[turnon 1]

Делаю емкостной датчик влажности почвы. Для измерения используется сигнал высокой частоты с кварцевого генератора 66-85 MHz. Датчик представляет собой емкость (два изолированых электрода) в нижнем плече делителя сигнала с генератора. Далее сигнал выпрямляется и уже DC поступает на повторитель на ОУ (повторитель как буфер для обеспечение низкого выходного сопротивление для нормальной работы АЦП STM32).
 

Проблема в диодном выпрямителе, из-за ВАХ диода проявляется нелинейность. Посоветуйте как ее можно убрать. Схемы компенсации ВАХ диода, что нашел, основаны на включение такого же диода в цепи обратной связи ОУ. Но ОУ который будет работать на 70 MHZ стоит 10-20 USD, что неприемлемо.

[dimka76 42]

ADA4891-1

[seniorandre 0]

53 minutes ago, turnon said:

Но ОУ который будет работать на 70 MHZ

Я конечно не знаю как этот зверь будет работать :) Но вы же сами сказали что у Вас выпрямитель... А после него будет работать любой ОУ :)  даже lm358.

Как то сомнения берут что емкость датчика будет сопоставима с 0.0i uF. Что говорят эксперименты?

[turnon 1]

43 minutes ago, seniorandre said:

Как то сомнения берут что емкость датчика будет сопоставима с 0.0i uF. Что говорят эксперименты?

0.01 uF там для отделения постоянной составляющей. Или может он там вообще не нужен. Верхнее плечо делителя задает R1. C R1 320 Ом выходит диапазон от 3В (электроды в воздухе) до 0.7В (электроды в воде). В почве диапазон будет меньше.

[Plain 167]

1 час назад, turnon сказал:

10-20 USD, что неприемлемо

Чем не устраивает фазовый детектор на логическом элементе за 3 рубля?

[turnon 1]

1 minute ago, Plain said:

Чем не устраивает фазовый детектор на логическом элементе за 3 рубля?

Очень даже устроил бы за 3 рубля, поделитесь схемой пожалуйста.

[Plain 167]

[rx3apf 0]

Можно сделать дифференциальный усилитель, во второе плеча поставив аналогичный  диод (а в идеале вообще пара в одном корпусе), и подавать на него образцовый сигнал (десятки kHz). Схема несложная, и обеспечит от 1 mV чувствительности по входу. Проще, конечно, взять готовый логарифмический детектор. Оригинальные от AD, правда, дороговаты....

 

Но вот для измерения емкости это все как из пушки по воробьям...

Изменено 14 декабря, 2019 пользователем rx3apf

[MrGalaxy 9]

8 часов назад, turnon сказал:

0.01 uF там для отделения постоянной составляющей. Или может он там вообще не нужен. Верхнее плечо делителя задает R1. C R1 320 Ом выходит диапазон от 3В (электроды в воздухе) до 0.7В (электроды в воде). В почве диапазон будет меньше.

 Есть неплохие диоды 2Д419, только уровни напряжений должны быть раз в 10 меньше: от 0,07 до 0,3 В.

[blackfin 14]

10 hours ago, turnon said:

Проблема в диодном выпрямителе, из-за ВАХ диода проявляется нелинейность. Посоветуйте как ее можно убрать.

RF Detectors

[turnon 1]

10 hours ago, Plain said:

Спасибо. График нелинейный, к тому же два горба, с чем это связано?

 

10 hours ago, rx3apf said:

Но вот для измерения емкости это все как из пушки по воробьям...

 

Особенность в том, что емкость надо измерять на частоте 70 MHz.

[Plain 167]

1 минуту назад, turnon сказал:

График нелинейный, к тому же два горба, с чем это связано?

Показано время установления, на отметке 50 мкс измеряемая ёмкость меняется с 10 пФ на 20 пФ.

[turnon 1]

2 hours ago, blackfin said:

RF Detectors

Интересный вариант, не пойму как посчитать уровень входных напряжений. Например, LMV221:

 

The LMV221 has an RF power detection range from
−45 dBm to −5 dBm and is ideally suited for direct
use in combination with a 30-dB directional coupler.

 

−45 dBm to −5 dBm, на нагрузке 50 Ом это 1.8..178 mV, а как пересчитать в вариант, где источник будет иметь выходное сопротивление 1КОм (резистор верхнего плеча делателя).

И что такое 30-dB directional coupler, это усилитель или делитель?

Еще смущает его широкополосная чувствительность, что будет если в метре окажется мобильный телефон?

 

3 hours ago, MrGalaxy said:

 Есть неплохие диоды 2Д419, только уровни напряжений должны быть раз в 10 меньше: от 0,07 до 0,3 В.

Это чтобы попасть на относительно линейный участок ВАХ?

 

11 hours ago, rx3apf said:

Можно сделать дифференциальный усилитель, во второе плеча поставив аналогичный  диод (а в идеале вообще пара в одном корпусе), и подавать на него образцовый сигнал (десятки kHz). Схема несложная, и обеспечит от 1 mV чувствительности по входу.

Недопонял, можно тут подробнее пожалуйста?

[rx3apf 0]

Имеем два одинаковых детектора. На один подаем входное напряжение, на второй - образцовое с изменяемым уровнем (регулируемое DC->ключ->фильтр). Сигналы с детекторов подаем на дифференциальный усилитель, а дальше даже и компаратора достаточно, но лучше ADC. Образцовое подгоняем по равенству откликов с детекторов (в простейшем случае SAR). Усилитель нужен поскольку отклик при малом сигнале очень невелик (десятки микровольт при 1 mV RMS), но, возможно, и "на борту" что-то найдется (в некоторых AVR, например, есть встроенный x200). По равенству откликов уровень образцового равен уровню входного, а величину образцового мы знаем.

Ну или все ж готовый логарифмический детектор (начать можно с AD8307, в китайском исполнении он какие-то копейки стоит). Или диодный детектор от LT, TI (как уже было предложено).

 

А, да, и по "в метре окажется мобильный телефон" - тут все варианты с детектором покажут себя ОЧЕНЬ плохо. Экранировать, фильтровать...

 

p.s. А вообще я торможу (говорю фактически о милливольтметре, а задача совсем иная, и уровни другие) - дать уровень по-больше, выведя тем самым на линейный участок. Можно ведь измерительные электроды и зашунтировать небольшой стабильной емкостью, чтобы сместить рабочую зону. И не надо возиться с компенсацией-линеаризацией.

 

Буферный усилитель после детектора - а зачем ? Какая частота измерений предполагается ?

Изменено 15 декабря, 2019 пользователем rx3apf

[MrGalaxy 9]

4 часа назад, turnon сказал:

 

Это чтобы попасть на относительно линейный участок ВАХ?

Да, я подразумевал, что на 2Д419 должно столько падать.