AD5933的直流偏置和量程自动切换问题

qiwan

AD5933的直流偏置和量程自动切换问题 [复制链接]

最近在使用STM32+AD5933设计阻抗测量系统，不考虑AD5933输出阻抗和直流分量对阻抗测量带来的影响，按照AD5933datasheet上的简单电路将AD5933和STM32单片机进行了连接，有关于AD5933和STM32的I2C通信、AD5933实部、虚部数据的读取、幅度的计算以及系统相位的读取的基本程序已经调试完成。这是今天做的一组实验，发现阻抗测量的误差还是挺大的。我用拨码开关控制反馈电阻和校准电阻的选择：
前提条件是：
Vout=2Vp-p;
PGA=X1;
VDD=3.3V
考虑到反馈电阻、输出电压范围和增益PGA的选族需要慎重，不能超过ADC的线性范围。
我设置了四个量程：           51k~100k;    100k~220k;     220k~300k;     300k~470k;  470k~680k。
且它们的反馈电阻分别为：51K         ；   100K         ；     220k        ；    300k      ；     470k         。
对应的校准电阻分别为:      51K         ；   100K         ；     220k        ；    300k      ；     470k         。
然后分别得到这四个量程的增益系数，并在51k~100k的量程里对100kΩ的未知阻抗进行测量，实际测量结果为96.889kΩ，测量误差达到3.1%;
                                                               在100k~220k的量程里对220k的未知阻抗进行测量，实际测量结果为205.483k,测量误差达到6.59%；
                                                               在220k~300k的量程里对300k的未知阻抗进行测量，实际测量结果为277.793k,测量误差达到7.40%;
                                                               在 300k~470k的量程里对470k的未知阻抗进行测量，实际测量结果为399.795k,测量误差达到14.9%;
                                                               在 470k~680k的量程里对680k的未知阻抗进行测量，实际测量结果为663.132k,测量误差达到2.4%;                     
误差挺大的，接下来我也需要考虑AD5933直流偏置和输出阻抗对阻抗测量带来的影响。
1：看AD5933的datasheet，其实不是很明白：发射机和接收级之间的存在的直流偏置？
datasheet建议使用AD820构成电压跟随器来消除输出阻抗对阻抗测量的影响，这一点我明白：用AD820构成电压跟随器，电压跟随器的输入电阻高，输出电阻低，对前级电路相当于断路，对后级电路来说相当于恒压源。对AD5933的6引脚Vout和Vin起到了隔离的作用。
不太明白的是：它用两个20kΩ的电阻对VDD分压，得到VDD/2，作为AD5933正相输入端的偏置电压。
请问：有明白的朋友吗？希望能够帮忙解答一下。
2：今天试验的时候使用的是拨码开关来实现量程的选择，但我更希望实现量程的自动切换，这也是接下来需要努力的地方。

           

dcexpert

支持一下。

qiwan

AD820的单电源供电电压范围为5V~35V，而使用的STM32单片机的电源电压为3.3V，即VDD=3.3V，显然3,3V是不合适的。那么应该改用别的运放。坛友们，有什么建议吗？关于运放的选择

zhaojun_xf

也可以单独用电源，STM32和5V通信是没有问题的，如果担心问题可以分压，或者电平转换。。。。。。。。。。。

qiwan

如附件图1所示，这是AD提供的参考设计：测量小阻抗的附加放大电路。两个20k的电阻将AD820正相输入电压偏置为电源电压的一半，它们在电路中的等效电阻为10k，并与1uF的电容串联，构成高通滤波电路，该RC电路的转折频率为1/2πRC=15.9Hz。
AD820构成的电压跟随器，输入阻抗高，输出阻抗小，消除了AD5933发射级输出阻抗Rout对阻抗测量的影响；
RC构成的高通滤波电路，消除了AD5933输出激励中的直流分量。
AD820单电源供电电压范围为5~30V，STM32单片机的工作电压为3.3V，不能满足要求，版主建议我可以用电平转换来提供5V电压。但为了保证统一的3.3V工作电压，我打算选用双通道运放AD8606，其工作电压范围为2.7V~5.5V，所以是合适的。
AD8606的引脚图如图2所示
因为AD8606是双通道的运放，我看了一些别人的设计：其中一个通道用来做电压跟随器，其在电路中的角色和AD820一样；另一个通道则设计成电流电压转换电路，取代AD5933中原有的电流电压转换电路。

zhaojun_xf

这样也可以。。。。。。

areak

AD8606是可以的，分压的目的是提高直流偏置，否则会造成波形的顶部或底部失真。
我问下你用STM32的I2C，还是用IO口模拟的I2C，我现在可以给AD5933写入命令，但是从AD5933读回来的数据不对，都是0X1A，不知道为什么，能不能给我看下你的I2C接收程序？

qiwan

areak 发表于 2014-12-30 18:21
AD8606是可以的，分压的目的是提高直流偏置，否则会造成波形的顶部或底部失真。
我问下你用STM32的I2C，还是用IO口模拟的I2C，我现在可以给AD5933写入命令，但是从AD5933读回来的数据不对，都是0X1A，不知道为什么，能不能给我看下你的I2C接收程序？

你先单步调试，看看读取的数据是否正确；然后全速运行一下，如果单步调试读取的数据是正确的，而全速运行数据是错误的，那么肯定是时序的问题，你就需要在相应的地方加延时，或者加长相应的延时。但是，前提，你得保证AD5933的外部硬件电路连接是正确的

松松松松松

你好，AD5933的初始化是按什么顺序写的，我的正弦激励电压出不来呢