【LCR电桥入门笔记-2025/10/31更新】用AI8051U复刻许老师LCR电桥
2025年10月26日昨晚花了点时间去LCR电桥的基础，大致明白其工作原理。
发现许老师的电桥产生正负压貌似需要双电源，即9V*2。
然而，大多数人可能没有准备双电源，查阅了一些资料后，
我决定设计一个单电源转正负压的方案，
当然，依旧会保留许老师的双电源方案以供大家选择。
我选择的方案是双TPS5430生成正负压，相对于许老师的方案，
优点：
1、单电源供电；
2、单路电流输出可达3A，7805/7905只有1.5A，
但对于运放而言应该完全用不上这么大的电流；
缺点：
1、成本应该会略高一些；
还有一点问题，这个单电源转正负压的方案并未验证可行性，
希望大家帮忙看看是否有问题。
许老师的方案：
2025-10-28
针对10月26号的问题：
看了大家建议后，决定预留3个供电方案，分别是：
a.单电源宽电压输入方案，采用TPS5430芯片，可以提供MAX=3A左右的大电流，
不仅可以用作本系统供电，也可以外接使用，通过修改反馈比例，就可以调节输出电压的大小。
b.双电源宽电压输入方案，许老师的经典方案，采用7805+7905方案，可以提供MAX=1.5A左右的大电流。
c.单电源低压输入方案，采用SGM3204将输入电压翻转后使用，负压可以提供MAX=200mA左右的电流，
用于本系统的运放绰绰有余，成本更低，功耗更低，尺寸更小。
花了两三天时间，边做边学，把原理图复刻完成了。
但还有几点疑问，请大家帮忙分析一下：
Q1、许老师的原理图中提到了用P13引脚输出正弦波，也给出了接线说明，但是P12作为移相方波输出没有给到接线说明，是直接和P13接到一起叠加吗？
Q2、从P13经过二阶低通滤波后，到DDS处，又经过三阶低通滤波后，到达C23这个电容处，单片机输出的正弦波应该也是直流电，是如何通过这个电容，结合运放提供电流源的？
Q3：左上角这里短接了一个电容和电阻是什么意思？可以直接忽略吗
附上我复刻好的原理图：
以及许老师的原理图：
2025年10月31日
针对上一次28号的问题：
A1：许老师的原理图没看清楚，P12实际是K7电子开关的控制引脚，作为鉴相开关。
A2:花了点时间重新捡回了部分运放知识，研究了一下这部分电路，大致作用是将高频直流电转换为高频交流电。请看我的具体分析步骤：
这里以方波为例，选用的电容容值比较小，应该方便分析一些。
首先，要了解一下这个公式，U=Q/C，即电压=电荷量/容值。
那么，对于电容充放电过程中，容值不变，Q随时间变化而变化，即Uc=k*t
1、方波输出为高电平，充电阶段：
此时，Q随充电时间的增加而增加，即Uc随充电时间增加而增加，变化趋势为0V->5V（参考黄色的曲线）。
由于电容正极与电源正极连接，对于电容正极电压始终为5V，那么电容负极电压=电容正极电压5V-电容两端电压Uc，其变化趋势为5V->0V。
然而，运放同相输入端电压为0V，运放反相输入端电压为电容负极电压5V->0V。
那么，对于有反馈的运放，必然会输出电压Uout，使同相反相端电压相等，即(U+) = (U-)=电容负极电压+Uout=0，即Uout变化趋势为-5V->0V。
2、方波输出为低电平，放电阶段：
放电阶段原理与充电阶段一致，只是电容两端电压Uc变化趋势为5V->0V，电容正极电压为0V，电容负极电压变化趋势为-5V->0V，运放输出Uout变化趋势为+5V->0V。
A3：左上角处应该是预留的高通滤波电路，实际使用时短接为通直流。
原理图与PCB图也已绘制完毕，接下来的一段时间应该都会在学习、移植、验证。
我们示波器上用的 1个负压电路：
输入 +5V, 产生-5V;
输入 +3.3V, 产生-3.3V;
RMB0.99 ~ RMB0.5
STC32G144K246 实验箱 讨论稿，20251020 | Ai8052U - STC32G144K246 测试版块，PGA/运放，DAC, CAN-FD 国芯人工智能技术交流网站 - AI32位8051交流社区
https://www.stcaimcu.com/data/do ... t/STC32G144K246.pdf
DSP型 32位8051，真1T 8051，STC32G144K246, 9/1 已回
===144K SRAM, 246K Flash, 小名 Ai8052U
===LQFP100/64，【后期会有：LQFP48，QFN100/64】
征集发挥STC32G144K246性能的实验箱方案
===DSP+模拟大师，STC32G144K246-支持32位/8位8051指令，
72 MHz ~ 120MHz
===TFPU【浮点+三角函数】@230MHz, PWM@230MHz，CAN-FD
===144K SRAM, 246K Flash, LQFP100/64/48
2组独立 真12位ADC；2组独立 12位DAC，2.8M/S 的速度,
4组独立运放 / PGA, 4组独立比较器
STC32G144K246的2个独立高速【12位DAC】直接在内部
===输出到 【内部运算放大器OPA输入 / PGA】，再输出
===或输出到【内部比较器】输入
USB 2.0，Full-Speed，16个双向端点，支持4种端点传输模式
2组 CAN-FD !!!3组 Lin; 2组 I2S
DMA-P2P/外设直接到外设, DMA支持 :
TFT-i8080/M6800接口, QSPI, 3组独立的SPI, 2组独立的I2C
8组USART, 可分别支持异步串口UART或同步串口SPI
2组独立的12位ADC；2组独立的12位DAC；
24-通道, 6组周期不同高级16位PWM定时器：
3 组 4 对互补PWM（PWMA/PWMC/PWME），方便控制 3组3相电机
3 组 4 个单独PWM（PWMB/PWMD/PWMF）
T0/T1/T2/T3/T4, T5/T6/T7/T8, T9/T10, T11, T17/T18, 14个24位定时器
RTC-年/月/日/星期/时/分/秒 实时时钟
取消 I/O 口的 准双向口 模式，有 高阻输入 / 强推挽输出 / 开漏 模式
=== I/O 速度 在 53MHz ~ 60MHz 以上
建议考虑 STC32G144K246-LQFP100 / 64：
===TFT 彩屏显示
===2组DAC有DMA支持
===2组ADC有DMA支持
===4组运放，用外部电阻放大，效果可以
不知 整个系统 工作在+/-3.3V 可否 神农鼎 发表于 2025-10-26 19:33
不知 整个系统 工作在+/-3.3V 可否
可以一试 TPS5430双电源转换电路我做的产品在使用。非常可靠。已经使用快三年了。负载是电机、最大电流有时候超过2A一般1A多。可以可靠运行。 TPS5430双电源转换电路我做的产品在使用。非常可靠。已经使用快三年了。负载是电机、最大电流有时候超过2A一般1A多。可以可靠运行。
但是2楼的电流更加便捷 实惠。而且也不占用线路板空间。也不会产生向TPS5430那样的开关高频干扰
单芯片可以用TPS65131（最高±15V，非同步整流）或TPS65133（最高±5V，同步整流）
宽输入电压分立元件可以用SEPIC+CUK拓扑，纹波小
如还需要降低纹波，可以用SGM2209+SGM2211 DebugLab 发表于 2025-10-27 13:59
单芯片可以用TPS65131（最高±15V，非同步整流）或TPS65133（最高±5V，同步整流）
宽输入电压分立元件可以 ...
这个方案也有考虑过，QFN封装对我而言问题不大，但是考虑到有些新手玩这个入门，复刻起来难度会较大，就放弃了。其次是TPS65131这颗的价格貌似有有点贵，几乎是5430的两倍了，但鉴于5430的外围电路也要用两倍的量，所以应该大差不大了。还有一点就是我用1206封装的跳线电阻，也是有扩展功能的，可以通过这个大焊盘外接导线，给其他设备提供参考源，5430大电流挺合适的，就是纹波可能需要处理一下。综合考虑下来，就选了5430这个方案。但是没有设计这类电路的经验，都是查资料参考的，不清楚这个原理图是否可行{:touxiao:}
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