LCR数字电桥精简版@STC8H8K64U，程序开源，电路开源@立创EDA

lcws***

说明：

LCR数字电桥精简版@STC8H8K64U，在上次的体验版
程序开源，电路开源@立创EDA
https://www.stcaimcu.com/thread-22285-1-1.html

上次体验版的基础上，增加了运放跟随、放大，测量范围有所提高，精度依旧不太好；
原理也差不多：采用约256kHz的PWM（SPWM）经RC滤波作为信号源，
2路ADC在PWM中断里采样得到待测件电压、取样电阻的电压（即电流），
经软件算法得到实部、虚部，省去了鉴相电路，仍旧是“自由轴测量法原理”。
本设计利用IO口代替模拟开关用于换挡；（但建议大家慎用，可能会有坑）
IO口开漏模式，输出高电平相当于模拟开关断开，输出低电平相当于模拟开关接通；
但是要注意：由于IO口有钳位二极管，所以IO口的负电压最好不要低于-0.23V，否则会有影响。
用了两路PWM分别调整电压、电流放大器的偏置电压。
最大约能测量100K电阻，最小约0.1欧。
未做显示、按键，通过4针插口连接USB转TTL模块，直接将数据发到串口调试助手。

自动换挡流程:
  1.根据电压平均值调整VOS_V,根据电流平均值调整VOS_I;
  2.根据电压幅度切换电压放大挡位,根据电流幅度切换电流放大挡位;（若信号较小则提高放大倍数）
  3.若电压放大挡位已调至最大,且电压幅度较小，则接通51欧取样电阻（与1K并联）;
  4.若电压放大挡位已调至最小,且电压幅度较大，关断51欧取样电阻，只留1K取样电阻；
  5.若电流放大挡位已调至最大,且电流幅度较小，关断51欧取样电阻，只留1K取样电阻；
  6.若电流放大挡位已调至最小,且电流幅度较大，则接通51欧取样电阻（与1K并联）;
  
目前的问题：
1.IO口若用于换档，需注意负电压不要超过-0.23V，否则会造成影响;
  因此，根据目前的电路，负载两端的电压差不能超过+-0.23V、电流取样电阻上的电压不能超过+-0.23V；
  因此，测量范围受限；
2.IO口有内阻，在输出低电平时，似乎是会受到MCU总电流的影响，工作电流变化会引起IO口电压变化；
  因此，运放的放大倍数不能做大，倍数太大会有别的波形干扰测量；
3.电流取样电阻采用的是单端放大，由于地线影响，测量值不够精确。

程序： LCR1.1程序-20260302.zip (112.96 KB, 下载次数: 27)

2026-3-3 22:29 上传

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电路： LCW-LCR-1.1.zip (598.23 KB, 下载次数: 22)

2026-3-3 22:29 上传

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（嘉立创EDA专业版）
原理图
（注意，运放容易自激振荡，需在输出与反相输入端之间接个小电容，
可直接叠焊在反馈电阻上，比如R13、R17、R24、R25、R31并100pF电容）


实物图




从开路到接入1欧电阻时的自动调整过程：


探头短接：


测0.1欧电阻：


测0.2欧电阻：


测100K电阻：

wangxi***

厉害，这是个高手

world***

请教下楼主，电路上只有adc_v 和 adc_i 这2路adc口，程序中有4路adc数据，能帮忙解释下吗

lcws***

world*** 发表于 2026-3-6 09:13
请教下楼主，电路上只有adc_v 和 adc_i 这2路adc口，程序中有4路adc数据，能帮忙解释下吗 ...

只有两路adc数据，存入数组adbuf[2][512]，
调用函数：



//获取2路ADC，V\I，存入adbuf
void get2ad(void)



你说的4路是指“波形显示器”中的吗？后面两组数据是挡位，
用的是这段代码：

//发送数据波形
                for(i=0;i<ARRLEN(adbuf[0]);i++)
                {
                        u1tx(0xAA);
                        u1tx(8);
                        v=adbuf[0][i];//电压
                        u1tx(v>>8);
                        u1tx(v);
                        v=adbuf[1][i];//电流
                        u1tx(v>>8);
                        u1tx(v);
                        v=vseld;//电压挡位
                        u1tx(v>>8);
                        u1tx(v);
                        v=iseld;//电流挡位
                        u1tx(v>>8);
                        u1tx(v);
                }
复制代码

world***

lcws*** 发表于 2026-3-6 09:22
只有两路adc数据，存入数组adbuf[2][512]，
调用函数：

不好意思，是体验版的程序里面，我看岔了

zhqk***

比第一版要复杂了许多