬件实现
2．1 硬件电路总图
系统硬件实现电路如图2所示，考虑到模拟开关有内阻，我们选取继电器作为档位的切换，为了测量的准确，本文采用了多个电压跟随，防止电流过大在信号源端分压。
2．2 真有效值电路
系统硬件实现电路如图3所示，考虑到模拟开关有内阻，我们选取继电器作为档位的切换，为了测量的准确，本文采用了多个电压跟随，防止电流过大在信号源端分压。
2．3 自制测试用信号源电路
根据需要取截正频率为1kHz、10kHz、100kHz的低通无源滤波器，将单片机输出的PWM或方波(因为MSP430该单片机不能输出太大频率的PWM，我们通过直接输出10kHz和10kHz的方波，通过一个低通滤波器，滤掉二次谐波及以上分量，得到其基波分量)整形为正弦波，用继电器切换不同的滤波器，来获取不同信号，每一个频点滤波后接一级运放；放大到相同幅度，为了能满足放大100kHz的信号的增益带宽积和压摆率，运放采用TL084。通过测试发现，无源滤波电阻采用逐级增大，电容采用逐级减小，滤波效果优秀，所以通过仿真得到参数如图4所示的滤波放大电路图。
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CMI201209VR39KT(0.39UH) |
1.02K |
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CMI201209VR47KT(0.47UH) |
1K |
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CMI201209VR56KT(0.56UH) |
1.02K |
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CMI201209VR68KT（0.68UH） |
16.35K |
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CMI201209VR82KT（0.82uH） |
0K |
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CMI201209X100KT（10uH） |
1568.42K |
3 软件实现
3．1 算法数学描述
电阻测量可以直接用一个直流分压可得到，其公式为：
R=(V／Vad-1)*R0 (1)
电容测量可以通过一个适中的低频f，此时电容的阻抗较大，对于电容因为有-90°的相移，所以我们对其整体取模，简化可得计算电容公式为：
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CMI321609U1R0KT（1.0uH） |
24K |
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CMI321609U1R2KT(1.2UH) |
1K |
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CMI321609U1R5KT (1.5UH) |
9K |
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CMI321609U1R8KT(1.8UH) |
1K |
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CMI321609U2R2KT（2.2uH） |
17.98K |
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CMI321609U2R7KT(2.7UH) |
1K |
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CMI321609U3R3KT（3.3UH） |
1.28K |
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CMI321609U4R7KT(4.7uH) |
19.05K |
3．2 软件流程图
根据以上算法分析本文的软件程序图如图5所示：
4 实验结果及分析
电路设计完成后，本文给出了三组实验测试数据，分别为表1、表2和表3所示，其中表1为电阻网络测试数据，表2为电容网络测试数，表3为电感网络测试数据。实验数据表明，除了电感测量误差相对较大之外，其它的测量能够较准确地反映待测元器件的属性以及大小，可以满足一般的实际需求。
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VHF160808H68NJT（68nH） |
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VHF160808H6N8ST（6.8nH） |
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VHF160808H82NJT（82nH） |
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VHF160808H8N2JT（8.2nH） |
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VHF160808HR10JT（100nH） |
5 结论
本文设计了基于数字控制的智能电阻、电感和电容测量仪，电路设计完成后通过实际测量数据可以看出，除了电感测量误差相对较大之外，其它的测量能够较准确地反映待测元器件的属性以及大小；通过查阅资料发现电感在不同的频率点的大小不同，也就是说电感的大小与对应测的频点有关，本系统的设计只取了三个频点，且*大频率为100kHz，所以误差较大，我们可以通过增加频点个数和*大频率以及增加采样电阻来减小该误差。
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