电容元件和电感元件
电容元件电感元件
公式q(t)=cu c(t)
伏安关系式
功率p=u c(t)i c(t)p=u L(t)i L(t)
贮能W(t)=cu c2(t)/2W(t)=Li L2(t)/2
电容电压不能跃变电感电流不能跃变
共同点：都是记忆元件，惯性元件。
零输入响应
当外加激励为零,仅有动态元件初始储能所产生的电流和电压,称为动态电路的零输入响应.
RC电路的零输入响应
右图(a) 所示的电路中，在t<0时开关在位置1，电容被电流源充电，电路已处于稳态，电容电压u C(0-)=R0I S，t=0时，开关扳向位置2，这样在t≥0时，电容将对R放电，电路如图 (b)所示，电路中形成电流i。故 t>0后，电路中无电源作用，电路的响应均是由电容的初始储能而产生，故属于零输入响应。换路后由图（b）可知，根据KVL有-u R+u c=0,而u R=i R,
代入上式可得
上式是一阶常系数齐次微分方程，其通解形式为u c=Ae pt（t≥0）式中A为待定的积分常数，可由初始条件确定。p为１式对应的特征方程的根。
将２式代入１式可得特征方程为RC
+1=0
p
从而解出特征根为则通解
将初始条件u c(0+)=R0I S代入,求出积分常数A为
(t≥0)
令τ=RC，它是具有时间的量纲，即
故称τ为时间常数, 这样两式可分别写为
(t≥0)
(t≥0)
由于为负，故u c和i均按指数规律衰减，它们的最大值分
别为初始值u c(0+)=R0I S 及当t→∞时，u c和i 衰减到零。
画出u c及i的波形如图所示。
RL电路的零输入响应
一阶RL电路如图(a)所示，t=0-时开关S闭合，电路已达稳态，电感L相当于短路，流过L的电流为I0。即i L(0-)=I0，故电感储存了磁能。在t=0时开关S打开，所以在t≥0时，电感L储存的磁能将通过电阻R 放电，在电路中产生电流和电压，如图(b)所示。由于t>0后，放电回路中的电流及电压均是由电感L的初始储能产生的，所以为零输入响应。
换路后由图（b）可知，根据KVL
有u R+u L=0,将
代入上
式可得
上式是一阶常系数齐次微
分方程，其通解形式为
i L=Ae pt(t≥0)
将2式代入1式，得特征方程为LP+R=0 故特征根为则通解
(t≥0)
若令，τ是RL电路的时间常数，仍具有时间量纲，上式可写
为(t≥0)将初始条件代入,求出积分常数A为i L (0+)=A=I0这样得到满足初始条件的微分方程的通解为
(t≥0) 电阻及电感的电压分别是
(t≥0) (t≥0)分别作出i L 、u R 和、u L的波形如图(a)、(b)所示。由图可知，i L、u R及u L的初始值
、u L(0+)= -RI0，它们都是（亦是最大值）分别为i L(0+)=I0、u R(0
+)=RI0
从各自的初始值开始，然后按同一指数规律逐渐衰减到零。衰减的快慢取决于时间常数τ，这与一阶RC零输入电路情况相同。
从以上求得的RC
和RL电路零输入
响应进一步分析可
知，对于任意时间
常数为非零有限值
的一阶电路，不仅
电容电压、电感电
流，而且所有电压、
电流的零输入响
应，都是从它的初
始值按指数规律衰
减到零的。且同一
电路中，所有的电
压、电流的时间常
数相同。若用f(t)
表示零输入响应，
用f (0+)表示其初始
值，则零输入响应
可用
以下通式表示为(t≥0)
应该注意的是: RC电路与RL电路的时间常数是不同
的，前者τ=RC，后者τ=L/R。
例如图 (a)所示电路，t=0- 时电路已处于稳态，t=0时开关S打开。求t≥0时的电压u c、u R和电流i c。
解由于在t=0- 时电路已处于稳态，在直流电源作用下，电容相当
于开路。所以
由换路定律，得作出t=0+等效电路如图(b)所示，电容用4V电压源代
替，由图(b)可知
换路后从电容两端看进去的等效电阻如图(C)所示，为：
时间常数为
计算零输入响应，得V （t≥0 ）
V （t≥0 ）
A （t≥0 ）
也可以由
求出i C = -0.8e -t A （t≥0 ）
零状态响应
在激励作用之前，电路的初始储能为零仅由激励引起的响应叫零状态响应。
RC电路的零状态响应
如a图所示一阶RC电路，电容先未充电，t=0时开关闭合，电路与激励U
k闭合后电路中的响应。
S接通，试确定
南昌工程学院 毕业设计(论文) 信息工程学院系（院）通信技术专业毕业设计（论文）题目智能电阻、电容和电感测试仪的设计 学生姓名 班级 学号 指导教师 完成日期2010 年 6 月19 日
智能电阻、电容和电感测试仪的设计Smart resistors, capacitors and inductors Test Instrument 总计毕业设计（论文） 27 页 表格 1 个 插图 12 幅
摘要 本文先对设计功能及要求进行了阐述，然后提出要完成该功能的设计方案，最后会对电阻，电容，电感的测试进行设计。本设计是利用AT89C52芯片的单片机来实现测试的，其中电阻和电容是采用555多谐振荡电路产生的，而电感则是根据电容三点式产生的，从而实现各个参数的测量。这样，一方面测量精度较高，另一方面便于使仪表实现智能化。 关键词：AT89C52芯片555多谐振荡电路电容三点式 Abstract This paper first to design function and requirement are expounded, then puts forward to finish the design scheme of the function, and finally to resistance, capacitance and inductance. This design is used to realize the AT89C52 chip microcontroller test, resistor and capacitor is used at 555 resonance swings, which is produced by the inductance circuits are produced according to SanDianShi capacitance, thus realize each parameter measurement. So, on the one hand, the measurement precision, on the other hand to make intelligent instrument. Key words：AT89C52Chip;555 resonance swings circuit; SanDianShi capacitance
课程设计任务书 学生：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 简易电阻、电容和电感测试仪设计 初始条件： LM317 LM337 NE555 NE5532 STC89C52 TLC549 ICL7660 1602液晶 要求完成的主要任务: 1、测量围：电阻 100Ω-1MΩ； 电容 100pF-10000pF； 电感 100μH-10mH。 2、测量精度：5%。 3、制作1602液晶显示器，显示测量数值，并用发光二级管分别指示所测元件的类别。 时间安排： 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：__________ 年月日
目录 摘要 (3) ABSTRACT (4) 1、绪论 (5) 2、电路方案的比较与论证 (5) 2.1电阻测量方案 (5) 2.2电容测量方案 (7) 2.3电感测量方案 (8) 3、核心元器件介绍 (10) 3.1LM317的介绍 (10) 3.2LM337的介绍 (11) 3.3NE555的介绍 (11) 3.4NE5532的介绍 (13) 3.5STC89C52的介绍 (14) 3.6TLC549的介绍 (16) 3.7ICL7660的介绍 (17) 3.81602液晶的介绍 (18) 4、单元电路设计 (20) 4.1直流稳压电源电路的设计 (21) 4.2电源显示电路的设计 (21) 4.3电阻测量电路的设计 (22) 4.4电容测量电路的设计 (23) 4.5电感测量电路的设计 (24) 4.6电阻、电容、电感显示电路的设计 (25) 5、程序设计 (26) 5.1中断程序流程图 (26) 5.2主程序流程图 (27) 6、仿真结果 (27) 6.1电阻测量电路仿真 (27) 6.2电容测量电路仿真 (28) 6.3电感测量电路仿真 (28) 7、调试过程 (29) 7.1电阻、电容和电感测量电路调试 (29) 7.2液晶显示电路调试 (29) 8、实验数据记录 (30)
三：测试原理 3.1隔离技术（GUARDING) 隔离技术是ict有别于万用表，是ＩＣＴ特有的一种技术．因电路板上的元器件都是串并联在一起的，直接测试会因周边零件的影响而造成测试数值不准确，故在ICT里面有一种非常重要的技术，它就是隔离技术，通过隔离来屏蔽其他零件的影响。如图所示： D 隔离是利用运算放大器的“虚断”和“虚短”原理使C点的电位保持和B点基本等同接地，电压为0V。 隔离一般为分二种：隔离ＶＣＣ与地。一般电阻测试都是隔离ＶＣＣ，电容测试隔离地（ＧＮＤ）隔离点（Ｇ点）的设置一般在３个以下，三个以上的隔离点使用效果也不太。 3.2电阻测试原理 3.2.1 电阻器的分类 电阻器有不同的分类方法。按材料分，有碳膜电阻、水泥电阻、金属膜电阻和线绕电阻等不同类型；按功率分，有 1/2W、 1/4W、 1/8W、1/16W 、1W、2W等额定功率的电阻；按电阻值的精确度分，有精确度为± 5%、± 10%、± 20%等的普通电阻，还有精确度为± 0.1%、± 0.2%、± 0.5%、± l%和± 2%等的精密电阻。电阻的类别可以通过外观的标记识别。电阻器的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻，可变电阻，特种电阻。在电子产品中，以固定电阻应用最多。而固定电阻以其制造材料又可分为好多类，但常用、常见的有RT型碳膜电阻、RJ型金属膜电阻、RX型线绕电阻，还有近年来开始广泛应用的片状电阻。型号命名很有规律，第一个字母R代表电阻；第二个字母的意义是：T－碳膜，J－金属，X－线绕，这些
符号是汉语拼音的第一个字母。在国产老式的电子产品中，常可以看到外表涂覆绿漆的电阻，那就是RT型的。而红颜色的电阻，是RJ型的。一般老式电子产品中，以绿色的电阻居多。为什么呢？这涉及到产品成本的问题，因为金属膜电阻虽然精度高、温度特性好，但制造成本也高，而碳膜电阻特别价廉，而且能满足民用产品要求。 电阻器当然也有功率之分。常见的是1/8瓦的“色环碳膜电阻”，它是电子产品和电子制作中用的最多的。当然在一些微型产品中，会用到1/16瓦的电阻，它的个头小多了。再者就是微型片状电阻，它是贴片元件家族的一员，以前多见于进口微型产品中，现在电子爱好者也可以买到了国产产品用来制作小型电子装置。 1、线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。 2、薄膜电阻器：碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。 3、实心电阻器：无机合成实心碳质电阻器、有机合成实心碳质电阻器。 4、敏感电阻器：压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器。 3.2.2 固定电流源(Constant Current)模式C2 f! r' H' r; \: ` 对于不同的电阻值,ICT本身会自动限制一个适当的固定电流源做为测试的信号源使用,如此才不会因使用都的选择不当,因而产生过高的电压而烧坏被测试元件,故其测试方式为:提供一个适当的固定电流源I,流经被测电阻R,再于被测电阻R两端,测量出Vr,由于Vr及I已知,利用Vr=IR公式,即可得知被测电阻R值,如图： y2 A( K1 Q3 R9 k5 z $ S4 U8 S( b2 n! Z9 ~ : R2 a+ m. F9 j3 t 3.2.3低固定电流源(Low Constant Current)模式
简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计报告 摘要：本系统利用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149和ICL8038精密函数发生器实现对电阻、电容和电感参数的测量。本系统以自制电源作为LRC数字电桥和各个主要控制芯片的输入电源，并采用ICL8038芯片产生高精度的正弦波信号流经待测的电阻、电容或者电感和标准电阻的串联电路，通过测量电阻、电容或者电感和标准电阻各自的电压，利用电压比例计算的方法推算出电阻值、电容值或者电感值。利用MSP430F149单片机控制测量和计算结果，运用自校准电路提高测量精度，同时用差压法，消除了电源波动对结果的影响。测量结果采用12864液晶模块实时显示。实验测试结果表明，本系统性能稳定，测量精度高。 关键词：LRC 数字电桥、电压比例法、液晶模块、MSP430F149、电阻电容电感测量 一、设计内容及功能 1.1设计内容 设计并制作一台简易数字式电阻、电容和电感参数测量仪，由测量对象、测量仪、LCD 显示和自制电源组成，系统模块划分如下图所示： 测量对象 LCD显示 电阻/电容/电感 简易的数字电阻、电容和电感测量仪 自制电源 1.2 具体要求 1. 测量范围 （1）基本测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。 （2）发挥测量范围：电阻10Ω～10MΩ；电容50pF～10μF；电感50μH～1H。 2. 测量精度 （1）基本测量精度：电阻±5% ；电容±10% ；电感±5% 。 （2）发挥测量精度：电阻±2% ；电容±8% ；电感±8% 。 3. 利用128*64液晶显示器，显示测量数值、类型和单位。 4. 自制电源 5. 使用按键来设置测量的种类和单位 1.3系统功能 1. 基本完成以上具体要求 2. 使用三个按键分别控制R、C、L的测试 3. 采用液晶显示器显示测量结果 二、系统方案设计与选择 电阻、电容、电感测试仪的设计目前有多种方案可以实现，例如、使用可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。在设计前本文对各种方案进行了比较：
第六章 电容元件与电感元件 电路在任一时刻t 的相应与激励的全部过去历史有关，因此动态电路是有记忆的。由于动态元件的V AR 是对时间变量t 的微分或积分关系，所以动态电路需要用微分方程或积分方程来描述。 动态元件：电容元件、电感元件 动态电路：至少包含一个动态元件的电路。 6-1 电容元件 1、定义：一个二端元件，如果在任一时刻t ，它所存储的电荷和它的端电压 之间的关系可以用平面上的一条曲线来确定，则该二端元件称为电容元件。 线性时不变电容：平面上通过原点的一条直线，且不随时间变化。 电容元件的符号及线性电容的u-q 曲线 对于线性电容有 6-2 电容的伏安关系（V AR 关系） 若采用关联方向,V AR 关系为 讨论： 1、任何时刻i 与 成正比，即与电容电压的变化率成正比。 2、若电容电压为直流电压，则 ＝0，i =0。所以电容具有隔直作用。 3、在某一时刻t 时，电容电压的数值并不取决于该时刻的电流值，而是取 决于从－∞到t 所有时刻的电流值，也就是说与电流全部过去历史有关。 )()(t Cu t q dt du dt du
为电容电压的初始值，它反映了电容初始时刻的储能状况。电容是一个记忆电流的记忆元件。 4、由于实际电路中，电流i 为有限值，即 为有限值，所以u 必为连续函数，电压值在某一时刻不能跃变，即 6-3 电容电压的连续性质和记忆性质 1、电容电压的连续性质： 若电容电流i(t)在闭区间〔ta 、tb 〕内为有界的，则电容电压uc(t)在开区间（ta 、tb ）内为连续的。特别是，对任何时间t ，且ta ＜t ＜tb ， 2、电容电压的记忆性质： 电容是一种记忆元件。通常只知道在某一时刻t0后作用于电容的电流情况，而对在此之前电容电流的情况并不了解。在求解具体电路时，给出或求解初始电压是必不可少的。 例：p15页，当u 为9.9V 时，作用过的脉冲数目是多少？ 解：电容电压为 对节点a 由KCL 得： )(0t u ) 0()0(+-=u u ) ()(+-=t u t u C C ?=t t id C t u 1 99.01)(ξ0)(,311==t u s t 且设其中μ50 99.0s u i +=50 01.0s u i =即s u i 2=
1 前言 1.1 设计的背景及意义 目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电阻，电容，电感的大小。因此，设计可靠，安全，便捷的电阻，电容，电感测试仪具有极大的现实必要性。 通常情况下，电路参数的数字化测量是把被测参数传换成直流电压或频率后进行测量。 电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。 传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。 电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。 因为测量电阻，电容，电感方法多并具有一定的复杂性，所以本次设计是在参考555振荡器基础上拟定的一套自己的设计方案。是尝试用555振荡器将被测参数转化为频率，这里我们将RLC的测量电路产生的频率送入AT89C52的计数端端，通过定时并且计数可以计算出被测频率再通过该频率计算出各个参数。 1.2 电阻、电容、电感测试仪的发展历史及研究现状 当今电子测试领域，电阻，电容和电感的测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。 电阻、电容和电感测试发展已经很久，方法众多，常用测量方法如下。电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。 在我国1997年05月21日中国航空工业总公司研究出一种电阻、电容、电感在线测量方法及装置等电位隔离方法，用于对在线的电阻、电容、电感元件实行等电位隔离，其特征在于，(1>将一个运算放大器的输出端与其反相输入端直接连接，形成一个电压跟
简易的测量电阻电容电感 摘要：本设计是一个电阻电感电容的简易测量装置，主要由模拟测量和1602液晶显示两部分组成，其中电阻和电容电感的测量都是通过构造电路产生一定频率的波形，再通过单片机读取频率，经过程序处理转化，再通过1602液晶显示。由于系统处理数据时通过单片机对频率信号的读取，使得最后测量的结果更加精确与稳定，误差控制在题目所允许的范围内。 关键词：电阻电容电感测量仪，1602显示，555定时器，电容三点式
目录 1. 系统设计 (2) 1.1 设计要求 (2) 1.2 方案比较 (2) 1.2.1 电阻测量方案 (2) 1.2.2 电容测量方案 (4) 1.2.3电感测量方案 (5) 1.2.4显示电路方案 (6) 1.3 方案论证 (6) 1.3.1 总体思路 (6) 1.3.2 设计方案 (7) 2. 单元电路设计 (7) 2.1 电阻测量电路 (7) 2.2 电容测量电路 (8) 2.3 电感测量电路 (9) 2.4 1602显示电路 (10) 3. 软件设计 (11) 4. 系统测试 (11) 4.1 测试仪器与设备 (11) 4.2 指标测试 (12) 5 结论 (13) 参考文献 (13) 附录1、元器件明细表...............................................................= (13) 附录2：程序清单 (13)
1. 系统设计 1.1 设计要求 设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪 1. 测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。 2. 测量精度：±5% 。 3. 带有显示部分。 1.2 方案比较 1.2.1 电阻测量方案 相位测量方案的关键问题是电阻测量方法的选择。 方案一：串联分压原理 V Rx R0 图1串联电路原理图 根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系。通过测量Rx和R0上的电压。由公式Rx=Ux/(U0/R0) 方案二：利用直流电桥平衡原理的方案 图2 电桥（其中R1，R2，为可变电位器，R3为已知电阻，R4为被测电阻）根据电路平衡原理，不断调节电位器，使得电表指针指向正中间。由R1*R4=R3*R4.在通过测量电位器电阻值，可得到R4的值。 方案三：利用555构成单稳态的方案
实验二十八 交流电桥测电容和电感 交流电桥与直流电桥相似，也由四个桥臂组成。但交流电桥组成桥臂的元件不仅是电阻，还包括电容或电感以及互感等。由于交流电桥的桥臂特性变化繁多，因此它测量范围更广泛。交流电桥除用于精确测量交流电阻、电感、电容外，还经常用于测量材料的介电常数、电容器的介质损耗、两线圈间的互感系数和耦合系数、磁性材料的磁导率以及液体的电导率等。当电桥的平衡条件与频率有关时，可用于测量交流电频率等。交流电桥电路在自动测量和自动控制电路中也有着广泛的应用。 一、实验目的 1．了解交流电桥的平衡原理及配置方法． 2．自组交流电桥测量电感、电容及损耗． 3．学习使用数字电桥测量电阻、电感和电容． 二、仪器与用具 低频信号发生器，交流毫伏表，交流电阻箱，可调标准电容箱(例如RX7-0型)，待测电容，电感线圈，电阻，数字电桥，开关等． 实验原理 1．交流电桥平衡条件 交流电桥是对比直流电桥的结构而发展出来的，它在测量电路组成上与惠斯通电桥相似，如图28-1所示，电桥的四个臂，，，通常是复阻抗(可以是电阻、电容、电感或它们的组合)，间接交流电源，间接交流平衡指示器(毫伏表或示波器等)． 电桥平衡时，、两点等电位，由此得到交流电桥的平衡条件： = (28.1) 利用交流电桥测量未知阻抗 (=)的过程就是调节其余各臂阻抗参数使(28.1)式满足的 过程．一般来说，包含二个未知分量，实际上按 复阻抗形式给出的平衡条件相当于两个实数平衡 条件，电桥平衡时它们应同时得到满足，这意味 着要测量，电桥各臂阻抗参数至少要有两个可 调，而且各臂必须按电桥的两个平衡条件作适当 配置． 图28—1 2．桥臂配置和可调参数选取的基本原则 在多数交流电桥中，为了使线路结构简单和 实现“分别读数”(即电桥的两个可调参数分别 只与被测阻抗的一个分量有单值的函数关系)，常把电桥的两个臂设计成纯电阻(统称为辅助臂)，这样，除被测x Z ~ 外只剩一个臂具有复阻抗性质，此臂由标准电抗元件(标准电感或标准电容 )与一个可调电阻适当组合而成(称为比较臂)，在这样的条件下，由交流电桥的平衡条件得到桥臂配置和可调参数选取的基本原则． (1)当比较臂与被测臂阻抗性质相同(指同为电感性或电容性)，二者应放在相邻的桥臂位置上；反之，应放在相对的桥臂位置上． (2)若取比较臂的两个阻抗分量作可调参数，则当比较臂阻抗分量的联接方式(指串联或并联)与被测臂等效电路的联接方式一致时，二者应放在相邻的桥臂位置；反之，就放在相对的桥臂位置． (3)当缺乏可调标准电抗元件或需要采用高精度固定电抗元件作为标准量具时，则选取辅助臂和比较臂所含电阻中的两个作为可调参数使电桥趋于平衡．(此时一般不能分别读
常用电子元器件(电阻.电容,电感)检测方法与经验 元器件的检测是家电维修的一项基本功，如何准确有效地检测元器件的相关参数，判断元器件的是否正常，不是一件千篇一律的事，必须根据不同的元器件采用不同的方法，从而判断元器件的正常与否。特别对初学者来说，熟练掌握常用元器件的检测方法和经验很有必要，以下对常用电子元器件的检测经验和方法进行介绍供对考。 一、电阻器的检测方法与经验： 1 固定电阻器的检测。A 将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。由于欧姆挡刻度的非线性关系，它的中间一段分度较为精细，因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的20％～80％弧度范围内，以使测量更准确。根据电阻误差等级不同。读数与标称阻值之间分别允许有±5％、±10％或±20％的误差。如不相符，超出误差范围，则说明该电阻值变值了。B 注意：测试时，特别是在测几十kΩ以上阻值的电阻时，手不要触及表笔和电阻的导电部分；被检测的电阻从电路中焊下来，至少要焊开一个头，以免电路中的其他元件对测试产生影响，造成测量误差；色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定，但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。 2 水泥电阻的检测。检测水泥电阻的方法及注意事项与检测普通固定电阻完全相同。 3 熔断电阻器的检测。在电路中，当熔断电阻器熔断开路后，可根据经验作出判断：若发现熔断电阻器表面发黑或烧焦，可断定是其负荷过重，通过它的电流超过额定值很多倍所致；如果其表面无任何痕迹而开路，则表明流过的电流刚好等于或稍大于其额定熔断值。对于表面无任何痕迹的熔断电阻器好坏的判断，可借助万用表R×1挡来测量，为保证测量准确，应将熔断电阻器一端从电路上焊下。若测得的阻值为无穷大，则说明此熔断电阻器已失效开路，若测得的阻值与标称值相差甚远，表明电阻变值，也不宜再使用。在维修实践中发现，也有少数熔断电阻器在电路中被击穿短路的现象，检测时也应予以注意。 4 电位器的检测。检查电位器时，首先要转动旋柄，看看旋柄转动是否平滑，开关是否灵活，开关通、断时“喀哒”声是否清脆，并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音，如有“沙沙”声，说明质量不好。用万用表测试时，先根据被测电位器阻值的大小，选择好万用表的合适电阻挡位，然后可按下述方法进行检测。 A 用万用表的欧姆挡测“1”、“2”两端，其读数应为电位器的标称阻值，如万用表的指针不动或阻值相差很多，则表明该电位器已损坏。 B 检测电位器的活动臂与电阻片的接触是否良好。用万用表的欧姆档测“1”、“2”(或“2”、“3”)两端，将电位器的转轴按逆时针方向旋至接近“关”的位置，这时电阻值越小越好。再顺时针慢慢旋转轴柄，电阻值应逐渐增大，表头中的指针应平稳移动。当轴柄旋至极端位置“3”时，阻值应接近电位器的标称值。如万用表的指针在电位器的轴柄转动过程中有跳动现象，说明活动触点有接触不良的故障。 5 正温度系数热敏电阻(PTC)的检测。检测时，用万用表R×1挡，具体可分两步操作： A 常温检测(室内温度接近25℃)；将两表笔接触PTC热敏电阻的两引脚测出其实际阻值，并与标称阻值相对比，二者相差在±2Ω内即为正常。实际阻值若与标称阻值相差过大，则说明其性能不良或已损坏。 B 加温检测；在常温测试正常的基础上，即可进行第二步测试—加温检测，将一热源(例如电烙铁)*近PTC热敏电阻对其加热，同时用万用表监测其电阻值是否随温度的升高而增大，如是，说明热敏电阻正常，若阻值无变化，说明其性能变劣，不能继续使用。注意不要使热源与PTC热敏电阻*得过近或直接接触热敏电阻，以防止将其烫坏。
简易电阻、电容和电感测试仪 1.1 基本设计要求 （1）测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。 （2）测量精度：±5% 。 （3）制作4位数码管显示器，显示测量数值。 示意框图 1.2 设计要求发挥部分 （1）扩大测量范围； （2）提高测量精度； （3）测量量程自动转化。
摘要：本系统是依赖单片机MSP430建立的的，本系统利用555多谐振荡电路将电阻，电容参数转化为频率，而电感则是根据电容三点式振荡转化为频率，这样就能够把模拟量近似的转换为数字量，而频率f是单片机很容易处理的数字量，一方面测量精度高，另一方面便于使仪表实现自动化，而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性。系统扩展、系统配置灵活。容易构成何种规模的应用系统，且应用系统较高的软、硬件利用系数。单片机具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，而且设计时间短，成本低，可靠性高。综上所述，利用振荡电路与单片机结合实现电阻、电容、电感测试仪更为简便可行，节约成本。所以，本次设计选定以单片机为核心来进行。 关键词：430单片机，555多谐振荡电路，，电容三点式振荡 一、系统方案 电阻测量方案：555RC多谐振荡。 利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，通过测量输出振荡频率的大小即可求得电阻的大小，如果固定电阻值，该方案硬件电路实现简单，通过选择合适的电容值即可获得适当的频率范围，再交由单片机处理。 综合比较，本设计采用方案三，采用低廉的NE555构建RC多谐振荡电路，电路简单可行，单片机易控制。 电容测量方案：555RC多谐振荡 同样利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，通过测量输出振荡频率的大小即可求得电容的大小，如果固定电阻值，该方案硬件电路实现简单，能测出较宽的电容范围，能够较好满足题目的要求。 采用低廉的NE555构建RC多谐振荡电路，电路简单可行，单片机易控制。 电感测量方案：电容三点式 采用LC配合三极管组成三点式震荡振荡电路，通过测输出频率大小的方法来实现对电感值测量。该方案成本低，其输出波形为正弦波，将其波形整形后交给单片机测出其频率，并转换为电感值。 二、理论分析与计算 1.电阻测量的分析及计算 根据题目要求，如图2.1，采用555多谐振电路，将电阻量转化为相应的频率信号 值。考虑到单片机对频率的敏感度，具体的讲就是单片机对10KHz-100KHz的频率计数 精度最高。所以要选用合理的电阻和电容大小。同时又要考虑到不能使电阻的功率过
第六章电容元件与电感元件? 6－1 电容元件 ? 6－2 电容的VCR ? 6－3 电容电压的连续性质和记忆性质 ? 6－4 电容的储能 ? 6－5 电感元件 ? 6－6 电感的VCR ? 6 – 7 电容与电感的对偶性状态变量 ? 6 – 8 电容、电感的串、并联
§6－1 电容元件 电容元件的定义是：如果一个二端元件在任一时刻，其电荷与电压之间的关系由u－q平面上一条曲线所确定，则称此二端元件为电容元件。 图7-5
电容元件的符号和特性曲线如图7-5(a)和(b)所示。 图7-5 a) 电容元件的符号 (c) 线性时不变电容元件的符号 b) 电容元件的特性曲线 (d) 线性时不变电容元件的特性曲线 其特性曲线是通过坐标原点一条直线的电容元件称为线性电容元件，否则称为非线性电容元件。
线性时不变电容元件的符号与特性曲线如图(c)和(d)所示，它的特性曲线是一条通过原点不随时间变化的直线，其数学表达式为 ) 117(-=Cu q 式中的系数C 为常量，与直线的斜率成正比，称为电容，单位是法[拉],用F 表示。 图7-5
实际电路中使用的电容器类型很多，电容的范围变化很大，大多数电容器的漏电很小，在工作电压低的情况下，可以用一个电容作为它的电路模型。当其漏电不能忽略时，则需要用一个电阻与电容的并联作为它的电路模型。 在工作频率很高的情况下，还需要增加一个电感来构成电容器的电路模型,如图7－6所示。 图7－6 电容器的几种电路模型
§6－2 电容的伏安关系 对于线性时不变电容元件来说，在采用电压电流关联参考方向的情况下，可以得到以下关系式 ) 127(d d d )(d d d )(-===t u C t Cu t q t i 此式表明电容中的电流与其电压对时间的变化率成正比，它与电阻元件的电压电流之间存在确定的约束关系不同，电容电流与此时刻电压的数值之间并没有确定的约束关系。 在直流电源激励的电路模型中，当各电压电流均不随时间变化的情况下，电容元件相当于一个开路(i =0)。
电阻、电容、电感的识别与检测 1.能掌握电阻的基础知识，学会电阻识别与检测的方法。 2.能掌握电容的充放电的相关知识，学会电容识别与检测的方法。 3.能掌握电感的相关知识，学会电感识别与检测的方法。 在我们现在的生活中，电子元器件几乎无所不在，家用电器、电脑、手机等各种现代化的智能设备都能看到它们的影子。电子元器件是元件和器件的总称。电子元件是指在工厂生产加工时不改变分子成分的成品。例如电阻器、电容器、电感器等，因为它本身不产生电子，它对电压、电流无控制和变换作用，所以又称无源器件。电子器件是指在工厂生产加工时改变了分子结构的成品。例如晶体管、电子管、集成电路等，因为它本身能产生电子，对电压、电流有控制、变换作用（放大、开关、整流、检波、振荡和调制等），所以又称有源器件。 一、电阻的基础知识 1.电阻的定义 电阻器(R)简称“电阻”，它是家用电器以及其它电子设备中应用十分广泛的元件。电阻器利用它自身消耗电能的特性，在家用电器电路中起降压、分压、限流、向各种电子元件提供必要的工作条件(电
压或电流)等几种功能。 2.电阻的命名方法 3.电阻的识读 色环法是用色环或色点来表示电阻器的标称阻值、允许误差。色环有四道环(普通电阻)和五道环(精密电阻)两种，如图所示。
图1－1 色环识读方法 直标法是指在一些体积较大的电阻器表面，直接用阿拉伯数字和单位符号标注出标称阻值，有的还直接用百分数标出允许偏差。例如： 图1－2 电阻直标法 可以读出大小：510Ω±5% 通过电阻的命名方法还可以知道： R－电阻的总称 X－材料为线绕 G－表示大功率 6－表示序号
电阻电容电感测试仪的毕业设计 目录 1 引言 (5) 2 电压比例法测量原理 (2) 3 系统方案 (4) 3.1系统总体方案设计与结构框图 (4) 3.2方案设计与论证 (4) 4 硬件电路 (9) 4.1稳压电源模块 (7) 4.2正弦信号发生器 (7) 4.3采样电路 (7) 4.4液晶显示模块 (9) 5 系统软件设计 (10) 5.1控制测量程序模块 (10) 5.2按键处理程序模块 (10) 5.3电阻电感电容计算程序 (11) 5.4液晶显示程序模块 (11) 6 系统测试与结果分析 (12) 6.1对正弦信号源的测试 (12) 6.2对电阻电容电感的测量 (12) 6.3误差分析 (14) 7 总结 (14) 参考文献 (19)
1 引言 现代电子产品正以前所未有的速度,向着多功能化、体积最小化、功耗最低化的方向发展,机电产品广泛应用于家电、通信、一般工业乃至航空航天和军事领域.无论是日常生活还是高端科技领域,电子技术的应用均日益深入.掌握必备的电子技术基础设计制作基础知识和基本技能,能够满足我国目前产业结构对广大技术工人、工程技术人员基本素质的要求,而且能为从事高端电子系统开发培养能力和素质,适应信息时代的需要. 目前市面上测量电子元器件参数R 、C 和L 的仪表种类较多,方法和优缺点也各有不同.一般的测量方法都存在计算复杂,不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点. 电阻电容电感测量方法较多(谐振法,电桥法,电压比例法等)但因为对于测量仪器来说精度越高越好,所以本设计选择精度比较高的电压比较法做电阻电感电容测试仪,它的原理是将一定频率的交流信号经过串联分压电路转化为电压信号,然后经过电路处理变成频率信号经过单片机进行比例运算,最后将计算出的测量值输送给显示模块并显示各参量对应的量纲. 2电压比例法测量原理 电阻高精度测量较好的方法之一是采用与标准电阻相比较的方法.其主要原理:是在待测电阻x R 与标准电阻1R 的串联电路中加一直流电压V,AD 采样得到Rx 上电压X V ,则测量电阻为: X x x R V V R V -= (1) 设计中我们采用了与测量电阻一样的方法——电压比例法[1-2]来测量电感和电容;因为电感与电容是电抗元件,所以应采用交流信号来产生测量信号;在角频率为w 的交流信号的作用下电容电感获得的容抗和感抗: c j 1 X C w = (2)
电容元件和电感元件 电容元件电感元件 公式q(t)=cu c(t) 伏安关系式 功率p=u c(t)i c(t)p=u L(t)i L(t) 贮能W(t)=cu c2(t)/2W(t)=Li L2(t)/2 电容电压不能跃变电感电流不能跃变 共同点：都是记忆元件，惯性元件。 零输入响应 当外加激励为零,仅有动态元件初始储能所产生的电流和电压,称为动态电路的零输入响应. RC电路的零输入响应
右图(a) 所示的电路中，在t<0时开关在位置1，电容被电流源充电，电路已处于稳态，电容电压u C(0-)=R0I S，t=0时，开关扳向位置2，这样在t≥0时，电容将对R放电，电路如图 (b)所示，电路中形成电流i。故 t>0后，电路中无电源作用，电路的响应均是由电容的初始储能而产生，故属于零输入响应。换路后由图（b）可知，根据KVL有-u R+u c=0,而u R=i R, 代入上式可得 上式是一阶常系数齐次微分方程，其通解形式为u c=Ae pt（t≥0）式中A为待定的积分常数，可由初始条件确定。p为１式对应的特征方程的根。 将２式代入１式可得特征方程为RC +1=0 p 从而解出特征根为则通解 将初始条件u c(0+)=R0I S代入,求出积分常数A为 (t≥0)
令τ=RC，它是具有时间的量纲，即 故称τ为时间常数, 这样两式可分别写为 (t≥0) (t≥0) 由于为负，故u c和i均按指数规律衰减，它们的最大值分 别为初始值u c(0+)=R0I S 及当t→∞时，u c和i 衰减到零。 画出u c及i的波形如图所示。
RL电路的零输入响应 一阶RL电路如图(a)所示，t=0-时开关S闭合，电路已达稳态，电感L相当于短路，流过L的电流为I0。即i L(0-)=I0，故电感储存了磁能。在t=0时开关S打开，所以在t≥0时，电感L储存的磁能将通过电阻R 放电，在电路中产生电流和电压，如图(b)所示。由于t>0后，放电回路中的电流及电压均是由电感L的初始储能产生的，所以为零输入响应。 换路后由图（b）可知，根据KVL 有u R+u L=0,将 代入上 式可得 上式是一阶常系数齐次微 分方程，其通解形式为 i L=Ae pt(t≥0)
简易数字万用表 结题报告 目录 简易数字式万用表结题报告......................................................................... 错误！未定义书签。 一、摘要 (2) 二、总述 (2) 三、硬件 (3) 1制板 (3) 2控制器 (4) 3切换电路 (4) 4供电电路 (5) 5电阻测量电路 (5) 1）一般电阻测量 (6) 2）小电阻测量 (7) 6电感测量电路 (8) 7电容测量电路 (10) 8、显示电路 (11) 四、软件 (11) 信息科学与技术学院08自动化
1）自动进入待机状态 (11) 2）电阻测量 (12) 2）电感的测量 (12) 3）、电容的测量： (13) 五、设计效果 (14) 六、总结 (15) 一、摘要 该系统是基于单片机的简易数字式万用表，可以用来测量电阻，电容，电感的大小。该万用表具有价格低，测量范围大，精度高的特点，量程可以自动切换，可以自动校零，使用方便。 二、总述 制作一台功能齐全，精度较高，测量范围较广的数字式万用表，电路可能会比较复杂，为了更好的完成设计，我们采用模块化的思想，将整个系统分成控制器、电阻测量电路、电感测量电路、电容测量电路、显示电路五个部分。其模块
图如图表1所示 图表1 三、硬件 1制板 在制作电路上，基于中山大学现有的条件，通常有以下几种方法： 1)、用万用板直接焊电路 万用板是很常见的电路板制作材料，用其制作电路工艺简单易学，电路更改方便，价格相对较低。但是，用万用板制作的电路，保存时间一般较短，容易损坏，电路故障排查较为困难，对制作者焊电路的工艺要求很高，且不适于制作复杂电路。 2)、用感光板制作电路 用感光板制作电路是制作PCB 板最易于学习的方法，但是感光板价格相对较高，制作步骤较多，曝光、显影等过程要求较高，很需要经验，并且制作双面板难度相当大。 3)、用刻板机刻板 所需过程较少，价格低，但是需要非常多的经验，容易将板刻坏，制作板所耗的时间长，不适于大批量制板。 4)、用热塑机制板 控制器 电阻测量电路 电容测量电路 电感测量电路 显示电路
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 简易电阻、电容和电感测试仪设计 初始条件： LM317 LM337 NE555 NE5532 STC89C52 TLC549 ICL7660 1602液晶 要求完成的主要任务: 1、测量范围：电阻100Ω-1MΩ； 电容100pF-10000pF； 电感100μH-10mH。 2、测量精度：5%。 3、制作1602液晶显示器，显示测量数值，并用发光二级管分别指示所测元件的类别。 时间安排： 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：__________ 年月日
目录 摘要 (4) ABSTRACT (5) 1、绪论 (7) 2、电路方案的比较与论证 (7) 2.1电阻测量方案 (7) 2.2电容测量方案 (9) 2.3电感测量方案 (11) 3、核心元器件介绍 (12) 3.1LM317的介绍 (12) 3.2LM337的介绍 (13) 3.3NE555的介绍 (14) 3.4NE5532的介绍 (17) 3.5STC89C52的介绍 (18) 3.6TLC549的介绍 (20) 3.7ICL7660的介绍 (23) 3.81602液晶的介绍 (24) 4、单元电路设计 (26) 4.1直流稳压电源电路的设计 (27)
4.2电源显示电路的设计 (28) 4.3电阻测量电路的设计 (29) 4.4电容测量电路的设计 (30) 4.5电感测量电路的设计 (31) 4.6电阻、电容、电感显示电路的设计 (32) 5、程序设计 (33) 5.1中断程序流程图 (33) 5.2主程序流程图 (34) 6、仿真结果 (34) 6.1电阻测量电路仿真 (34) 6.2电容测量电路仿真 (35) 6.3电感测量电路仿真 (36) 7、调试过程 (37) 7.1电阻、电容和电感测量电路调试 (37) 7.2液晶显示电路调试 (38) 8、实验数据记录 (38) 心得体会 (40) 参考文献 (41) 附件 (42) 附件1：电路图 (42)
1 前言 1.1设计的背景及意义 目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电阻，电容，电感的大小。因此，设计可靠，安全，便捷的电阻，电容，电感测试仪具有极大的现实必要性。 通常情况下，电路参数的数字化测量是把被测参数传换成直流电压或频率后进行测量。 电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。 传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。 电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q 值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。 因为测量电阻，电容，电感方法多并具有一定的复杂性，所以本次设计是在参考 555 振荡器基础上拟定的一套自己的设计方案。是尝试用555 振荡器将被测参数转化为频率，这里我们将RLC 的测量电路产生的频率送入AT89C52 的计数端端，通过定时并且计数可以计算出被测频率再通过该频率计算出各个参数。 1.2电阻、电容、电感测试仪的发展历史及研究现状 当今电子测试领域，电阻，电容和电感的测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。 电阻、电容和电感测试发展已经很久，方法众多，常用测量方法如下。电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q 值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。 在我国1997 年05 月21 日中国航空工业总公司研究出一种电阻、电容、电感在线测量方法及装置等电位隔离方法，用于对在线的电阻、电容、电感元件实行等电位隔离，其特征在于，( 1＞将一个运算放大器的输出端与其反相输入端直接连接，形成一个电压跟 随器；( 2＞将基准精密电阻( R＞的一端与被隔离的在线元件(Z↓[x]＞的一端通过导线
第六章电容元件与电感元件?6－1 电容元件 ?6－2 电容的VCR ?6－3 电容电压的连续性质和记忆性质 ?6－4 电容的储能 ?6－5 电感元件 ?6－6 电感的VCR ?6 –7 电容与电感的对偶性状态变量 ?6 –8 电容、电感的串、并联
§6－1 电容元件 电容元件的定义是：如果一个二端元件在任一时刻，其电荷与电压之间的关系由u－q平面上一条曲线所确定，则称此二端元件为电容元件。 图7-5
a) 电容元件的符号 (c) 线性时不变电容元件的符号b) 电容元件的特性曲线(d) 线性时不变电容元件的特性曲线图7-5 电容元件的符号和特性曲线如图7-5(a)和(b)所示。 其特性曲线是通过坐标原点一条直线的电容元件称为线性电容元件，否则称为非线性电容元件。
线性时不变电容元件的符号与特性曲线如图(c)和(d)所示，它的特性曲线是一条通过原点不随时间变化的直线，其数学表达式为) 117(-=Cu q 式中的系数C 为常量，与直线的斜率成正比，称为电容，单位是法[拉],用F 表示。图7-5
实际电路中使用的电容器类型很多，电容的范围变化很大，大多数电容器的漏电很小，在工作电压低的情况下，可以用一个电容作为它的电路模型。当其漏电不能忽略时，则需要用一个电阻与电容的并联作为它的电路模型。 在工作频率很高的情况下，还需要增加一个电感来构成电容器的电路模型,如图7－6所示。 图7－6 电容器的几种电路模型
§6－2电容的伏安关系 对于线性时不变电容元件来说，在采用电压电流关联参考方向的情况下，可以得到以下关系式 ) 127(d d d )(d d d )(-===t u C t Cu t q t i 此式表明电容中的电流与其电压对时间的变化率成正比，它与电阻元件的电压电流之间存在确定的约束关系不同，电容电流与此时刻电压的数值之间并没有确定的约束关系。 在直流电源激励的电路模型中，当各电压电流均不随时间变化的情况下，电容元件相当于一个开路(i =0)。