Измеритель RLC-2
Как обещал, результаты тестов с последовательным и параллельным соединением резисторов в XLS файле, первые две таблицы без резистора последовательно с С33, 3-я и 4-я таблицы с резистором 100 Ом, последовательно с С33. С двух последних тестов видно, что прибор с резистором 100 Ом последовательно с С33, абсолютно одинаково работает на тактовых частотах 100 кГц и 250 кГц.
И еще вот такой тест, с резистором последовательно с С33, все диапазоны откалиброваны. Измеряю резистор 15,11 МОм на разных диапазонах, в скобках числа тока по длинному нажатию S4:
3 диапазон: 21 МОм (I000000 -000001);
4 диапазон: 15 МОм (I000006 -000011);
5 диапазон: 15,1 МОм (I000064 -000113);
6 диапазон: 15,12 МОм (I000645 -001137);
7 диапазон: 15, 105 МОм (I006457 -011367).
И еще тест, меряю резистор 2,412 кОм на трех измерительных частотах, при двух тактовых частотах, все шесть замеров: 2,412 кОм.
Используйте эти тесты за образец при настройке своих приборов. Я всё, заканчиваю эксперименты, резистор 100 Ом последовательно с С33 оставляю в приборе. Интересно было бы взглянуть, как промышленные приборы меряют один и тот же резистор на разных диапазонах.
АК
Поставил в свой прибор последовательно с С33 резистор 100 Ом - линейность значительно улучшилась.
Действительно здорово влияет.
Еще после замены С33 по Вашей рекомендации исчезло отрицательное Rs.
Вообще нет конденсаторов с минусом. При добавлении последовательно с конденсатором резистора небольшого номинала,
прибор правильно прибавляет его значение.
Теперь меряю только при тактовой 100 КГц.
Намного более стабильный режим по сравнению с 250 КГц.
megatrion: Еще после замены С33 по Вашей рекомендации исчезло отрицательное Rs.
Сколько микроФарад C33, и какой номинал Rint (R44)?
АК
С33 - К71-7 0.301 мкФ 1% 250В
С34 - 0.68 мкФ Х2 MPX GMF 280 V (полипропилен, желтый корпус)
R44 - 100 К
АК : Я полностью согласен с приведенными графиками, и определениями, тут для меня нет ни замечаний ни противоречий.
АК : Если характеристика аналого-цифрового преобразования не линейна, почему ее нельзя считать таковой?.
Я вовсе не исключаю возможность большой нелинейности преобразования, для экземпляров микросхем, происхождение которых под сомнением. Но в этом случае ИМХО лучше сразу, сменить микросхему на «правильную», чем улучшать параметры дефектного экземпляра.
У меня нет достаточно точных средств измерения, чтобы провести достоверный тест, на основании которого, я бы мог утверждать о нелинейности самой микросхемы АЦП. Но и повода не доверять даташитам, тоже нет. Если у Вас есть достоверные данные, по линейности АЦП на 100кГц, то пожалуйста, приведите.
Приводимая вами методика, по проверке линейности, в плане реализации у меня вызывает большие сомнения в достоверности полученных результатов. Особенно использование в качестве источников, интегральных стабилизаторов типа 78ХХХ, 79ХХХ, стабильность напряжения и коэффициент пульсаций которых, вряд ли позволит сделать корректные выводы. Когда я в качестве тестового применял химический источник тока (стабильность и пульсации напряжения которого, при стабильной нагрузке во много раз превышают аналогичные параметры интегральных стабилизаторов), то даже тогда необходимо было выждать некоторое время, чтобы получить установившийся режим. Ведь даже малейшее прикосновение к батарейке, изменяло температурный режим, что приводило к изменению показаний в последнем разряде (для исключения этого, батарейка подключалась при помощи длинных проводов).
К сведению химические источники тока раньше использовались в качестве эталонов, при поверке точных средств измерения.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Нормальный_элемент_Вестона
prusony: При желании можно и на 250 кГц попробовать добиться лучшей линейности, подбирая резистор последовательно с С33, потом его комутировать ключиком, но , извините, меня всё устраивает.
Вывод резистор последовательно с С33 влияет !! на линейность.
Да но на линейность всего RLC-2 в целом!!!
АК : Вот тут у нас с Вами и есть некоторые противоречия, ведь тест с резисторами, и подбор резистора последовательно с С33, учитывает линейность и других составляющих, которые и улучшаются подбором этого сопротивления.
АК : У Вас при соединении двух и трех последовательных сопротивлений значения отклонений разные, а ведь при правильной компенсации они должны иметь одинаковые значения.
Разные значения получились и у prusony: при измерении на 100кГц, с разной частотой измерительного сигнала?
http://pro-radio.ru/measure/6873-244/2010/02/12/21-41-19/
Причем с возрастанием измерительной частоты до 10000Hz, это число существенно увеличивается. Что косвенно также может указывать или на увеличение гармоник измерительного сигнала при повышении частоты (нелинейность цепей прохождения), или на увеличение уровня помех?
По поводу этого небольшого добавочного сопротивления:
То у меня тут тоже большие сомнения в том, что его присутствие изменяет вид характеристики преобразования. Если посмотреть на схему включения, то оно подключено последовательно в цепи разряда-заряда интегрирующего конденсатора. И если его наличие и изменит характеристику заряда интегрирующего конденсатора, то она будет взаимно компенсироваться при его разряде.
В даташите о его влиянии говорится следующее (замечу, что о его влиянии на линейность тоже нигде не упоминается):
The effect of the resistor is to introduce a small pedestal voltage on to the integrator output at the beginning of the reference integrate phase.
Применение резистора, создает небольшую ступеньку напряжения на выходе интегратора в начале фазы де-интегрирования.
Это будет эквивалентно сдвигу графика преобразования на некоторую фиксированную величину (аналогичный результат мы получим, если скомпенсируем несколько отсчетов при цифровой обработке). То есть никакого изменения вида самой характеристики аналого-цифрового преобразования мы не достигнем, а получим только сдвиг.
Применительно к нашему случаю:
Так как Rint будет на четыре порядка больше за добавочное, то оно будет полностью определять ток интегрирования.
Rint.=100кОм, Iint.=10мкА,
падение напряжения на последовательном сопротивлении Rдоб.=100Ом будет
Uпад.= Rдоб.*Iint.=1мВ.
Ступенька напряжения для отсчета уровня в одну единицу будет
1В/20000=50мкВ.
То есть компенсация будет порядка 20 единиц отсчета.
Что больше чем требуется для компенсации дополнительных отсчетов, вызванных задержкой компаратора.
Аналогичное число компенсации мы получим и для случая prusony:
где Rдоб.= 73,5Ом,а Rint.= 68кОм.
При этом следовать учитывать, что этот уровень (число дополнительных отсчетов) будет иметь такое же значение и возле нуля. Так как ток интегрирования постоянный. И он (уровень) будет оказывать свое влияние при измерении реактивностей, а это влияние оценить значительно сложнее.
АК : С двух последних тестов видно, что прибор с резистором 100 Ом последовательно с С33, абсолютно одинаково работает на тактовых частотах 100 кГц и 250 кГц.
С этих тестов также можно сделать вывод, что резистором 100 Ом, Вы компенсировали не режим работы АЦП, а что-то другое не имеющее отношения к самому АЦП, степень влияния которого на работу всего RLC-2 значительно больше, чем из-за задержки компаратора в АЦП. Ведь числа при проверке конденсатора все-таки разные и АЦП «работает» по-разному на тактовых частотах 100кГц и 250кГц, и эти дополнительные отсчеты тоже должны оказывать некоторое влияние на правильность измерений.
Нелинейность преобразования, ведь определяется и другими источниками в схеме RLC-2?
Или там по определению все линейно?
Косвенно о нелинейности, можно судить при возрастании гармоник измерительного сигнала при прохождении через элементы по пути сигнала.
ИМХО необходимо улучшать линейность источников нелинейности, а не просто компенсировать их, при помощи компенсации АЦП. Ведь мы хотим правильно измерять и реактивности.
Ох, неблагородное это дело исследовать прибор под микроскопом, особенно, когда микроскопа то и нет 
Imkozak, я согласен с Вами, что подбором резистора последовательно с С33 мы настроили линейность всего прибора. Где именно кроется нелинейность в аналоговой части прибора, сейчас можно только гадать.
Imkozak: Если у Вас есть достоверные данные, по линейности АЦП на 100кГц, то пожалуйста, приведите.
Единственный метод, который есть у меня, для проверки АЦП на линейность, вот этот:
http://pro-radio.ru/measure/6873-64/2009/02/14/10-15-40/
Всю шкалу от 2Uref до нуля, конечно, не проверишь за один раз, но по участкам можно. На сколько я понимаю, единственная ошибка, которую не удастся учесть по этому методу - это "rollover error", а это всего +/- 1 отсчет АЦП.
Если появится вдохновение, еще раз вскрою прибор, и проверю этим методом АЦП на линейность на двух тактовых частотах, с резистором и без последовательно с С33. А вы (другие участники) тоже не ленитесь.
А пока, хочу обговорить, и предложить авторам, другой способ вывод чисел на индикатор, читайте приложенный DOC файл.
АК : А пока, хочу обговорить, и предложить авторам, другой способ вывод чисел на индикатор, читайте приложенный DOC файл.
ИМХО границу необходимо установить на числе 20000, так как больше этого значения мы не можем измерить при использовании конкретного АЦП.
Вообще-то, GM в параллельной теме утверждает, что в работе RLC-2 участвует 40000 отсчетов.
http://pro-radio.ru/measure/6903-78/2010/02/13/10-09-49/
GM: ...А в RLC-2 выход АЦП НЕ от 0 до 20000, а ОТ -20000 ДО +20000, суммарно будет 40001 отсчёт. Ну и по мелочи, обнуление 10001 такт, разряд 20001 такт, итого 40002 такта.
Imkozak
Прибор для каждого измерительного диапазона 0 ... 7 делает по 30 калибровок на диапазон
(по 10 для каждой из измерительных частот) - итого 240 значений хранятся в EEPROM.
Этими коэффициентами прибор пытается делать поправку на каждом диапазоне
для всех возможных режимов работы прибора.
У меня получились следующие значения для искажений и линейности выходного напряжения:
Кг опорного генератора на нагрузке Zx = 100 КОм:
Кг (100 Гц) = 0.2%, Кг (1 КГц) = 0.02%, Кг (10 КГц) = 0.03%.
Размах опорного сигнала на выводе 5 фильтра DA6 при нагрузке Zx = 100 КОм:
Upp (100 Гц) = 2.17 V, Upp (1 КГц) = 2.17 V, Upp (10 КГц) = 2.22 V
Размах опорного сигнала на выводе 6 ОУ DA3 при нагрузке Zx = 100 КОм:
Upp (100 Гц) = 0.675 V, Upp (1 КГц) = 0.616 V, Upp (10 КГц) = 0.613 V
Имеет ли смысл улучшать эти цифры?
AK
Есть области в которых добиться линейности прибора так и не удалось никакими ухищрениями.
График преобразования имеет лишь один линейный участок начиная с середины и кверху диапазона.
Внизу он безнадежно нелинеен. Как ни крути.
Возможно АЦП от MAXIM имеет лучшие параметры.
Т.к. его цена в несколько раз выше АЦП от Intersil, но я его нигде не видел в DIP-е
(SSOP от MAXIM у меня есть - но лень переходник делать).
Новодит на мысль, что была реализована партия некондиции, которую по дешевке выкинули на наш рынок.
Я за один экземпляр ICL7135 от Intersil платил где-то 70 рублей.
А за Макса в Ссопе платил где-то 400 рублей.
Есть над чем подумать.
megatrion: Кг опорного генератора на нагрузке Zx = 100 КОм:
Кг (100 Гц) = 0.2%, Кг (1 КГц) = 0.02%, Кг (10 КГц) = 0.03%.
Что-то большие искажения получились, чем мерили?
Если Вы брали сигнал относительно корпуса, то это не правильно. На измерителе тока падает часть напряжения, и вполне возможно, эта часть напряжения может быть с искажениями, как следствие работы преобразователя ток-напряжение. Надо мерить или на самом измеряемом резисторе, или на выходах ОУ: DA4.3; DA5.3. Или же мерить сигнал на нагрузочном резисторе, подключив его одним выводом к корпусу, а вторым к генератору. Или без нагрузки совсем.
megatrion: Есть области в которых добиться линейности прибора так и не удалось никакими ухищрениями.
Можно подробнее, это Вы про RLC-2, или другие приборы на этом же АЦП, тогда какие приборы? Вы что-то такое знаете про ICL7135 от Intersil, чего мы тут не знаем?