AD5933阻抗测量芯片：Rfb反馈电阻探究

上期我们介绍了#AD5933 的理论计算原理和启动流程，本期我们详细进行AD5933测得数据的数据处理。

本期采用的电阻分别是1K,2K,6.7K，67.3K，19.7K，9.8K，46.7K，99.3K。Vout输出幅度2V，频率5KHZ，采集Rfb数字电位器档位从1变化到126(对应电阻0.74k和100K)的AD5933幅值输出变化。

为了更加方便地记录数据，将所有测得的数据利用串口传输并写了一个#Python 来实时解析，最后使用#Matlab 进行分析。

这里的阻抗Z是实部虚部平方和开根号的结果，我们在Matlab中对其取倒数。

具体原因在手册中有提及，上一期文章也解释过为什么要取倒数。

AD5933阻抗测量芯片：工作原理和启动流程（2）

1、相同的Rfb不同阻抗变化

我们取数据表中Rfb相同的行，分析输出幅度的倒数和负载阻抗之间的关系。

Rfb 为3.7K

Rfb为11.8K

Rfb为6.8k

Rfb为7.8K

可以看到，Rfb为小阻值的情况下，整体的线性度都非常非常的优秀，几乎达到了完全吻合的情况。

但是当我们进一步下调Rfb的电阻时，将会导致大阻抗测量出现非线性的情况。

Rfb约为0.78K

Rfb约为2.1K

其次也是要考虑Rfb影响着线性区间测量精度。

Rfb为2.1K，则在小组抗（1K~3.3K）测量精度优秀，因此大阻抗测量，不能使用选用较小的Rfb。

同样的，当我们大幅度增大Rfb的电阻时，根据我们推导的运放输出（幅值）和阻抗之间的关系，会导致阻抗过小的时候运算放大器输出饱和的现象。

在Rfb约为15.7K时，我们会发现小阻抗段出现了严重的失真现象。

取消小阻抗段，在10K到100K测量的过程中非常非常的线性（高到可怕）

Rfb约为39.3K时，低阻抗现象非线性更为严重，而高阻抗部分的线性度依旧是非常的优秀。

综上所述，我们可以知道Rfb的阻值重要性，它决定着AD5933所能精确测量的阻抗范围，大阻抗时采用的Rfb稍大，小电阻时采用的Rfb稍小，大体上可以用Rfb~Rfb的十倍为精确测量阻抗范围。

2、增益系数和Rfb之间的关系

手册中提到，AD5933计算阻抗时需要一个增益系数（这里我认为1/增益系数可能是为了方便理解幅度取倒数）总而言之，要精确的计算阻抗需要幅度倒数乘上一个系数。

根据我们推导公式来看，最后的阻抗Z和RFB还有Vout呈现正相关的关系。

利用Matlab拟合幅度倒数和实际阻抗之间的大小，我们可以获得一个一次方程，以Rfb为7.4K为例，我们可以得到阻抗大小R和输出幅度倒数Z_的精确关系为：R = 79030*Z_-0.6151；

我们着重关注自变量的系数79030，并且统计各个Rfb对应的函数系数，进行关系计算。

Rfb和系数P1的关系如图所示，非常非常的线性。

偏置系数P2和Rfb的关系如图所示，由于这个是偏差，我们计算它和Rfb的误差百分比。

从百分比的角度来看，我觉得这个误差是可以接受的。

3、下期将进行实际部署和其他更多测试

有什么想要博主进行测试的项目欢迎留言。