[Designer56 0]

Время интегрирования связано с полосой - например у в3-57 полоса 5гц-5мгц. Если надобно полосу 0.1Гц - 100 кгц необходим переключатель....

вот и я об этом- в среднем. И долго. У современных вольтметров типа В7- 72 есть настраиваемое усреднение в дополнение к усреднению детектора и АЦП. Даже у старого В7- 34 такая штука есть. Но только в 10 кратном размере.

[Vishv 0]

Уважаемые участники обсуждения!

Приятно, что предложенная тема Вас заинтересовала.

Видимо необходимо внести некоторые уточнения перед тем, как продолжить эту тему.

Итак:

1.Предполагаемый прибор является вольтметром постоянного и переменного напряжения, причем при измерении переменного напряжения используется RMC-DC преобразователь AD637. Дальше сигма-дельта АЦП и МК для управления, калибровки и т.д.

2. Прибор является лабораторным.

3. Заявленные мной в начале темы требования к входному каскаду являются предельными (то, чего мне очень хотелось бы достичь).

4. Естественно я понимаю, что готовое решение мне никто не предложит.

Теперь о двух главных проблемах с которыми я столкнулся:

1. АЧХ вольтметра имеет немонотонный характер, кроме того вид АЧХ зависит от амплитуды входного сигнала, что делает затруднительным обработку результатов измерений с целью линеаризации характеристики.

2. Противоречие между требованиями малого дрейфа и низкого уровня шумов при измерении постоянного напряжения (при применении AD8551 c зарезанной до 10 Гц полосой результаты получились более менее..) и необходимостью работать в широком частотном диапазоне при измерении переменного напряжения.

Я предполагаю, что первая проблема обусловлена наличием паразитных емкостей в схеме и конечными параметрами ОУ, но не могу оценить степень их влияния и соответственно "методы борьбы".

Разрешение второй проблемы мне видится в использовании "правильного" ОУ (или "хитрой" схемотехники) или простого разведения измерений постоянного и переменного напряжений по разным каналам начиная с входных клемм прибора (мне этот вариант не нравится).

Если кто-то поможет "пинком" в правильном направлении я буду благодарен.

Если кто-то может, поделитесь ссылками на схемы реальных приборов, пожалуйста.

[jam 0]

1. Доводилось иметь дело с ad637 - для него нужно двуполярное 15 вольт - зачем тогда требование однополярных 5 вольт

2. Погрешность будтет 1% и зависеть от формы сигнала до +10% на прямоугольниках.

3 . Если нужна точность больше можно взять 16битный ацп на мегагерц 10 и обрабатывать в цифре - но советовать тут легко , а сделать сложно.

4. Есть ещё болометрические true rms конвертеры - кажется Linear что-то достойное предлагал

[Vishv 0]

1. Доводилось иметь дело с ad637 - для него нужно двуполярное 15 вольт - зачем тогда требование однополярных 5 вольт

2. Погрешность будтет 1% и зависеть от формы сигнала до +10% на прямоугольниках.

3 . Если нужна точность больше можно взять 16битный ацп на мегагерц 10 и обрабатывать в цифре - но советовать тут легко , а сделать сложно.

4. Есть ещё болометрические true rms конвертеры - кажется Linear что-то достойное предлагал

В "прошлой жизни" у меня AD637 работал при +-5 В с индивидуальной калибровкой и обеспечивал 0.5% без проблем, а в тут я его назвал "по инерции".. sorry!

Идея с АЦП у меня крутится уже давно, видимо в "следующей жизни" буду пробовать.

Болометрические конвертеры не смотрел - спасибо, посмотрю обязательно!

Однако перед реализацией такой архитектуры проблему с немонотонностью АЧХ входного каскада необходимо решить.

[Designer56 0]

Идея с АЦП у меня крутится уже давно, видимо в "следующей жизни" буду пробовать.

Болометрические конвертеры не смотрел - спасибо, посмотрю обязательно!

Однако перед реализацией такой архитектуры проблему с немонотонностью АЧХ входного каскада необходимо решить.

А как Вы думаете, почему промышленные лабораторные вольметры и мультиметры все сделаны на интегрирующих АЦП?

Вам нужно разработать стандартный аттенюатор- как в обычных вольметрах. Обратите внимание, у резисторов есть такой параметр- "предельное напряжение" он отражает область линейности зависимости тока от напряжения. При увеличении номинальной мощности рассеяния резистора (только не путайте с рассеиваемой на нем мощностью) предельное напряжение- больше. Т.е. резистор, скажем, 0.5 Вт может работать при больших напряжениях, чем 0,125 Вт при тех же номиналах. И так далее- конденсаторы частотной компенсации тоже нужно выбирать с запасом по напряжению- иначе их утечка скажется. Н90 и т.п. барахло в такие цепи не идут. Входные токи последующего каскада тоже нелинейно зависят от напряжения. В общем, при Ваших уровнях погрешностей учитывать приходится все.

[jam 0]

В "прошлой жизни" у меня AD637 работал при +-5 В с индивидуальной калибровкой и обеспечивал 0.5% без проблем, а в тут я его назвал "по инерции".. sorry!

Идея с АЦП у меня крутится уже давно, видимо в "следующей жизни" буду пробовать.

Болометрические конвертеры не смотрел - спасибо, посмотрю обязательно!

Однако перед реализацией такой архитектуры проблему с немонотонностью АЧХ входного каскада необходимо решить.

Посмотрите 16-битные оу для ацп - в рекомендациях по применению ацп, например в Analog Devices.

При работе с ad637 у меня в схеме были сильные выбросы на фронтах прямоугольников, поскольку на входе стоял резонансный трансформатор , потом куча коррекции ачх - всё это портит точность - вполне возможно, что в нормальной схеме ад637 даст 0.5% или лучше - надо смотреть datasheet.

[Designer56 0]

П. С.: автору- Ваш аттенюатор по структре сделан неверно. В вашей схеме на коэффициент деления влияют сопротивления замкнутых контактов. Вам нужно сделать обычный лестничный делитель с коммутацией его выходов на высокоомный вход. Защищенный, естественно.

[Белый дед 0]

Автор, вот вам говорят, а вы не слушаете. Основная трудность - не выбор подходящих компонентов, хотя и это достаточно сложно. Намного важнее обеспечить температурную и долговременную стабильность и минимизировать термо-эдс в схеме. А затем поднять метрологию на производстве. Даже сделать входной контроль резисторов 0,01% вам малой кровью не удастся.

Кстати, "правильный" ОУ вам не удастся найти, их в природе таких нет.

[Vishv 0]

П. С.: автору- Ваш аттенюатор по структре сделан неверно. В вашей схеме на коэффициент деления влияют сопротивления замкнутых контактов. Вам нужно сделать обычный лестничный делитель с коммутацией его выходов на высокоомный вход. Защищенный, естественно.

Обычный лестничный делитель (видимо имеется в виду делитель у которого все резисторы соединены последовательно? - не встречал такого термина) я пробовал делать. И отказался - не смог придумать методику его настройки по переменному напряжению. При подборе конденсаторов любой из ступеней уходили коэффициенты передачи на всех остальных.

По поводу высокоомного входа - не могу определиться с архитектурой этого входа.

Либо не устраивает по частоте, либо шумит, либо имеет большие дрейфы - вот тут я и прошу помощи!

По поводу влияния сопротивления замкнутых контактов - ситуация аналогичная (проблема выбора), я прошу "наводку" на тип или производителя подходящих, для данного применения, реле, электронных ключей.

 

 

Автор, вот вам говорят, а вы не слушаете. Основная трудность - не выбор подходящих компонентов, хотя и это достаточно сложно. Намного важнее обеспечить температурную и долговременную стабильность и минимизировать термо-эдс в схеме. А затем поднять метрологию на производстве. Даже сделать входной контроль резисторов 0,01% вам малой кровью не удастся.

Кстати, "правильный" ОУ вам не удастся найти, их в природе таких нет.

О том, что абсолютно "правильных" ОУ в природе не существует, я знаю. Я ведь прошу ОУ наиболее подходящий для данной задачи.

Минимизацией термо-эдс в схеме я занимался специально, да и сейчас про нее не забываю.

Абсолютная точность 0,01% резисторов мне не нужна - разброс учитывается при калибровке.

А вот долговременная ( в течении межповерочного интервала) и температурная стабильность (причем стабильность коэффициента передачи, а не абсолютная) играют решающую роль - тут я полностью с Вами согласен.

[jam 0]

Абсолютная точность 0,01% резисторов мне не нужна - разброс учитывается при калибровке.

Точность резисторов определяется не возможностью померить их на производстве (она там есть), а именно долговременной стабильностью. Насколько я помню , Farnell раньше продавал 0.01% по цене 3-4 долл.

Есть высокоомные Р1-43 . Делают только под заказ- связвался, просят подписать договор и 3 месяца на изготовление. Конденсаторы фторопластовые 0.1% тоже видел, но где брать не знаю. Может термостат поможет?

[Белый дед 0]

Именно для вашей задачи и нет "правильного" ОУ, который вы просите подсказать. Последние несколько лет жизни я занимаюсь похожей тематикой, такой усилитель построить реально - но обсуждение реализации займет примерно месяц. Так что придется вам подумать самому :)

Термо-эдс в каких элементах схемы вы учитываете?

 

Точность резисторов определяется не возможностью померить их на производстве (она там есть)

Мне кажется, вы очень легкомысленно это сказали :) Очень сомневаюсь, что реально сможете измерить сопротивление 10 мом резистора с такой точностью, а также измерить его ТКС.

И опять же - нужна методика ускоренного старения.

Изменено 31 августа, 2009 пользователем Белый дед

[jam 0]

Мне кажется, вы очень легкомысленно это сказали :) Очень сомневаюсь, что реально сможете измерить сопротивление 10 мом резистора с такой точностью, а также измерить его ТКС.

Никогда не измерял 10Мом с такой точностью - небыло надобности. Но у тех кто этим занимается, например на заводе, где делают точные резисторы, соответствующие приборы наверняка имеются.

А измерение сопротивлений в районе 1ком-10ком проблем нет.... Может проблема в эталоне?

Какие проблемы добавляются при измерении 10Мом? И почему усилителей готовых нет для меня тоже странно - для DC есть готовые ацп, которые дадут нужную точность, а для AC 0.1% - чем прецизионные усилители плохи? - ну скажем LMP7721?

А при чём тут старение - смотрел Vishay резисторы, всё вроде понятно - без старения 0.01%. Одно время занимался терморезисторами - вот их мы и термоциклировали и 2-3 года в шкафу держали и потом ещё раз калибровали.

Какие эталонные резисторы покупали уже не помню - кажется 0.005% и AD77XX для измерения сопротивлений. Конечно , для измерения 10Мом они напрямую не подходят - но принцип тот же.

[Tanya 4]

Термо-эдс в каких элементах схемы вы учитываете?

 

 

Мне кажется, вы очень легкомысленно это сказали :) Очень сомневаюсь, что реально сможете измерить сопротивление 10 мом резистора с такой точностью, а также измерить его ТКС.

Вот резистор с такой точностью - несложно...У меня получаются....в тысячи раз больше с такой точностью...

Да и ТКС, термоЭДС... Все это совсем не страшно, если распределение температуры стационарно...

[Designer56 0]

Мне кажется, вы очень легкомысленно это сказали :) Очень сомневаюсь, что реально сможете измерить сопротивление 10 мом резистора с такой точностью, а также измерить его ТКС.

И опять же - нужна методика ускоренного старения.

А зачем? если у автра есть деньги, он может купить резисторы металлофольговые, наподобие тех, что я приводил. Или другие прецизионные с приемкой "9". Они уже состаренные. Как раз в таких вещах и используются. Правда, стоит штука дороже чем проц. "Пентиум".:laughing: Поэтому и вольметры недешевы....

 

И почему усилителей готовых нет для меня тоже странно - для DC есть готовые ацп, которые дадут нужную точность, а для AC 0.1% - чем прецизионные усилители плохи? - ну скажем LMP7721?

0,1% точности для AC- это +-0,0087 дБ. Вы представляете себе ОУ, который даже будучи включен повторителем, обеспечит такую неравномерность АЧХ вплоть до 100 кГц?

[E1962 0]

А зачем этот ОУ представлять. Почему вообще ОУ в интегральном исполнении. Для подобных задач нужен усилитель на дискретных элементах.В вольтметрах серии В3 полоса намного шире(и погрешность намного больше :( ) и ничего страшного,все работает.

А в В3-49(63) полоса до гигагерц.И чем меньше внутри прибора будет существовать переменка тем лучше.

 

К примеру, у вас идеальный меандр периодом 1 сек и с коэф. заполнения 0,5, а время интегрирования СКЗ детектора- 0,5 сек. Это самый грубый случай. Могут быть и тоньше эффекты.

Простите,не заметил Ваш текст.А Вы не подавайте идеальный меандр на вход прибора,который не желает его измерять :rolleyes:

Все должно быть обосновано.