AD5933阻抗测量芯片原理及其应用

3 阻抗测量过程实现
3.1 AD 5933测量阻抗模值计算
上面已经提到在频率扫描过程中，各个频率点上都可以得到实部值R和虚部值I两个值，通过它们可以计算傅立叶变换之后的模值，模值＝ 。计算之前先把实部和虚部值用十进制表示。但这只是傅立叶变换后的结果，要想得到阻抗的实际值必须乘以一个校准系数，这里称这个系数为增益系数。
下面给出一个计算增益系数的例子。当输出电压范围为2V，标定电阻为200kΩ，可编程放大器设置为1，电流电压转换放大器增益电阻为200 kΩ，激励频率为30kHz，在这个频率点上得到的实部和虚部值分别为F064、227E，转换为十进制分别为-3996、8830，则傅立叶变换后的模值＝ ，则增益系数为标定电阻的倒数除以计算得到的模值，即(1/200kΩ)/9692.106＝515.819E-12。
下面再给出一个已知增益系数、被测电阻的实部和虚部值计算被测电阻阻值的例子。假设被测电阻为510kΩ，激励频率为30kHz，测量得到的实部和虚部值分别为－1473和3507，则计算得到的模值为3802.863。电阻值＝1/(增益系数×模值)=1/(515.819E-12×3802.863) =509.791kΩ。
对于不同的测量频率点增益系数是不同的，所以在不同的频率点上要分别计算增益系数。
在测量过程中可以通过限制电阻的测量范围来优化测量性能。表4给出6个不同的阻抗范围作为参考，它们所选择的输出电压范围均为2V，可编程增益放大器设置为1。
表4测量阻抗范围设定

3.2相角计算及校准
在 阻抗测量过程中不仅仅要关注电阻的模值，还要知道相角的大小，相角值＝ 。和模值一样相角也要进行校准。首先对标定电阻进行测量，得到标定电阻的相角，测量电阻的实际相角等于测量计算得到的值减去标定电阻的相角值。值得注意的是测量时通过 得到的相角是在-90º到+90º之间的，所以要根据R和I所决定的象限来把相角变换到所在象限内。如果R0，I>0则说明在第二象限，所以计算时要把相角加上180º；如果R0，I0则是在第三象限，计算时要把相角减去180 º。