庆祝一下:作者设计的生物阻抗分析设备与万通桌面版电化学工作站精度对比,最大误差≤3%;
内容安排:
- AD5933 大概的工作原理;
- 作者再使用AD5933 的注意事项;
- 驱动代码与验证方法;
注意事项
1:少采集一个频点问题
假设扫频设置5KHz~100KHz,步进1KHz,增加95次;
当我们调用扫频开始的时候,5KHz就有信号输出;
AD5933_StartSweep();
当我们第一次调用获取阻抗接口,这时候获取到的是5KHz的阻抗数据;
double AD5933_CalculateImpedance(double gainFactor,unsigned char freqFunction)
这个过程很容易最后扫频输出100KHZ但是,采集到的数据只到了99KHz的,100KHz的数据呢?
原因是:
1:增加95次扫频只能得到99KHz的数据,需要设置增加96次;
2:就是在采集5KHz频点前就把5KHz信号输出,就是采集前就要把激励信号准备好,采集完成之后就要把下一个频点激励输出,但是这个时候并没有采集这个频点的数据;
校准
作者使用的校准方法:分段PGA校准;
以下摘自:AD5933阻抗测量芯片原理及其应用-AET-电子技术应用 (chinaaet.com)http://www.chinaaet.com/article/54063
3 阻抗测量过程实现
3.1 AD5933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