Перейти к содержанию
    

Стабилизация амплитуды синусоидального генератора

Приветствую участников.

 

Я разрабатываю электронику для волнового твердотельного гироскопа с емкостными датчиками, с которых нужно снимать сигнал. Номинальное значение емкости - 30 пФ, относительно которого емкость меняется с частотой 2 кГц, на тысячные доли пикофарада.

 

Изначально выделять полезный сигнал предполагалось по такой схеме:

http://guarda.ru/capacity/14/txt6.jpg

 

Ясно, что для нее нужен генератор со стабильной частотой и амплитудой, и я попытался такой сделать. Схему выложу, если кому-то будет интересно, а пока скажу коротко в трех словах:

 

я сделал генератор синусоидального напряжения 7В, 250кГц. Со стабильностью частоты полный порядок-она задается микроконтроллером, а вот амплитуда хотя и стабилизируется интегратором, интегрирующим разницу между действующим значением и опорным напряжением, оказалась недостаточно стабильной - выходной каскад на AD826 сильно шумит (разброс амплитуд в соседних периодах может достигать десятков милливольт) и шум полностью поглощает полезный сигнал, составляющий десятки-сотни микровольт

 

Сейчас я временно сделал мостовую схему, которая использует диф. включение двух емкостных датчиков и не чувствительна к колебаниям амплитуды. С ней все хорошо, но использование второго датчика нарушает концепцию устройства в целом.

 

Короче, вопрос:

У кого-нибудь есть опыт получения стабильного переменного напряжения для возбуждения емкостных датчиков? Насколько это реально, если требуется чувствовать изменение емкости 0.001пФ при номинале 30пФ?

 

PS Мой предшественник собирался возбуждать датчик с помощью 74LVC1G125 прямоугольным напряжением 10МГц, питая буфер напряжением 4.5В от LTC6655 через LC фильтр. Но у меня задача использовать отечественные радиационностойкие элементы

Изменено пользователем Konrad

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

По вашим требованиям - 7вольт амплитуда, шумы десятки микровольт, я насчитал требуемый для вас сигнал/шум в 117 Дб что очень круто .

Если вы используете отечественные рад. стойкие элементы то причём тут AD826 ?

В какой полосе вы смотрите ваш сигнал?

Если вы измерили шум в полосе осцилографа , то он к вашему сигналу отношение может не иметь, ваш полезный сигнал должен быть в окрестности 250 кгц , в какой-то относительно узкой полосе.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Была уже похожая тема с теми же гироскопами. Может в ней уже есть что интересное:

https://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=142644

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

По вашим требованиям - 7вольт амплитуда, шумы десятки микровольт, я насчитал требуемый для вас сигнал/шум в 117 Дб что очень круто .

Если вы используете отечественные рад. стойкие элементы то причём тут AD826 ?

В какой полосе вы смотрите ваш сигнал?

Если вы измерили шум в полосе осцилографа , то он к вашему сигналу отношение может не иметь, ваш полезный сигнал должен быть в окрестности 250 кгц , в какой-то относительно узкой полосе.

 

AD826 я использовал в макете, так как у него есть отечественный аналог - 1432уд22бр

 

скачки амплитуды я наблюдал на осциллографе, поставив разрешение -0.5В/дел. и сместив сигнал максимально вниз. При чем это не смесь ВЧ сигнала с шумом, т.к. я пробовал ставить ВЧ RC-фильтры, чтобы отфильтровать шумовую НЧ составляющую, и это не помогло.

 

Была уже похожая тема с теми же гироскопами. Может в ней уже есть что интересное:

https://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=142644

 

так я эту тему создал

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

скачки амплитуды я наблюдал на осциллографе, поставив разрешение -0.5В/дел. и сместив сигнал максимально вниз. При чем это не смесь ВЧ сигнала с шумом, т.к. я пробовал ставить ВЧ RC-фильтры, чтобы отфильтровать шумовую НЧ составляющую, и это не помогло.

Может это ВЧ шум ? Поставьте перед осцилографом ФНЧ и посмотрите. ФНЧ должен быть такой чтобы проходила ваша 250 кгц несущая.

А как вы формируете ваш сигнал синус 250 Кгц?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

может попробовать резистор включить в цепь ОС ОУ

по генератору - покажите схему

по измерению малой емкости A high voltage method for measuring low capacitance for tomography.

по DOI искать на скихабе + ссылки в самой статье

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

так я эту тему создал

Зачем? Там же Вам уже давно дано решение — какая-нибудь 5584ЛП5, два резистора и конденсатор.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Зачем? Там же Вам уже давно дано решение — какая-нибудь 5584ЛП5, два резистора и конденсатор.

да, я помню, что в предыдущей теме вы писали про фазовый детектор. Я правильно понимаю, что вы предлагаете резистивно-емкостной мост, в котором один конденсатор - емкостной датчик, а другой постоянный?

Если да, поясните, пожалуйста, как это должно работать в связке с фазовым детектором?

Изменено пользователем Konrad

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

На первый вход прямой сигнал, на второй — сдвинутый R и C датчика, на выходе RC-ФНЧ.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

На первый вход прямой сигнал, на второй — сдвинутый R и C датчика, на выходе RC-ФНЧ.

 

RC-ФНЧ совершенно недостаточно для подавления ВЧ-несущей. К примеру, пусть ВЧ-несущая составляет 1В, а полезный сигнал - 1мВ. Разница - 60 дБ. Если мы хотим, чтобы помеха была раз в 100 меньше полезного сигнала, то ослабление должно быть - 100 дБ... RC-ФНЧ этого не обеспечит

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

ну сделайте более злой фильтр.

вполне можно найти готовых сигма-дельта АЦП, которые при оцифровке полосы 2кГц будут давить своим фильтром на два порядка большую частоту даже поболее чем на 120дБ.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

ну сделайте более злой фильтр.

вполне можно найти готовых сигма-дельта АЦП, которые при оцифровке полосы 2кГц будут давить своим фильтром на два порядка большую частоту даже поболее чем на 120дБ.

Я указал на самую явную нестыковку, хотя есть еще нюансы... Например: каким напряжением питать логику, формирующую выходные импульсы? Напряжение должно быть очень стабильным, без шума. Ну а если городить стабильный источник постоянного напряжения, то что мешает сформировать прецизионный меандр и возбуждать им емкостной датчик по схеме резистивно-емкостного делителя и детектировать амплитудную модуляцию (что я сейчас и делаю)?..

 

Если взять RC-цепочку 39к/30р и посмотреть на напряжении 5В(амп)/250к, на сколько меняется сдвиг синусоиды при увеличении емкости на 1р, то окажется, что сдвиг изменяется на 10нс. Для пятивольтовых импульсов с частотой 250к это эквивалентно изменению напряжения на 10нс/4мкс*5В*2 = 24 мВ. А если посмотреть насколько меняется напряжение, то окажется, что оно меняется на 50 мВ (действ.)... Т.е. у предложенной схемы полезный сигнал в два раз меньше, и никаких проблем она при этом не устраняет

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Предложенная мною схема является делителем напряжения питания, сделать её выход независимым от него можно посредством аналогового перемножителя.

 

А ещё, моё мнение — твердотельные гироскопы нонсенс, ну и данная задача изначально неадекватна.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

по генератору - покажите схему

post-36555-1512725442_thumb.jpg

есть пара неточностей: на самом деле da17 - уд2а, и между базой и коллектором bc848 включен диод Шоттки

Изменено пользователем Konrad

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Может, стоит попробовать прямой цифровой синтез сигнала, т.е. из таблицы выдавать в ЦАП значения, после ЦАП поставить ФНЧ, чтобы срезать ступеньки?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.

Гость
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Вставить как обычный текст

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

×
×
  • Создать...