手持式LCR数字电桥设计：基于MSP430与FPGA的实现

"本文主要介绍了一种基于MSP430微处理器的便携式LCR数字电桥设计，该设备能测量电阻、电容、电感及其相关参数。设计中涉及到了固定轴法的基本原理，以及如何通过现代电子技术提高测量精度和功能。文章详细阐述了硬件设计和软件实现，包括FPGA芯片在产生精确测量频率中的应用，半桥测量电路的构造，模拟相敏检波技术，以及A/D转换器的工作机制。此外，论文还讨论了系统的各种功能，如测量模式选择、数据存储、RS232通信等，并对测量误差进行了分析和校正。" 在标题提及的"固定轴法的基本原理"部分，固定轴法是一种早期微处理器电桥中用于相量测量的方法。在这种方法中，参考相量建立的坐标系方向固定，实轴与流经被测阻抗的电流相位相同，确保了相量电压比的测量。固定轴法虽然在初期的微处理器电桥中起到积极作用，但限制了微处理器的功能扩展，因为它仅用于控制电桥工作，而不参与测量过程。 资源中提到了基于MSP430的LCR数字电桥设计，这是TI公司的一种低功耗16位单片机，适合于便携式设备。电桥由多个组件构成，包括参考信号源、半桥测量电路、相敏检波器、A/D转换器等。参考信号源使用FPGA芯片和滤波电路来产生精确的测量频率和A/D转换器的时钟。半桥测量电路则通过四级标准电阻和高精度运算放大器实现自动量程转换。 相敏检波器是固定轴法的关键部分，它以分母相量和其90度相移的相量为参考信号，建立起坐标系，使得分母变为实数，从而将相量除法转化为标量除法。双斜积分电路进一步用于除法运算，提高测量精度。 此外，系统还包含了一些辅助功能，如数据保持、Flash存储、筛选、蜂鸣器提示、工频干扰选择等。通过RS232接口，电桥还可以与外部设备进行数据传输，提供便捷的数据处理和分析。 总结来说，这篇硕士学位论文详细探讨了固定轴法的原理以及如何在现代电子测量设备中应用这些原理，同时展示了基于MSP430的便携式LCR数字电桥设计，实现了高精度、低功耗和多功能的测量系统。