Дизайн народного RLC-метра (RLC-3)
Vlad_Petr: Синхронизация нужна только для работы синхронного детектора.
сд всего лишь выполняет роль плохого умножителя. Если его не использовать то все равно внутри мк после оцифровки сигнал придется умножить на реплику тестового сигнала, он должен совпадать по частоте, требуется синхронизация тактовой ацп/мк и ддс.
Galizin Oleg: А каков уровень RLC-2?
Я не видел схем с подобным диапазоном и разрешающей способностью. Причём, схему повторённую многими, и получившую высокую оценку. О точности сказать в цифрах не смогу, не помню уже, но некто Александр (он же РСВ-21, продававший платы к прибору), носил собранный RLC-2 в институт метрологии, и оценки были хорошие.
Neekeetos: Он как и мост Вина не получил никакого логического довода зачем это все нужно, просто раз есть надо использовать.
9850 удобен тем, что позволяет змерять не на 3-4-х виксированных частотах, а на десятках таковых. Т.е. если мешают спуры, то можно выбрать частоты с наиболее чистым спектром или изменить частоту задающего генератора с тем, чтобы на стандартных частотах измерений получить наиболее чистый сигнал. Ещё плюсы - габариты, стоимость и никаких проблем с синхронизацией. Построение же аналоговых генераторов связано с подбором элементов, причём, многим его выполнить нечем.
С первичными критериями отбора совершенно согласен, причём 9850 как раз и обеспечит запас по точности за счёт изменения частоты. Возможно, стоит сделать изменяемой и амплитуду тестирующего сигнала, повысить для конденсаторов/дросселей и уменьшить для варикапов.
Neekeetos: Все остальное относится к функциям, реализованым на МК, как то формирование синусоиды
То, что сможет синтезировать МК будет не лучше AD9850, просто у МК лучшее разрешение по вертикали, а у синтеза по частоте, и таблица синуса сожрёт приличный кусок памяти. Построение АЦП на рассыпухе - это опять же поиски качественного конденсатора, может обратить внимание на звуковые 24 битные АЦП, пусть дороже, но без геморроя, и 20 разрядов они тоже могут дать.
Neekeetos: Преобразователь питания ОУ
Вы всё-таки хотите делать портативный пробник?
Тетраэдр: С первичными критериями отбора совершенно согласен, причём 9850 как раз и обеспечит запас по точности за счёт изменения частоты.
Обоснуйте, что за запас по точности, точности чего, за счет чего обеспечит?
Тетраэдр: То, что сможет синтезировать МК будет не лучше AD9850, просто у МК лучшее разрешение по вертикали, а у синтеза по частоте, и таблица синуса сожрёт приличный кусок памяти.
Я сейчас планирую взять мк помощнее. соотв синус будет формироваться не по таблице а с помощью алгоритма CORDIC, кроме того, что это занимает меньше места, сам синус будет идеальной формы без искажений даже на низких частотах.
Neekeetos: Я сейчас планирую взять мк помощнее. соотв синус будет формироваться не по таблице а с помощью алгоритма CORDIC, кроме того, что это занимает меньше места, сам синус будет идеальной формы без искажений даже на низких частотах.
Это совсем другое дело.лишь бы ЦАП этого МК успевал.
Тетраэдр: Естественно, что никаких цифр по погрешности я не заявлял,
В этом и есть основной вопрос. Во первых вы должны ответить для себя на вопрос какую погрешность измерений вы хотите иметь, во вторых обоснуйте эту погрешность.
Теперь для размышления подкину вам парочку "фактов" для размышления.
К примеру рассмотрим электролитический конденсор. Ёмкость электролитического конденсатора зависит от температуры, от постоянного напряжения приложенного к его обкладкам и от частоты переменного тока который через него протекает. Т.е. как только изменятся условия эксплуатации конденсатора, так сразу изменится и его ёмкость. Теперь область применения электролитического конденсатора? Предположим конденсатор нужен для фильтрации напряжения на выходе блока питания. По каким критериям выбирают необходимую ёмкость? По нескольким, но один из главных критериев это иметь гарантированный срок службы этого конденсатора при максимальной температуре окружающей среды. В итоге получается что запас по ёмкости будет в некоторых случаях аж 50% от минимально необходимой ёмкости. В итоге получается что измерять ёмкость электролитического конденсатора с точностью 0,1% нет особой необходимости. И такой анализ можно провести по каждому элементу цепи. Безусловно есть случаи когда нужно знать величину ёмкости с погрешностью в 0,1%, но будете ли вы разрабатывать такие схемы?
Теперь подумайте о недостатке синхронного детектора. Основной недостаток синхронного детектора это то, что он подвержен влиянию гармоник. Вы упорно хотите создать генератор синуса с минимальным количеством гармоник, тем самым вы надеетесь поднять точность измерений, но имея синус с гармониками равными нулю, вы всё равно получите погрешность измерений связанный с гармониками т.к. каждый измеряемый элемент неидеален и порождает шумы и гармоники, в итоге какой смысл делать высокоточный генератор синуса, если сам конденсатор породит гармоники на ровне 1%??? Та же песня с дросселями, индуктивность дросселя нелинейная и будет порождать гармоники, так вот уровень гармоник порождённый измеряемым элементом внесёт погрешность в измерения практически пропорционально единице, т.е. имея гармоники на уровне 1% погрешность измерения будет равна 1% . Совсем другое дело при обработке сигнала по Фурье, при вычислении через преобразование Фурье гармоники учитываются и конечный результат не имеет погрешностей связанных с гармониками, что говорит о том что при Фурье не нужно иметь генератор синуса с сверхмалыми гармониками, и по сути можно применить любой простенький генератор синуса…
Link: Совсем другое дело при обработке сигнала по Фурье, при вычислении через преобразование Фурье гармоники учитываются и конечный результат не имеет погрешностей связанных с гармониками, что говорит о том что при Фурье не нужно иметь генератор синуса с сверхмалыми гармониками, и по сути можно применить любой простенький генератор синуса…
Согласен с этим на 100%. Немного неверно про СД. Если его применять в классическом виде , тоесть замерять четыре фазы сигнала 0,90,180 и 270 , то он чувствителен к гармоникам, ко всем нечетным. Если обмерять больше точек, например с шагом 45 градусов, то ситуация улучшается. Но на мой взгляд его имеет смысл применить по нескольким причинам :
- он позволяет использовать высокие тестовые частоты, характеристика его при изменении частоты не меняется в отличие от оу и буферного усилителя перед ацп( и самого ацп )
- ключевой сд обладает приличным динамическим диапазоном и очень хорошей линейностью даже если используются ключи вроде 4052
- в идеале он дает на выходе постоянное напряжение, поэтому можно применить любой ацп высокого разрешения без проблем.
Neekeetos: Немного неверно про СД. Если его применять в классическом виде , тоесть замерять четыре фазы сигнала 0,90,180 и 270 , то он чувствителен к гармоникам, ко всем нечетным.
Имел в виду именно классический синхронный детектор применённый в RLC2.
Neekeetos: Если обмерять больше точек, например с шагом 45 градусов, то ситуация улучшается.
Я так понимаю чем больше точек (углов) обмеряет синхронный детектор тем более конечный результат ближе к преобразованию Фурье, т.е. в итоге при таком подходе просто часть преобразования Фурье выполнена схемно перед АЦП.
Neekeetos: - он позволяет использовать высокие тестовые частоты, характеристика его при изменении частоты не меняется в отличие от оу и буферного усилителя перед ацп( и самого ацп )
Думаю это зависит от схемной реализации. К примеру если СД реализован на ОУ то я не вижу причины почему такой СД не подвержен к изменению своих характеристик при изменении частоты входного сигнала.
Neekeetos: - ключевой сд обладает приличным динамическим диапазоном и очень хорошей линейностью даже если используются ключи вроде 4052
Насколько я понимаю устройство выборки хранения в АЦП это и есть тот самый СД с очень большой скоростью выборки и хорошей линейностью. Т.е. я как бы не вижу явно выраженных плюсов в применении внешнего СД на ОУ и ключах, как по мне то и внутреннего УВХ АЦП вполне достаточно…
Link: т.е. в итоге при таком подходе просто часть преобразования Фурье выполнена схемно перед АЦП.Так и есть, только все фурье и сразу по нескольким частотам
Link: К примеру если СД реализован на ОУ то я не вижу причины почему такой СД не подвержен к изменению своих характеристик при изменении частоты входного сигнала.А что за сд на оу?
Link: Насколько я понимаю устройство выборки хранения в АЦП это и есть тот самый СДСД это синхронный детектор, если сделать частоту оцифровки синхронной с частотой тестового сигнала то результат будет как сд только без интегратора. Разница возникает во времени выборки. Ацп подключен ко входу лишь короткую часть времени , когда работает увх, из за этого есть проблемы с линейностью, шумом и тп. В СД перемножитель, который все 100% времени использует входной сигнал, это преимущество.
Neekeetos: А что за сд на оу?
http://useruser.narod.ru/key_sinchronous_detector.htm
Рисунок три и пять...
Neekeetos: Ацп подключен ко входу лишь короткую часть времени , когда работает увх, из за этого есть проблемы с линейностью, шумом и тп.
Как я понимаю чем быстрее УВХ тем линейней преобразования, ну а шум интегрирование в МК съедает.
Neekeetos: В СД перемножитель, который все 100% времени использует входной сигнал, это преимущество.
Если идёт речь о СД на основе аналогового перемножителя то в нём тоже есть недостатки, и как мне помнится о аналоговых перемножителях то их линейность тоже неидеальна.
Так же сами ключи имеют утечку, конденсатор имеет утечку, потом источник сигнала должен обладать как можно меньшим сопротивлением, скорость включения выключения ключа должна быть высокая, иначе аппретурная погрешность СД будет высокая. Но это так, недостатки на вскидку, без конкретных цифр, после расчётов может получится что СД таки лучше чем Фурье в МК…
Link: Как я понимаю чем быстрее УВХ тем линейней преобразования, ну а шум интегрирование в МК съедает.Смотря что считать быстрее. Например в стм32ф100, на котором я экспериментировал, сопротивление ключа увх порядка килоома, при этом емкость которую надо зарядить составляет 15пф, из за этого время выборки меньше чем 1мкс вообще не дает полноценного сигнала - емкость увх не успевает зарядиться. Поэтому никакого 1 мегасемпла(как заявлено) именно для измерений мне использовать не удалось - лишь 500к. При этом я получил нужное разрешение за счет накопления, но дизер который я использовал по сути применим лишь к моей схеме. в любую его нельзя добавить. А без дизера искажения сигнала будут существенными даже если его амплитуда большая. Еще остается шум увх и всего ацп, который тоже значителен. В общем идея то живая, но нужны очень хорошие ацп, чтобы она работала.
Link: после расчётов может получится что СД таки лучше чем Фурье в МК…Пробовать нужно все. Как я уже писал сд позволяет использовать низкочастотное ацп, интегрирующее например. Просто оцифровка и затем накопление может не дать нужной точности из за проблем с линейностью ацп, я выше описал почему.