测控电路设计
专业：测控技术与仪器
班级：07050342
姓名：曹青
学号：12
微小电流测量仪器的设计
本系统设计要求：设计一微小电流测量仪，可将较小电流以数字的方式直观、准确的显示出来。被测信号是石英钟平均功耗电流，是一微小的不规则的电流。测量范围：0 ~ 200μA。
1.设计分析：
被测信号如图1所示。石英电子钟的整机功耗包括两部分：一部分是石英钟集成电路的功耗；另一部分是步进电机的功耗。石英钟集成电路包括：振荡器、分频器、窄脉冲形成器、驱动器等。由驱动电路输出的脉冲信号，输入到步迸电机线圈绕组时，产生转位力矩，推动电机转子转动。
测量一个电路的电流，通常可以用直流或交流电流表直接测量。但是对于测量石英钟脉动的电流，例如测量石英电子钟整机功耗这样的微安级电流，就不能简单地将电流表串入电路中去测量，而需要一套将被测信号转换成可以直接测量并用数字直观地显示出来的电路。
微小电流测量电路由数据采集转换电路、功能控制系统及显示电路三部分组成。
2.方案论证与设计：
微小电流测量电路系统包括三个部分：
（1）数据采集转换电路、（2）功能控制系统、（3）显示电路。整个系统框图如图2。
图2整个系统框图
第一部分是数据采集转换电路。本部分包括的电路有取样电路、电子模拟开关、隔离电路、积分电路、A／D转换电路。
1、取样电路是将被测的电流信号转换成电压信号，并对微小信号进行放大。该电路应有调零和调增益的功能，以取出的信号不失真为最好。
方案：采用采样保持器LF398AH。
2、电子模拟开关相当于一扇门。开门时，数据通过；关门时，数据不能通过。开、关门的控制信号由数据选择端控制。开门电平为+12V，开门时间为2S，由取样控制电路提供开门时间，采用芯片CD4051BCM，其直流供电电压(VDD)?0.5伏直流电+ 18伏直流电，输入电压?(VIN),每升1级+ 0.5 VDD 0.5 VDC伏直流电。
3、隔离电路将前、后级的电路隔开，提高电路带负载能力，使后一级的输入信号不影响前一级的输出。
方案：采用电压跟随器电路，显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低即可以起到隔离的作用。
4、积分电路其作用是取2秒内被测信号的平均值，要求有调零功能，输出信号电压应小于2V。
方案：可以采用集成运放的积分电路。该电路和反相比例放大电路的不同之处在于用电容代替反馈电阻，利用“虚地”概念，可知输出信号与输入信号成积分关系。理想积分器表达式
为：
01
U Uidt
RC
=-?积分之后，应保持一定时间，以供A/D转换只用，然后再将积分器上的电压放掉，以备下一次测量之用。
第二部分功能控制系统.时序信号发生器要求产生一个周期为4s、占空比1;1方波信号，即时序信号发生器输出f=0.25Hz、T=4s的信号。采用石英晶体振荡器输出频率稳定性好，精度高。因为积分电路的信号要送到A/D转换，A/D转换器需要转换时间，然后延迟一段时间显示数据，最后将积分器的电压放掉，准备下一次积分，所以设置了时序电路。时序电路包括：T1模数转换时间、T2延时显示时间和T3清除时间。要求：T1=0.25s；T2=0.3s；T3=0.3s，输出幅度为+5V。时序电路可以采用单稳态电路组成。,A/D转换器选用AD0809。
第三部分显示电路。显示器件用LED，将A/D转换器输出的信号输入用单片机，通过驱动LED来显示。
3、系统原理框图：
微小电流测量仪电路的原理框图如图2所示
4、安装、调试电路
4．1单元电路安装调试
电路设计好之后，便可进行安装、调试。通常应该是插接一个单元的电路、检查无误、通电调试，通过之后再进行下一个单元电路的插接、检查和调试。
在面包板上安装集成电路芯片时要注意管脚上网排列方向、管脚不能弯曲；外界元器件要注意根据电路原理图各部分的功能，确定其在面包板上的位置，按照信号的流向，将元器件顺序连接，以易于调试；连接导线要求紧贴在面包板上，避免接触不良，裸线部分大约0.5毫米左右，直接插入面包板的插孔中；器件和导线不允许跨接在接触芯片上，一般从芯片周围通过，尽量做到横平竖直，这样便于检查和更换元器件；还要特别注意的是，各组电源之间要共地。
4．2整机调试
全部电路调通之后要进行整机调试，进行电路性能、参数的测试。一般分为3步：
第一步系统调零。方法是：将取样电路输入端悬空，不接输入信号，用示波器观察积分电路的输出信号或者通过数字电压表测量输出信号。若电路输入为零，输出不为零，应该调整调零电路，使其输出为零。
第二步是定标，将一个已知电路输入到取样电路的输入端，测量积分电路的输出或者通过数字电压表观察输出信号。方法是：取一个10K标准电阻，一端接在1.5V电压上，另一端接入取样电路的输入端，根据欧姆定律，可知被测电流应为150uA，所以电路的输出应显示150uA。若测量值不是150uA，应该调整测量电路的放大倍数。
第三步是测量并且记录各点波形。将被测石英钟信号接入测量电路的输入端，此时电路的输出显示即是被测信号的准确值，循着信号的流向，用示波器分别测量各点波形。注意观察波形的幅值、形状、相位关系
5 、提高性能的措施
要测量微电流，放大器必须降低噪声、提高性能，除了选择高性能运算放大器，我们采取了以下措施。
5．1 降低运算放大器的工作温度
由运算放大器的温度特性可知，温度每升高1O℃，运算放大器的偏置电流将增加倍I3，从而降低微电流测量的灵敏度和准确度。为此，尽可能降低电源电压，增大负载电阻(大于10kl2)，以减小运算放大器的工作电流，降低工作温度。
5．2 不接运算放大器的平衡电阻
实验证明，在高内阻电流源的微电流放大器中，运算放大器接平衡电阻不仅很难使输入电阻平衡，反而增加电路噪声，运算放大器同相端不接平衡电阻，而是直接接地
5．3 减小PCB漏电流
在微电流测量中，提高PCB的绝缘强度和减少漏电流非常重要。假设运算放大器的同相端与反相端的绝缘电阻为1OQ，通常认为该绝缘电阻已相当大了，但当输入电压为1V时，运算放大器同相端与反相端的漏电流将达到10pA，是ICL7650偏置电流的7倍，严重影响电流的测量。为了减少PCB的漏电流，我们采取以下措施：选用漏电流远小于pA级的高绝缘电路板，如环氧玻璃板；输入信号采用绝缘好、不产生静电，吸湿性小的聚四氟乙烯接线柱；在电路板上用接地屏蔽环将运算放大器的同相、反相输入端被包围起来，使其等电位，保证它们之间漏电流为零；电路安装好后，清除残留杂质，元件、电路板作清洁、干燥、防潮处理。
5．4 提高信噪比
电阻选低噪声的1 精度金膜电阻；电容选低噪声的瓷介、云母或钽电容；电源两级LC滤波，降低噪声；电源线尽量远离输入信号线；信号输入线用尽量短的屏蔽电缆；在电源部分和放大器的输出部分大面积敷铜，放大器的输入部分大面积敷铜，与电源一点接地；整个微电流放大器用金属屏蔽。
6、小结
本次设计了一个微小电流测量仪，可将较小电流以数字的方式直观、准确的显示出来本次本设计体现出了“用软件实现硬件”的思想。利用单片机的强大功能配以多种外围电路实现了测量的目的。在实际应用中应该有很大的市场，比较适合测量微小电流测量范围：0 ~ 200μA。
图3多模块电路
图4 数码显示和A/D转换电路图
数显式测量电路设计报告 北京化工大学信息科学与技术学院自动化专业课程设计题目数显式β测量电路说明书_________________页图纸_________________页班级自控1202 姓名徐越学号2012014059 同组人郭腾龙指导教师曹晰2014年9月11日目录一课程设计的任务及基本要求二逻辑框图设计三逻辑电路的设计及参数计算四安装调试步骤及遇到的问题五印刷线路板设计六体会及建议七参考文献八附录（元件使用说明）九附图（框图逻辑图印刷线路板图） 一、课程设计的任务及基本要求目的设计一个β数显式测量电路，以方便测量一个NPN三极管的β值要求1.可测量NPN硅三极管的电流放大系数β199，测试条件为1IB10μA，允许误差±2；2）14VVCE16V，且对不同b值的三极管，VCE的值基本不变。 2.用两只数码管分别用来显示十位和个位，发光二极管用来显示百位，其亮状态和暗状态分别表示1和0。 3.数字显示器。 显示的数字应当清晰，显示周期的长短要适合，应大于人眼的滞留时间（0.1s）。 4.设B、C、E三个插孔，当北侧三极管插入时，打开电源，显示器即显示该三极管的β值。
5.限定使用的主要元器件如下所示通用型集成运放LM324 高阻型集成运放LF351 通用型集成电压比较器LM311 集成定时器NE555 2/5十进制计数器74LS90 BCD七段译码器74LS47 双D上升沿触发器74LS74 六施密特反相器74LS14 四2输入与非门CC4011 共阳极LED七段数码管 二、逻辑框图设计 三、逻辑电路的设计及参数计算1. β/Vx转换电路（1）采用固定偏置电流电路由测试条件10 uA,可选择合适的、2采用运放构成的电压并流负反馈，使Vx∝VXβIBR2 VX 极性为正由测试条件由β199时，取Vx最大值为13V，则可得到R2 为了平衡，R3略小于R2 2.压控振荡器（1）积分器、电压比较器的选择351高阻型；311专用电压比较器（转换速度快）（2）积分器中的D1使正向积分与负向积分的回路不通、时间不同。 R9R4′为能实现压控振荡，并忽略正向积分时间。 （3）后接的43k电阻的作用（4）积分器输出的V1波形 3.计数时间产生器电路（1）计数时间Tc须经反相器（4011）引出，因为译码器的消隐信号的相位是低电平有效。 （2）555定时器的VC2和VO的波形（3）计数时间与压控振荡器的输出相与（经与非门和反相器）4.计数、译码、显示电路（1）译码器采用47输出低电平有效，后接共阳极数码管；（2）90清零信号高电平有效，因此在使用
泄漏电流系列测试仪器使用说明 第一节MS2621 MS2621A MS2621E泄漏电流测试仪使用说明 一、概述 MS2621系列泄漏测试仪器产品是按照IEC、ISO、BS、UL、JIS等国际国内的安全标准而设计，适合用于各种家用电器、电源、电缆线、接线端子、高低压胶木电器、开关、电源插头座、电机、影碟机、洗衣机、离心式脱水机、微波炉、电烤箱、电火锅、电视机、电风扇、医疗仪器、电子仪器仪表以及强电系统的安全泄漏电流的测试，同时也是科研实验室、技术监督部门不可缺少的泄漏电流检测设备。 二、特点 MS系列产品是在吸收、消化国际先进安全测试仪器的基础上，结合我国实际情况加以提高、完善，MS2621系列全数显泄漏测试仪可根据用户不同要求，分别设计为1kVA、2kVA、等不同功率。该系列最大特点是：泄漏电流、测试电压、测试时间都可根据不同的安全标准和用户不同的需求连续任意设定；高灵敏度的性能使得在测试泄漏电流时，能显示被测件中微小的泄漏电流，以适应各种安全标准的测试要求。通过测试，可反映被测体漏电流的实际值；也可比较同类产品不同批次或不同厂家产品的好坏，确保您的产品安全性能万无一失。该系列产品在技术性能和质量上，属国内领先水平。 三、主要技术指标及参数
四、工作原理 图(1) 单相泄漏电流测试仪工作原理图 被测产品按标准规定在或倍额定电源电压下工作，在输入电源任一端至可触及导电件之间的泄漏电流将通过符合规定输入电阻要求的RC电路,根据R及所得的电压值，可以得到泄漏电流值IX＝E/R，为读数方便，IX值直接在数字电流表上显示出来。 五、仪器面板结构及说明 1．单相泄漏电流测试仪面板结构排列见图（2）和图（3）： 图(2) 单相泄漏电流测试仪前面板示意图 图(3) 单相泄漏电流测试仪后面板示意图 2．面板各部分说明：
毕业设计 微电流检测器设计 指导教师讲师 学院名称工程学院专业名称自动化 论文提交日期2011年5月论文答辩日期2011年5月 答辩委员会主席____________ 评阅人____________ 摘要
近年来,微弱电流信号检测技术在信号处理、电视技术、测量技术、通信技术、信息运算多媒体技术以及一般的电子电路设计等领域得到了非常广泛的应用，并极大地促进了相关技术领域的迅速发展,例如军事侦察、物理学、化学、电化学、生物医学、天文学、地学、磁学等。随着科学技术的发展，对微弱信号进行检测的需要日益迫切，微弱信号检测是发展高新技术、探索及发现新的自然规律的重要手段，对推动相关领域的发展具有重要的意义。 微弱是相对于噪声而言的，所以只靠放大并不能检测出微弱信号，只有在有效地抑制噪声的条件下增大微弱信号的幅度,才能提取出有用信号。因此,必须研究微弱信号检测的理论方法和设备,包括噪声的来源和性质,分析噪声产生的原因和规律以及噪声的传播途径,有针对性地采取有效措施抑制噪声。 本设计制作的微电流检测电路,是以A T89S52芯片为核心实现对微电流信号进行检测并显示,利用两个斩波稳零式高精度运放ICL7650组成的放大模块电路,实现I/V转换,将微电流信号转换成为电压信号,而两个相同高精度运放可以实现对电压信号的一二级放大,经两级放大后的电压通过ADC0809采样、A/D转换后传送给单片机AT89S52,之后单片机经过一些运算编程后控制,将所要测得弱电流信号在LCD1602显示出来。能实现对1uA 到2500uA微电流的实时检测。 关键词：弱电流检测 AT89S52 ICL7650 ADC0809
沈阳航空航天大学 课程设计 （说明书） 单摆实验周期测量电路的设计 班级34010104 学号2013040101164 学生姓名周兴荣 指导教师滕金玉
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称数字逻辑课程设计 课程设计题目单摆实验周期测量电路的设计 课程设计的内容及要求： 一、设计说明与技术指标 在物理实验中，通常采用人工计时测量单摆单位时间内摆动次数，测量单摆摆动的周期时间，拟采用时钟电路配合触发电路测量单位时间单摆摆动次数，具有方便快捷、方便准确的特点，其原理框图如图1所示。 二、设计要求 图1单摆实验计数器电路原理框图 1．电源输出电压为：+5V。2．最大定时时间100S，摆动开始时，触发时间计时，测量5个单摆整周期时间停止，通过5个周期的时间得出一个整周期的时间。3．计数显示用LED数码管。 4．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。5．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料 1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2013年 五、按照要求撰写课程设计报告
成绩评定表： 指导教师签字： 2015 年7 月19 日
一、概述 步入新纪元，高科技的发展如火如荼，各行各业百废俱兴，方便、快捷、高效成为高科技发展所要解决的问题。在单摆实验周期测量时一定有不少人深有体会，高中或初中的单摆实验在记录单摆周期时间时使用的是电子秒表，当然这还需要手动，我们在开始计时时和结束计时要尽可能的同步于单摆，可想而知实际同步那是不可能实现，但在要求高精度的实验中要这样做，也绝不可能。单摆实验周期测量的数字电路出现可以解决使用秒表计时时出现的计时不同步的的问题，这样便可以减少误差甚至没有误差，为测量单摆实验周期提供更加精准的计时时间。 本文介绍了基于单摆试验周期测量电路的设计，在硬件方面上使用了一个十六进制的74161N计数器和三个十进制的74160N计数器芯片，一个D触发器芯片，也同时使用了四个LED管与555定时器等。实验设计分为计数部分与计时部分，十六进制计数器芯片连接的LED数码管显示的是单摆第一次经过最低点记数开始，以后每次经过最低点的次数，开关则是每次最低点闭合一次单摆计数器计数一次，LED并显示。555定时器产生1S的时钟信号脉冲，用于三个并联74160N计数器芯片的记时，并同时在三个与之相连的LED管上显示时间。当74161N为零时记时芯片是被清零的，这保证了记时的同步性。根据实验要求设置记时的最大值为X，则可当记时为(X+1)时进行记时置零，同时实验要求记录A个周期内的时间，在单摆计数显示数等于（2A+1）时使用三输入与门从计数芯片部分产生高电平触发D触发器，Q*出来便是低电平与个位记时芯片的ENP端相连，对于74160N芯片ENP端低电平时则保持此芯片的的状态，这样当计数部分走到（2A+1），此时也就是A 个周期时停止记时，所记录的便为A个周期的时间。然后便用记时显示的时间除以A就得到我们所求的时间。
电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种装置。电容式传感器具有结构简单、分辨力高、工作可靠、动态响应快、可非接触测量，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作等优点已在工农业生产的各个领域得到广泛应用。例如在气力输送系统中，可以用电容传感器来获得浓度信号和流动噪声信号，从而测量物料的质量流量；在电力系统中，采用电容传感器在线监测电缆沟的温度，确保使用的安全；由英国曼彻斯特科学与技术大学(UMIST)率先开发的电容层析成像(ECT)技术是解决火电厂煤粉输送风-粉在线监测等气固两相流成分和流量检测的有效途径，其中微小电容测量是关键技术之一。 电容传感器的电容变化量往往很小。结果电容传感器电缆杂散电容的影响非常明显。特别在电容层析成像系统中被测电容变化量可达0.01pF，属于微弱电容测量，系统中总的杂散电容(一般大于100 pF)远远大于系统的电容变化值，且杂散电容会随温度、结构、位置、内外电场分布及器件的选取等诸多因素的影响而变化，同时被测电容变化范围大。因此微小电容测量电路必须满足动态范围大、测量灵敏度高、低噪声、抗杂散性等要求。 1 充/放电电容测量电路 充/放电电容测量电路基本原理如图1所示。 由CMOS开关S1，将未知电容Cx充电至Ve，再由第二个CMOS开关S2放电至电荷检测器。在一个信号充/放电周期内从Cx传输到检波器的电荷量Q=Ve·Cx，在时钟脉冲控制下，充/放电过程以频率f=1/T 重复进行，因而平均电流Im=Ve·Cx·f，该电流被转换成电压并被平滑，最后给出一个直流输出电压 Vo=Rf·Im=Rf·Ve·Cx·f(Rf为检波器的反馈电阻) 。 充/放电电容测量电路典型的例子为差动式直流充放电C/V转换电路，如图2所示。
目录 1、设计背景 (1) 2、设计方案选择 (1) 2.1典型的微电流测量方法 (1) 2.1.1开关电容积分法[1] (1) 2.1.2运算放大器法 (2) 2.1.3场效应管+运算放大器法 (2) 2.2总体设计方案 (3) 3、具体设计方案及元器件的选择 (4) 3.1稳流信号源问题 (4) 3.2I/V转换及信号滤波放大 (5) 3.2.1前级放大 (5) 3.2.2滤波及后级放大电路 (6) 3.2.3运算放大器的选取 (6) 3.3量程自动转换 (6) 3.4信号采集处理 (7) 4、软件仿真结果 (8) 5、参考资料 (9)
微电流测试电路设计 1、设计背景 微电流是指其值小于-6 10A的电流,微电流检测属于微弱信号检测的一个分支，是一门针对噪声的技术,它注重的是如何抑制噪声和提高信噪比。该技术在军事侦察、物理学、化学、电化学、生物医学、天文学、地学、磁学等许多领域具有广泛的应用。我们所研究的微电流检测主要针对电力系统中的绝缘材料，因为现代国民经济对电力供应的依赖性日益增大，电力系统的规模、容量也在不断扩大。而电气设备的绝缘材料往往是电力系统中的重要组成部分，绝缘材料的漏电流情况严重会造成电力系统的重大损失。微电流检测是通过对泄漏电流的测量来评估绝缘材料状况的有效方法。近年来,针对微弱电流的信噪改善比SNIR已能达到1了，目前国内做得比较好的单位是南京大学,其独家生产的ND-501型微弱信号检测实验综合装置己被国内至少76家高等院校使用。但其产品价格昂贵,少则几千元,多则几万元，例如HB-831型pA级电流放大器、HB-834型四通道pA级电流放大器、HB-838型八通道pA级电流放大器的售价分别为4100元/台、13000元/台、22000元/台。所以，研制高精度、寿命长、成本低、电路简单的微电流检测仪具有重要的现实意义及理论参考价值。为了达成目标，我们需要重点考虑以下几个问题： 10 A（本设计要求）的稳流信号源的实现（1）如何获得实验信号，即电流为12 问题； （2）如何将微弱电流信号转换成易于操作的信号； （3）怎样将微弱信号提取放大； （4）如何实现量程的自动转换问题； （5）将实际中的模拟信号转换成数字信号； （6）实现对数字信号的处理和显示。 2、设计方案选择 2.1典型的微电流测量方法 2.1.1开关电容积分法[1] 开关电容式微电流测量方法的前级是在利用开关电容实现电流向电压转换的同时对电压信号进行调制和放大，达到微伏级；后级电路通过选频放大电路实
电流检测最的三个最基础知识点 目前，电流检测的阻值非常低，其主要用于测量流经其山的电流。通过该电阻的电流主要是通过电阻两端的电压反映出来，所以通过应用公式l=V/R该公式是由某著名学校的老师乔治西蒙欧姆提出的：即 电阻上的电流与电压成正比。 上面简单的介绍就当作抛砖引玉了，本文的主题一一阻选择、高边或低边监测以及检测放大器的选择—— 都是以这个电气工程基本公式为基础的。 电流检测监控有助于提高一些系统的效率，减少损失。例如，许多手机实现了电流检测监控，提高电池寿命， 同时提高可靠性。如果电流消耗太大，手机可以做岀决定，降低CPU频率来减少电池负载以此延长电池寿命，同时防止手机过热来增加稳定性。甚至有手机应用程序可以访问电流检测并且对优化手机的性能做出决策。除了电流检测监控使用了一个电阻，另外两个不太常用的方法也使用了电阻。其一是使用霍尔效应传感器来测量产生通量场的电流。虽然这是非侵入性的，并且具有非插入损耗的优点。它相对来说有点贵， 并且要求一个相对大的PCB基板。另一种方法，使用变压器测量感应的交流电流，也属于面积和成本密集型；并且同时只对交流电流有用。 本文将介绍使用一个电阻进行电流检测监控的三个基本方面： 1、选择一个低阻值精度采样电阻。如果说基板是基于位置，位置，位置”，然而选择一个电阻就是基于精度，精度，精度”原则。 2、选择一个检测放大器芯片。当感应到在小于1欧姆电阻，电压很小的变化也会产生一个很大的结果。检测放大器将电压变化放大，使无意义的事情变的更有意义。 3、检测电阻的位置，位置，位置”。这个若检测参考电源，称为高边检测，或者如果连接地，又叫作低边检测。 精密电流传感应用程序不再是自制食物电路；制造商已经做了所有的研究和现代设计的大部分工作。 电阻选择 选择电阻值，精度和物理尺寸都取决于预期的电流测量值。电阻值越大，测量可能就越精确，但大的电阻值 也会导致更大的电流损失。对于低功率电池驱动的设备，必须减少损失，电阻大约一毫米的长度值并且带有 成百上千欧姆的电阻经常被使用。对于一个或更多的放大器的更高电流，电阻可以使用更大的阻值，这将得 到更准确的测量与可接受的损失。 尽管电阻器通常认为是一个简单的二端设备，为准确测量当前的四端电阻比如VishayWSK系列，在每个 电阻的末端都使用了二端。这为二端提供了应用电路的电流路径，和另一对感测放大器的电压检测路径。 这四端设置，也称为开尔文传感，确保在每个连接尽可能最小的阻力，确保感测放大器的测量电压就是电阻两端的的实际电压并且包括小电阻的组合连接。这将使得更加容易相互连接并且减少电阻温度系数造成的影响（TCR）。TCR是一个电阻随着温度的升高而阻值增加的效果。电源接到检测电阻上通常都会使电阻加热并且可能连接到100°C或者远远高于该温度的环境温度下。尽管检测电阻设计成具有非常低的 TCR,但是有线或PCB布线连接起来组合的TCR可能使阻值增加5%到10%。开尔文传感通过改进传感系统温度的稳定性
微弱电流信号检测记录 (2012-02-14 11:19:12) 标签： 杂谈 目录 零、序 一、微弱电流测试器的指标 二、微弱电流测试所需要的条件 三、微弱电流计 四、高阻电阻 五、微弱电流计放大器的基本电路 六、微弱电流标准源 七、微弱电流计的测试 八、微弱电流测试仪器DIY汇总 九、微弱电流测试器DIY 十、改进与应用 二、微弱电流计放大器的基本电路 1、微弱电流放大的基本电路 弱电流的基本电路是反向放大器的形式，即I-V转换电路。先看一个实例，来自ICH8500的数据表。
放大器接成典型的反向放大器，但没有输入电阻，其实是一个电流-电压变换器，并有几点不同： a、有保护（Guard，作用见下） b、反馈电阻Rfb非常大，为10的12次方欧姆，即1T c、有个反馈电容Cfb，用来与输入等效电容分压，提高响应时间。在一个实际采用ICH8500的电路板上，该电容采用了470pF的聚苯乙烯（反馈电阻用了30G） 反馈电阻Rf（或叫Rfb）的选择。这是一个关键元件，一方面取决于所要求的灵敏度和噪音，另一方面与其他元件和电阻的来源情况有关。 上述电路的Rfb非常大达到1T，因此1pA的输入电流就会引起1V的输出，即灵敏度是1V/pA，这样用2V的电压表，就可以实现满度2pA的微电流计，甚至可以用200mV的电压表事项满度200fA的超微电流计。 Rfb也与电流噪音密切相关，越大则理论噪音越小，很多静电计选100G，这样理论噪音极限大概是0.25fArms，而K642选择了1000G，噪音就更小了。 当然，Rfb不能取得太大，因为运放的偏置电流Ib是完全流过这个电阻的，产生压降，也产生噪音、温度系数等弊病，所以Rfb要与运放匹配，最好Ib×Rfb 小于满度输出的1%，至少<10%。否则，当没有输入的时候，Ib就要全部流过Rfb，
第25卷 第11期 电子测量与仪器学报 Vol. 25 No.11 · 972 · JOURNAL OF ELECTRONIC MEASUREMENT AND INSTRUMENT 2011年11月 本文于2011年9月收到。 DOI: 10.3724/SP.J.1187.2011.00972 电化学分析系统中pA~μA 微电流测量 王 俊 (福州大学 至诚学院, 福州 350002) 摘 要: 为了提高电化学分析系统的分析速度和测量的准确度。探究如何对电化学分析系统中,既有慢变化又有快变化的pA~μA 范围的微电流进行快速、准确的测量。基于定阻式I/V 转换的方法,对pA~μA 范围的微电流,设置了由微机控制的多个电流量程及自动调零电路,以及从软?硬件上进行抗工频干扰的设计。实现对宽范围微电流测量的量程快速搜索?转换,提高了电化学分析系统中pA~μA 范围微电流测量的准确度? 关键词: 微电流; 测量; pA~μA; 电化学分析系统 中图分类号: TH399 文献标识码: A 国家标准学科分类代码: 460.40 pA~μA micro-current measurement in electrochemical analysis system Wang Jun (Zhicheng College, Fuzhou University, Fuzhou 350002, China) Abstract: In order to improve the speed of analysis and the accuracy of measurement in electrochemical analysis system, the fast-speed and accurate measurement of micro current of pA~μA range in both slow and fast change was researched. Based on the constant resistance I/V conversion method, for the pA~μA micro-current measurement range, a number of current computer control and automatic zero-adjusting circuit was set up, and anti-frequency interference design of software and hardware were carried out. The fast search and conversion in wide micro current measurement range were realized. Thereby the scope of pA~μA micro-current measurement accuracy is enhanced. Keywords: micro-currents; measurements; pA~μA; Electrochemical analysis system 1 引 言 应用在电化学、生物电化学和生命科学等作为物质组分分析和测量的电化学分析系统。随着超微电极技术的突破性进展, 使用具有信?噪比高、反应速度快等优良电化学特性的微电极、超微电极作为电化学分析系统的传感器, 大大提高了该系统对微小量测量的准确度[1-2]。微电极、超微电极由于化学反应所生成的微电流(极化电流), 其范围为pA~μA, 对该范围的微电流测量, 正是文中要讨论的。 把反映被测物质含量的微电流信号, 经过电流—电压转换, 形成相应的电压信号。 利用计算机技术对产生的电压信号进行一系列的数据处理, 电化学分析系统可以较容易实现最优化选择, 实现数据处理过程的全部自动化, 但系统的分析速度和测量的准确 度之关键在于对微电流的测量。 鉴于微电极、超微电极其尺寸及表面形状、测试它们的化学反应体系及其控制电位(电压)的波型、扫描速度以及电化学分析方法等不同, 其极化电流峰值大小差别很大, 达几个数量级[3]。微电极一般为nA~μA, 超微电极一般为pA~nA, 极化电流的时间曲线和电位曲线也不同。有的变化较缓慢, 有的变化较快, 有的曲线的频谱还包含工频50 Hz 频率分量, 而且测试环境往往是高阻抗, 工频干扰尤显严重, 对测量小至pA 级微电流的元器件的温、湿度影响很大。因此, 要快速、准确地测量电化学分析系统中pA~μA 微电流难度较大[9]。 电化学分析系统中测量的微电流可小至pA 级, 要实现对既有慢变化的, 又有快变化的pA~μA 宽范围微电流量程自动地快速搜索、转换有以下难点:
测量放大电路的设计 作者： 【摘要】：测量放大器能够将微弱的电信号进行放大，在生活中应用也十分广泛，如在自动控制领域，往往需要用电压信号进行控制，也就必然离不开电压测量放大器，由于测量放大器应用十分广泛，因而现在已经有集成的测量放大器供使用了。本次设计就是围绕测量放大器展开的，测量放大器主要是通过运用集成运放将所测量的信号进行不失真的放大，并且不对所测量的电路产生影响，这就是需要放大器有高的输入电阻和较高的共模抑制比。 【关键字】：放大电路二阶高通有源滤波器二级低通有源滤波器 一、设计技术与要求： 如图所示，测量放大器由基本测量放大器、二阶高通有源滤波器、二阶 低通有源滤波器三部分组成。 1、性能技术指标： （1）输入阻抗Ri>1m? （2）电压放大倍数Au≥1000（即输入信号Ui-p=1mv时，输出信号Uop-p>1v （3）频带宽度B=10?10KHZ （4）共模抑制比Kcmr>80dB 二：基本测量放大电路 如下图：放大器电路有两个同相放大器和一个基本差动放大电路组合而成；该电路具有输入阻抗高、电压增益容易调节，输出不包含共模信号等优点。若不接R时，该电路由于引入了串联负反馈，所以其差模输入电阻Rid和共模输入电阻Ric都很大；当接入电阻R后，由于R很小，则R与Rid(或Ric)并联后，该电路的差模输入电阻Rid≈2R，共模输入电阻Ric≈R/2。其中RL是负载电阻。 基本放大电路有（前置放大电路组成）下：
图（1） 1其中放大倍数： Aud1==1+2R2/R1=81 Aud1’==1+2R2/R1=31
2其中放大倍为： Aud2==Rf/R3=20 由上可知在前置放大电路中，总的放大倍数为： Aud==Aud1·Aud2=81·20=1620 Aud==Aud1’·Aud2=31·20=620 由以上电路图（2）可观察到，Ri1是一个高输入阻抗的模块的组合放大电路，即输入电阻 Ri1=∞Ω>1MΩ 但由于引入了电阻R，因此，其引入的R达到要求的指标，两个R串联电阻之和2R满足： R>0.5MΩ 为了有更好显示效果，取标称值R=1.2MΩ。 同时，共模抑制比K CMR ，由于放大电路由两级放大电路组成，K CM R1 表示第 一级放大电路的共模抑制比， K CMR2 表示第二级放大电路的共模抑制比，即该型运放的共模抑制比，则 K CMR = K CM R1 ·K CMR2 其中，K CM R1=Aud1/Auc1，K CMR2 = Aud2/Auc2。 又Aud1≥1，K CM R1 ≥1，因此有; Aud1≈1+2R2/R1=81，Aud1==1+2R2/R1=31， Auc1≈1 则有K CM R1=Aud1/Auc1≈Aud1≈81，K CM R1 =Aud1/Auc1≈Aud1≈31，
测控电路设计 专业：测控技术与仪器 班级：07050342 姓名：曹青 学号：12
微小电流测量仪器的设计 本系统设计要求：设计一微小电流测量仪，可将较小电流以数字的方式直观、准确的显示出来。被测信号是石英钟平均功耗电流，是一微小的不规则的电流。测量范围：0 ~ 200μA。 1.设计分析： 被测信号如图1所示。石英电子钟的整机功耗包括两部分：一部分是石英钟集成电路的功耗；另一部分是步进电机的功耗。石英钟集成电路包括：振荡器、分频器、窄脉冲形成器、驱动器等。由驱动电路输出的脉冲信号，输入到步迸电机线圈绕组时，产生转位力矩，推动电机转子转动。 测量一个电路的电流，通常可以用直流或交流电流表直接测量。但是对于测量石英钟脉动的电流，例如测量石英电子钟整机功耗这样的微安级电流，就不能简单地将电流表串入电路中去测量，而需要一套将被测信号转换成可以直接测量并用数字直观地显示出来的电路。 微小电流测量电路由数据采集转换电路、功能控制系统及显示电路三部分组成。 2.方案论证与设计： 微小电流测量电路系统包括三个部分： （1）数据采集转换电路、（2）功能控制系统、（3）显示电路。整个系统框图如图2。 图2整个系统框图 被 测 信 号 数据采集 转换电路 功能制系统 显 示 电 路
第一部分是数据采集转换电路。本部分包括的电路有取样电路、电子模拟开关、隔离电路、积分电路、A／D转换电路。 1、取样电路是将被测的电流信号转换成电压信号，并对微小信号进行放大。该电路应有调零和调增益的功能，以取出的信号不失真为最好。 方案：采用采样保持器LF398AH。 2、电子模拟开关相当于一扇门。开门时，数据通过；关门时，数据不能通过。开、关门的控制信号由数据选择端控制。开门电平为+12V，开门时间为2S，由取样控制电路提供开门时间，采用芯片CD4051BCM，其直流供电电压(VDD)?0.5伏直流电+ 18伏直流电，输入电压?(VIN),每升1级+ 0.5 VDD 0.5 VDC伏直流电。 3、隔离电路将前、后级的电路隔开，提高电路带负载能力，使后一级的输入信号不影响前一级的输出。 方案：采用电压跟随器电路，显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低即可以起到隔离的作用。 4、积分电路其作用是取2秒内被测信号的平均值，要求有调零功能，输出信号电压应小于2V。 方案：可以采用集成运放的积分电路。该电路和反相比例放大电路的不同之处在于用电容代替反馈电阻，利用“虚地”概念，可知输出信号与输入信号成积分关系。理想积分器表达式 为： 01 U Uidt RC =-?积分之后，应保持一定时间，以供A/D转换只用，然后再将积分器上的电压放掉，以备下一次测量之用。 第二部分功能控制系统.时序信号发生器要求产生一个周期为4s、占空比1;1方波信号，即时序信号发生器输出f=0.25Hz、T=4s的信号。采用石英晶体振荡器输出频率稳定性好，精度高。因为积分电路的信号要送到A/D转换，A/D转换器需要转换时间，然后延迟一段时间显示数据，最后将积分器的电压放掉，准备下一次积分，所以设置了时序电路。时序电路包括：T1模数转换时间、T2延时显示时间和T3清除时间。要求：T1=0.25s；T2=0.3s；T3=0.3s，输出幅度为+5V。时序电路可以采用单稳态电路组成。,A/D转换器选用AD0809。 第三部分显示电路。显示器件用LED，将A/D转换器输出的信号输入用单片机，通过驱动LED来显示。 3、系统原理框图：
微电流测量（nA级交流、直流） 一、直流微电流测量 基于I-V变换的弱电流测量方法是常用的弱电流检测方法，其中的反馈电流放大型测量电路结构较简单，转换的线性较好，电路频率响应特性较好，在加入有效的硬件和软件抗干扰措施后，可以提高测量精度和稳定性。因此测量的电路是按照基于反馈式电流放大器型I-V转换原理进行设计，其基本电路如图1所示。 图1 I/V转换原理图 假定运放为理想运放，利用运算放大器的虚地概念和结点电流代数和为0的定律得出 (1) 输出电压V o与测量电流I s成线性比侧关系，比例系数为R f，因此根据放大要求选取R f值即可获得所需的放大倍数。 电流测量电路整体框架如图2，其中反馈电流放大电路采用的是两级放大方式。 图2 电路整体框图 由于待测电流信号为10-9A，所需放大倍数较高，若采用一级放大，则需要R f约为1010Ω。当R f过大时会产生较大的电阻热噪声电流，增大了分布电容，同时要求运放的输入电阻更大以减小分流；根据式(1)，一级放大后信号与输人为反相，所以采用两级放大电路，这样可以通过调整每一级放大倍数，来选择阻值适当的R f，减小由R f引起的误差；并通过两次电压反相，使放大电路的最终输出电压与输入信号同相，两级放大电路如图3。
图3 两级放大电路图 为减小噪声干扰和运算放大器负担，通常要求输出电压应比运算放大器的噪声电压值至少大两个数量级或更高；但输出电压太大，必然要增大R f，同时增大对运算放大器性能的要求。所以第一级放大器输出电压应设计为50～100mV，由式(1)，R f应为100MΩ。图3中C f表示R f引入的杂散电容，通常为0.5pF。当R f为100MΩ时，电路的截止频率约为0.3kHz，严重影响放大电路的频率响应特性。为改进频率响应，可以引入补偿电容C来消除C f的影响。根据运算放大器以及流入节点电流与流出节点电流相等特性，得出 （2）由于R f1为kΩ级电阻，其杂散电容可忽略，可得 （3）代入式(2)，拉式变换并消去V x(s)后，得出传递函数为 （4）为消除C f影响，取RC=R f C f，得 （5）由式(3)可知，截止频率为无穷大，理论上频带已经扩展到整个区域，因此频率响应得到改善。通过RC网络补偿可改善系统的动态特性，实际中100kHz 的带宽完全可以达到。但因为电路中还有其他的杂散电容，不可能被简单的RC 网络完全补偿。为减小由大电阻引入的噪声电流和分布电容，R f可采用T型网络结。 第二级放大电路将第一级输出电压信号进一步放大，并反向输出，保证最终电压输出与检测的电流输入同相。第二级放大倍数为10倍，由式(1)，取R f/R1为10。 为消除背景噪声影响，在运放输出端和A/D转换电路之问加入双T型50Hz 信号带阻滤波器将这个主要干扰谐波成分滤除，其电路如图4。
成绩评定：_______ 传感器技术 课程设计 题目位移电涡流传感器测量电路设计
电涡流传感器由于具有对介质不敏感、非接触的特点, 广泛应用于对金属的位移检测中。为扩大电涡流传感器的测量范围, 采用恒频调幅式测量电路, 引用指数运算电路作为非线性补偿环节。利用Matlab计算软件辅助设计了直径为60mn电涡流传感器探头,并结合测量电路进行实验。实验结果表明最大测量范围接近90mm验证了该系统工作的稳定性，证明设计达到了预期效果。关键词: 电涡流传感器; 测量电路;大位移; 线性化
一、设计目的-------------------- 1 二、设计任务与要求- --------------------- 1 2.1 设计任务 ---------------------- 1 2.2 设计要求 ---------------------- 1 三、设计步骤及原理分析--------------- 1 3.1 设计方法----------------------- 1 3.2 设计步骤 ---------------------- 2 3.3 设计原理分析 -------------------- 6 四、课程设计小结与体会--------------- 6 五、参考文献- ------------------------- 6
一、设计目的 1. 了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。 2. 了解电涡流传感器的前景及用途 二、设计任务与要求 2.1设计任务 扩大电涡流传感器的测量范围，采用恒频调幅式测量电路，引用指数运算电路作为非线性补偿环节。验证了该系统工作的稳定性，证明设计达到了预期效果。 2.2设计要求 1. 工作在常温、常压、稳态、环境良好； 2. 设计传感器应用电路并画出电路图； 3. 应用范围：测量物体的位移。 三、设计步骤及原理分析 3.1设计方法 电涡流传感器具有体积小、非接触、对介质不敏感的特点，被广泛应用于对金属位移等的测量中。尽管用电涡流传感器非接触测量位移已经得到广泛的应用但是测量位移的线性范围受到传感器线圈直径的限制，位移测量范围为线圈直径的1/3~1/5,大直径的传感器，其测量范围最大可以接近到直径的1/2。在许多领域希望能进一步扩大传感器的测量范围，以满足大位移的非接触测量。文中采用指数运算电路作为非线性补偿环节来改善传感器原有的传输特性，扩大传感器测量范围。 由电磁感应定律可知：闭合金属导体中的磁通发生变化时，就会在导体中产生闭合的感应电涡流，阻碍磁通量的变化。如图1所示,传感线圈由交流信号激励在产生焦耳热的同时，又要产生磁滞损耗，它们造成交变磁场能量的损失，进而使传感器的等效阻抗Z发生变化。 影响阻抗Z的因素有被测导体的电导率、磁导率、线圈的激励频率f及传感器与被测导体间的位移x等,只要保证这些影响因素只有位移x变化,其他都保持不变,则传感器
第一部分引言 本设计是应用于电容传感器微小电容的测量电路。 传感器是一种以一定的精度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。传感器在发展经济、推动社会进步方面有着重要作用。 电容式传感器是将被测量转换成电容量变化的一种装置，可分为三种类型：变极距（间隙）型、变面积型和变介电常数型。 二、电容式传感器的性能 和其它传感器相比，电容式传感器具有温度稳定性好、结构简单、适应性强、动态响应好、分辨力高、工作可靠、可非接触测量、具有平均效应等优点，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作，广泛应用于压力、位移、加速度、液位、成分含量等测量之中[1]。 电容式传感器也存在不足之处，比如输出阻抗高、负载能力差、寄生电容影响大等。上述不足直接导致其测量电路复杂的缺点。但随着材料、工艺、电子技术，特别是集成电路的高速发展，电容式传感器的优点得到发扬，而它所存在的易受干扰和分布电容影响等缺点不断得以克服。电容式传感器成为一种大有发展前途的传感器[2]。 第二部分正文 一、电容式传感器测量电路 由于体积或测量环境的制约，电容式传感器的电容量一般都较小，须借助于测量电路检出这一微小电容的增量，并将其转换成与其成正比的电压、电流或者电频率[3],[4]。电容式传感器的转换电路就是将电容式传感器看成一个电容并转换成电压或其他电量的电路。电容传感器性能很大程度上取决于其测量电路的性能。 由于电容传感器的电容变化量往往很小，电缆杂散电容的影响非常明显，系统中总的杂散电容远大于系统的电容变化值[5]。与被测物理量无关的几何尺寸变化和温度、湿度等环境噪声引起的传感器电容平均值和寄生电容也不可避免的变化，使电容式传感器调理电路设计相当复杂[6]。分立元件过多也将影响电容的测量精度[3]。 微小电容测量电路必须满足动态范围大、测量灵敏度高、低噪声、抗杂散性等要求。测量仪器应该有飞法（fF）数量级的分辨率[6]。 二、常用电容式传感器测量电路 1、调频电路 这种电路的优点在于：频率输出易得到数字量输出，不需A/D转换；灵敏度较高；输
摘要：物理学是实验性学科，而物理实验在物理学的研究中占有非常重要的地位。本文着重介绍工科大学物理实验蕴涵的实验方法，提出工科大学物理实验的新类型。并介绍相关的数据处理的方法。 关键词：大学物理实验方法数据处理 正文： 一、大学物理实验方法 实验的目的是为了揭示与探索自然规律。掌握有关的基本实验方法，对提高科学实验能力有重要作用。实验离不开测量，如何根据测量要求，设计实验途径，达到实验目的？是一个必须思考的重要问题。有许多实验方法或测量方法，就是同一量的测量、同一实验也会体现多种方法且各种方法又相互渗透和结合。实验方法如何分类并无硬性规定。下面总结几种常用的基本实验方法。 根据测量方法和测量技术的不同，可以分为比较法、放大法、平衡法、转换法、模拟法、干涉法、示踪法等。 （一）比较法 根据一定的原理，通过与标准对象或标准量进行比较来确定待测对象的特征或待测量数值的实验方法称为比较法。它是最普遍、最基本、最常用的实验方法，又分直接比较法、间接比较法和特征比较法。直接比较法是将被测量与同类物理量的标准量直接进行比较，直接读数直接得到测量数据。例如，用游标卡尺和千分尺测量长度，用钟表测量时间。间接比较法是借助于一些中间量或将被测量进行某种变换，来间接实现比较测量的方法。例如，温度计测温度，电流表测电流，电位差计测电压，示波器上用李萨如图形测量未知信号频率等。特征比较法是通过与标准对象的特征进行比较来确定待测对象的特征的观测过程。例如，光谱实验就是通过光谱的比较来确定被测物体的化学成分及其含量的。 （二）放大法 由于被测量过小，用给定的某种仪器进行测量会造成很大的误差，甚至小到无法被实验者或仪器直接感觉和反应。此时可以先通过某种途径将被测量放大，然后再进行测量。放大被测量所用的原理和方法称为放大法。放大法分累计放大法、机械放大法、电磁放大法和光学放大法等。 1、累计放大法在被测物理量能够简单重叠的条件下，将它展延若干倍再进行测量的方法称为累计放大法。例如，在转动惯量的测量中用秒表测量三线摆的周期。
直流微电流前置放大器的研究 Ib是运放的偏置电流，当Ib大于Is，则Is信号被淹没，将无法测量，由以上分析可以看出，影响微电流测量的首要因素是运放的偏置电流Ib，其次是噪声电压和零点漂移。 微电流放大器要满足以下两个条件： （1）放大器输入阻抗要足够大，即Ri要远远大于Rf，Ri表示运放输入阻抗，Rf表示反馈电阻 （2）噪声和漂移要小于被测信号电流，即信噪比要高，否则输出的噪声电压或漂移电压将使输出的信号电压淹没或使输出信号难以辨别 放大器的灵敏度：直流微电流放大器能有效放大的最小电流。 I-V变换式直流微电流放大器的灵敏度一般能达到10-15 因此可知电阻Rf的数值越大，放大器的灵敏度越高。但是由于电阻本身的热噪声及分布电容跟电阻阻值成正比，Rf增大时漂移及噪声亦随之上升。所以当Rf足够大时，再继续增加Rf的数值，并不能使放大器的灵敏度继续提高。 增大Rf还受到下面两方面的限制： （1）当Rf过大时，要求放大器的输入阻抗更大，否则将对信号有很大的分流作用。由于放大器的输入阻抗是有限的，所以当Rf大到一定程度后，将不会有效的增加灵 敏度。 （2）Rf过大时，放大器的响应时间要增长。在I-V变换式直流微电流放大器中，输入待测电流后，放大器的输出电压不是立刻就达到稳定值，而是需要一定的时间， 这就是放大器的响应时间Tc。决定响应时间的因素有：放大器的输入电容、反馈 电阻Rf、反馈电阻Rf两端的电容C等
减小噪声及干扰的措施 （1）在I-V变换式直流微电流放大器的设计中，运放的选择至关重要，主要考虑以下几个参数。 一、偏置电流Ib足够小； 二、失调电压Vos要足够小； 三、输入阻抗要足够大； 四、温漂及噪声系数要尽量小。 （2）电路设计工艺 一、引线合理 二、屏蔽密封 三、电源及接地 提高测量精度的措施及电路设计 （1）基流补偿电路 在许多情况下，输入电流包含有较大的本地电流（基流或初始电流），如运算放大 器的偏置电流等。常用的基流补偿电路有两种：串联补偿和并联补偿电路 串联补偿：
RLC测量电路设计 摘要: 仪器的发展趋势是向着智能化,智能仪器是近年仪器科学发展的一个重要分支。RLC 测量仪是一种以单片机为基础的自动测量电阻R、电感L、电容C等参数的智能元件参数测量仪器。本课题研究的内容是基于单片机RLC测量仪。测量原理采用的是伏安法，伏安法又可分为固定轴法和自由轴法。由于固定轴法对硬件的要求很高而且存在同向误差，故本课题采用自由轴法测量。课题的研究分为硬件电路设计和软件程序编制两个部分。在硬件方面，我们采用单片机控制电路；软件方面，我们采用汇编语言控制。 关键字：RLC测量, 电阻R, 电感L, 电容C. Abstract: With the developing of instrument science, instruments are getting more intelligent. Intelligent instrument is an important branch of instrument science and a keen edge of researching. RLC elemental meter is a kind of intelligent instrument used to measure elemental parameter such as resistance R, inductance L, capacity C and so on. In this paper, we made a virtual RLC elemental meter based on MCS. The paper includes two parts, one is the designing of hardware circuit ，the other is the programming .We used of MCS to control in the designing of hardware; And we used of advanced language to control in the software. Key words: RLC elemental meter, Resistance R, Inductance L, Capacity C. 目录 第一章. 绪论 1.1 RLC测量定义 1.2 基于单片机智能测量系统的特点及应用 1.3 RLC测量仪器的发展和现状 第二章．单片机概述 2.1 什么叫单片机 2.2 单片机的特点 2.3 单片机的发展 第三章．单片机的硬件基础 3.1 8051单片机内部逻辑结构 3.2 8051单片机的封装与信号引脚 3.3 单片机的内部存储器 第四章．RLC测量电路设计 4.1 RLC测量系统的总体系统 4.2 局部电路分析 4.3 相关的子程序