[Arlleex 131]

Мне просто интересно.

Перед непосредственно оцифровкой сигнала он, зачастую, проходит какие-то каскады предусиления, смещения, "вписывания" в требуемый динамический диапазон измерений выбранного АЦП. Обычно такие каскады делаются на ОУ. Логично, что эти каскады несколько искажают оригинальный сигнал - где-то завирает уровень "нуля", потому что ОУ имеет ошибку смещения (дрейф нуля); да и ошибка усиления из-за тех же резисторов в обратной связи - присутствует. Конечно, если устройство одно, нет проблем взять прецизионный мультиметр, промерять везде все эти смещения и учесть их при расчете абсолютных величин измеряемого напряжения. А вот когда устройств много (партия)... логично, что они должны сами "автокалиброваться". Однажды я делал устройство (для небольшой серии), которое для вменяемого измерения умело подключать вход измерительного тракта к GND (нулю), ИОН и самому сигналу. Переключение осуществлялось сигнальными релюхами Omron. Подключая к GND, получал некие цифры - это ошибка смещения (аддитивная АЦП + аддитивная всех каскадов (гальванический аналоговый изолятор и повторитель (буфер) на ОУ для SAR-АЦП)) * реальный Ку. Подключая к ИОН, получал другие цифры - это (напряжение ИОН + ошибка смещения) * реальный Ку. Зная ошибку смещения и реальный Ку (вычислил на предыдущем шаге, опираясь на паспортное значение напряжения ИОН), мог вычислить уровень входного сигнала, подключив его релюхой (сигнал + ошибка смещения) * Ку.

Мне не требовались ультраточности, однако я получил тогда результат, превосходящий ожидания - все измерялось довольно точно. Задумался, а как это вообще должно быть? Например - релюхи заменить можно на какие-то аналоговые мультиплексоры (чтобы в девайсе ничего не щелкало). Но кто сказал, что их каналы абсолютно идентичны между собой? Даже если идентичны - при замыкании на 0 электронного ключа мультиплексора (у него же есть какое-то сопротивление канала, которое, поди, и по температуре гуляет?) я получу уже некую ошибку определения ошибки смещения и т.д.

Так как делает остальной мир? В мультиметрах релюх нету

[k155la3 26]

У осциллографа Rigol старых моделей (DS1022, 52) из недорогих, при калибровке слышна работа реле.

Хотя если реле герконовые или, возможно, MEMS - звука может и не быть.

Еще какая деградация со временем параметров у реле и полупроводников. А то придется делать "калибровку калибровки".

[haker_fox 60]

7 hours ago, Arlleex said:

В мультиметрах релюх нету

Есть) Правда, как правило, они там не мультиплексорами перед АЦП работают, а переключают, например "передние/задние" разъёмы))

7 hours ago, Arlleex said:

(у него же есть какое-то сопротивление канала, которое, поди, и по температуре гуляет?) я получу уже некую ошибку определения ошибки смещения и т.д

Обычно делают так, что гуляние сопротивления ключа в некоторых пределах не сказывается на общем сопротивлении цепи или её отношении (например, в делителе). Вот фрагмент схемы интегрирующего АЦП из HP34401a. Ключи U411 там стоят самые незаурядные на первый взгляд: 74HC4053. Сопротивление канала по спецификации может варьироваться от 100 до 180 Ом при напряжении питания 4.5 В. Но посмотрев на прецизионную сборку резисторов U102-E, мы видим, что сопротивления, включенные последовательно с ключами имеют номиналы 30 кОм. На первый взгляд - дикая ошибка. Разброс сопротивления каналов 80 Ом (от 100 до 180) это 2600 ppm или 0.26% и это в 6.5 разрядном приборе. Но при работе данного АЦП важно не абсолютное значение сопротивлений в каждой ветви, а их равенство, тогда как абсолютные значения могут немного плавать. По спецификации разность этих сопротивлений между каналами ключей составляет 9 Ом (типовое значение). Это уже 300 ppm. Можно допустить, что реальный технологический разброс при изготовлении таких ключей значительно ниже. Если подключить отбор компонентов при производстве, то можно свести ошибку к минимально допустимой. Но изюминка здесь ещё одна - обратите внимание на третий самый нижний ключ: он постоянно включен. Т.е. измеряемый сигнал можно было сразу в теории подключить к входу номер 2 ОУ U420-A, но сделали по другому для того, чтобы положительный/отрицательный уровни ИОН и измеряемый сигнал проходили через одни и те же условия. Ну, а так как все ключи на одной подложке (мои домыслы), разброс их параметров друг относительно друга небольшой, и учитывается при калибровке прибора... Извините, маленько сумбурно. У меня тут утро на дворе. Более подробно бы тут мог рассказать уважаемый @iddqd2001 Дополнительная информация об этом АЦП и некоторых особенностях его построения есть в третьем издании Библии.

7 hours ago, Arlleex said:

Так как делает остальной мир?

Работая постоянно над созданием измерительных приборов по долгу службы я постоянно задаю себе этот вопрос. Сейчас я бы мог дать несколько советов:

1. Смотреть сервисные руководства на измерительные приборы. Как правило, раньше производители (HP/Agilent, Fluke, Datron, Solartron, Tektronix, LeCroy) не стеснялись печатать схемы и довольно подробные их описания. В т.ч. числе процедуры калибровки, поверки, автокоррекции.

2. Почитать на радиокоте тему "Методика калибровки мультиметров".

3. Найти на том же ресурсе многочисленные темы про доработки и обзоры мультиметров.

 

Через некоторое время после чтения всего этого, начинает создаваться ощущение, как делать не нужно, по крайней мере))) На самом деле также появляется ощущение и того, как делать надо)

7 hours ago, Arlleex said:

Но кто сказал, что их каналы абсолютно идентичны между собой?

Ну и ещё один банальный совет, о котором все знаю, многие игнорируют, и это понятно - он заставляет активно работать) Этот совет: просчитывать схему на бумаге, потом в симуляторе. При этом не стесняться добавлять вариацию номиналов компонентов, изменение температуры, менять уровни моделей, использовать несколько симуляторов, исопльзовать различные виды анализа (Transient/AC/Smoke и т.п.).

[Arlleex 131]

А ведь не так далеко от моих предположений, спасибо, @haker_fox

Это я в порядке общего развития хочу немного разобраться, что да как.

 

9 часов назад, k155la3 сказал:

Еще какая деградация со временем параметров у реле и полупроводников. А то придется делать "калибровку калибровки".

У сигнальных реле, вроде, контакты серебром покрыты, чему там деградировать?

[haker_fox 60]

15 minutes ago, Arlleex said:

Это я в порядке общего развития хочу немного разобраться, что да как.

Дело похвальное и интересное)

16 minutes ago, Arlleex said:

чему там деградировать?

Кстати, я бы тоже хотел услышать ответ на этот вопрос. Ибо мне уже стало казаться, что деградирует и влияет на измерительный сигнал всё - включая косическую радиацию (это уже не шутка). Теоретически могу предположить, что слой серебра со временем изнашивается, возможно неравномерно на парах контактов, и это может внести дифференциальную разность термо-ЭДС при одинаковом градиенте температур на каждой паре. Возможно, это влияет на какие-либо дополнительные уровни шумов электрического тока (из-за неравномерности серебрянного слоя), которые по-барабану для схем с милливольтовым диапазоном напряжений и выше, но с ними приходится считаться при напряжениях микровольтового и ниже диапазона...

[Arlleex 131]

В спектранализаторах при включении (и периодически в работе) вообще оркестр из релюх

[blackfin 16]

On 9/17/2022 at 8:49 AM, Arlleex said:

У сигнальных реле, вроде, контакты серебром покрыты, чему там деградировать?

Материалы контактов электромагнитных реле:

Quote

В присутствии кислорода и влаги серебро взаимодействует с сероводородом, следы которого всегда имеются в воздухе, образуя черно-серую пленку сернистого серебра, обладающего очень большим сопротивлением. Эта пленка может достигать достаточно большой толщины, чтобы нарушить проводимость контакта реле. Поэтому серебряные контакты не рекомендуется применять при малых контактных давлениях (менее 5 Г) и напряжении коммутации меньше 7-10 В.

 

[Arlleex 131]

@blackfin, так у сигнальных реле корпус герметично залит компаундом.

На них делаются в основном все bypass-feature информационные магистрали (Ethernet-ы, CAN-ы и т.д.).

Сколько (примерно) должно пройти лет, чтобы проявился эффект? Потому как моему девайсу несколько лет, отклонений не замечено.

[haker_fox 60]

Коллеги, раз уш (уж) коснулись вопроса реле, то: всё-таки есть минимально допустимый ток для контактов или нет? Вопрос задаю неспроста. Да, в документации этот параметр прописан. Тем не менее на сахаре где-то есть топик с участием уважаемых людей в мире электроники... некоторые считают, что ограничение на минимальную величину тока - непременимый параметр. И контактные группы спокойно пропускают наноамеры и пикоамперы. Ниже -12 степени предлагаю не опускаться. Есть какие-либо комментарии? Да, если я буду применять реле для таких токов, а это возможно в моём проекте, естественно буду предварительно тестировать. Но всё же? Что там в этой области токов?

[k155la3 26]

3 часа назад, Arlleex сказал:

У сигнальных реле, вроде, контакты серебром покрыты, чему там деградировать?

Реле весч механическая, пружина слабеет или становиться жестче, металл кристаллизуется (на примере той-же меди хорошо видно).  Площадь контакта может измениться. Если требуется прецизионность, может влиять.

[Arlleex 131]

Ну ладно, пожалуй, я не буду отрицать, что при микровольтовых измерениях это довольно влиятельные компоненты.

[k155la3 26]

1 час назад, haker_fox сказал:

. . . . Есть какие-либо комментарии? Да, если я буду применять реле для таких токов, а это возможно в моём проекте, естественно буду предварительно тестировать. Но всё же? Что там в этой области токов?

Если контакты работают без спец. атмосферы или вакуума, то на поверхности может образовываться нано-пико-пленка изолятора. Чтобы ее "пробить" нужны напряжение и ток. Насколько эта гипотеза правильна - на Ваше усмотрение.

[haker_fox 60]

23 minutes ago, k155la3 said:

Насколько эта гипотеза правильна - на Ваше усмотрение.

Понятно. Знаю, что иногда такие плёнки пробивают чисто механически: подавая на катушку реле меандр, и заставляя контактные группы посоударяться некоторое время. ЕМНИП, или я не глючу, то в каких-то приборах перед пропусканием малого тока через группу сначала пускали большоё ток.

[RobFPGA 27]

5 minutes ago, haker_fox said:

Понятно. Знаю, что иногда такие плёнки пробивают чисто механически: подавая на катушку реле меандр, и заставляя контактные группы посоударяться некоторое время. ЕМНИП, или я не глючу, то в каких-то приборах перед пропусканием малого тока через группу сначала пускали большоё ток.

В прецизионных измерительных трактах применяют реле с контактами из золота или серебра покрытого золотом.   

[haker_fox 60]

28 minutes ago, RobFPGA said:

В прецизионных измерительных трактах применяют реле с контактами из золота или серебра покрытого золотом. 

Вам не доводилось работать с РЭС64Б (с эквипотенциальным кольцом)? У меня есть мысль коммутировать ими ток 1 - 10 пА. Пока испытаний не проводил, в паспорти написана минимальная велична много больше желаемой мной... Други реле нет. А с "ситуацией" на другие реле рассчитывать и не приходится. Изделие будет единичное эксперементальное...