Дизайн народного RLC-метра (RLC-3)
GM: Link, ну откуда вы берёте такие, хм..., сентенции?
Из книги. Очень хорошая книга. Я её Вам на почтовый ящик отправил.
GM: При этом синтезируемая частота может перестраиваться в весьма широком диапазоне, а чистота спектра, как вблизи синтезируемой частоты, так и спуры, пока не превзойдена никаким другим методом, тем более шимом, который по сути является меандром, и который надо упорно фильтровать, чтобы получить похожий DDS-результат.
Цифровые синтезаторы получили распространение потому что более простой и дешевой альтернативы им НЕТ. А на ШИМ Вы зря наговариваете, при грамотной реализации генерации синуса (к примеру как у chav1961) ШИМ на порядок лучше ЦАПа на DDS, у ШИМа нет в близь лежащих к генерируемой частоте гармоник, единственный существенный недостаток это его медленность. АЧХ которую я приводил это реальная АЧХ 16 разрядного ЦАП и (Х) разрядного АЦП с частотой семплов 41000Гц и на 32768точек выборки. Просто на компьютере соединяете выход звуковой карты с её линейным входом и с помощью программы спектролаб строите АЧХ.
GM: а чистота спектра, как вблизи синтезируемой частоты, так и спуры, пока не превзойдена никаким другим методом,
Ну да? Интересно какой коэффициент нелинейных искажений (THD) у промышленного генератора 3X380Вольт 50Гц? У меня нечем помереть, но явно намного ниже, чем у 24разрядного ЦАПа. 
Во-вторых, делается не "умножение оцифрованного синуса с ЦАП на опорный синус или косинус", а вычисление коэффициентов А и В преобразования Фурье входного сигнала для заданной частоты, скажем, 1 кГц.
Теперь я окончательно перестал что-то понимать 
А что же такое
{
x1=x1+x[i]*costab[i];
x2=x2-x[i]*sintab[i];
x3=x3+y[i]*costab[i];
x4=x4-y[i]*sintab[i];
}
с девятой страницы этой темы ? И, если нет памяти для накопления массивов отсчетов с ADC, что именно надо делать в цикле выборки, чтобы массив выборок превратить в четыре (?) значения для последующего пересчета ?
rx3apf: Теперь я окончательно перестал что-то понимать
Ну что ж тут непонятного? Я имел в виду не функцию смесителя, а именно вычисление коэффициентов ДПФ для определённой спектральной составляющей. А Link здесь имел в виду именно смеситель, поэтому и толковал о разностной и суммарной частоте, т.е. в переменных v[i]=x[i]*costab[i] и u[i]=x[i]*sintab[i] сидели бы разностные и суммарные частоты и их надо было бы фильтровать.
Не, ну то есть я правильно понял, что в цикле семплирования результат оцифровки каналов I и U умножается на sin и cos, и суммируется с накопителями ? Я прикинул, по времени это проходит (хоть и очень впритык), приняв, что частота семплирования должна составлять Fmain/384, чтобы все работало синхронно, и умножение 24*16. Два ADS1252 параллельно обслуживаются достаточно извращенно, но вроде поспевает. Однако... В чем, собственно, выгода такого подхода ? По фильтрации ничего особо не выигрываем (в RLC-2, с простыми детекторами, и с на два порядка большем динамическом диапазоне, четвертый знак, по отзывам, стоит стабильно). Чуток проще схемотехника, но заведомо дороже. И то, если и в самом деле удастся выжать все 24 бита (да и в этом случае все равно надо хоть чуть-чуть, но прибавить динамику). Не нравится переключение токовых резисторов - ладно, я согласен на масштабный усилитель в тракте (посмотрел, в E7-21 обходятся одним, но, правда, там по краям разрешение хуже). Короче, для себя я решил (если вообще руки дойдут, но базовый макет опробую) - DDS на mega8 с квадратурными выходами и MCP4921 (100-1000-10000 Hz, дискретизация 400kHz при тактовой 16 MHz), один токовый резистор, только один инструментальный усилитель для DUT, коммутатор (4053 во включении как в E7-21), масштабный усилитель 1/50 и синхронный детектор (как в RLC-2, но да, заземление неактивного входа - это явно неправильно, так не должно быть). Цифровалка - MCP3553 (22 бита, обещают 20.6 бит, может быть, 21 получится). Решение на ADS1252 - красиво, с самого начала понравилось. Но, IMHO, просто себя не оправдывает, но значительно удорожает. Антинародное оно ;)
Владислав,
1) Всё правильно вы понимаете, действительно надо получить коэффициенты A=sum(x[i]*cos(w[i])) и B=sum(x[i]*sin(w[i]))б i=1,10000 для одного напряжения и то же самое для другого. Ну, можно умножать полученную выборку на синус и косинус, а можно распределить выборки по отсчётам в периоде и формировать частные суммы, скажем для 10 отсчетов, будет 10 сумм, вот их умножаете на 10 синусов и косинусов после получения всех частных сумм и окончательно суммируете. Какие брать разрядности синусов и косинусов это ваше дело, замечу только, что при разрядности входных данных в 24 бита негоже брать синусы 16 битные. Тем более с частными суммами, которые будут уже 38-битными. Ну это к слову, поскольку вы вроде бы радеете за точность. Как компромисс, можно перемножать 32х32 с формированием 64-битного результата.
2) Выгоды подхода, хм..
a) Схемотехника не просто проще, а существенно проще. Вся аналоговая часть по существу состоит из двух ИА и двух АЦП плюс отдельно стоящий генератор. Отсюда вытекает также простота разводки. Настройки никакой тоже нет, нечего настраивать.
б) Вся точность базируется на одном единственном измерительном резисторе, а не на 4-х плюс ключи, как в RLC-2.
c) Поскольку измеритель один (вернее два, но работающих от одного опорника), то нет проблем со сшивкой измеренных данных при переходе от одного Ку к другому. Существенный фактор, если вы хотите получить 0.1% точности измеренных импедансов в широчайшем диапазоне 0.01 Ом - 100 МОм.
d) Преобразование Фурье - один из оптимальных способов обработки, два СД являются аппаратным зрзацем ПФ для одной частотной составляющей, они не могут дать ни такой же линейности, ни такой же точности, ни такой же избирательности, ни температурно-временной стабильности, о чём тут говорить? К примеру, в RLC-2 парни сейчас исследуют, какой конденсатор лучше ставить в интегратор АЦП.
Ну это к слову, поскольку вы вроде бы радеете за точность.
Уточню - за разрешающую способность. Хотя да, 0.1% это достижимо, вероятно. Но ведь для этого не нужно и 24 бита входного, они нужны для динамического диапазона ? А для точности, как я понимаю, хватит и 10-11. Куда же гнаться за разрядностью синуса ? В конце концов, количество выборок тоже конечное...
Схемотехника не просто проще, а существенно проще
Размен двух корпусов 4053 и двух пленочных конденсаторов на один дополнительный ADC ? Это не сказать, чтобы проще. Пункт b) - так я уже согласился на один резистор, тут же у нас консенсус. По пункту c) - ни такой точности, ни даже разрешения на указанных границах невозможно достичь при 24-битах, это же простая арифметика ? Еще где-то три бита надо взять, как минимум. Т.е. масштабирующие усилители, причем два раздельных (против одного в случае коммутации I/U). Вот выгода по корпусам опять пропала. Хотя на крайних пределах можно тремя цифрами обойтись, с этим и у RLC-2 вроде не все в порядке. Если, конечно, удастся добиться 24 бит.
По d) - с тем конденсатором в интеграторе ADC - это ведь требования конкретного ADC. Ведь и туда можно поставить тот же самый ADS1252, и нет проблемы? С входными это менее актуально. А вот что меня действительно смущает - так это пульсация на конденсаторах интегратора в момент фазы интегрирования ADC. Я "нутром чую", что вот здесь и есть засада, результат (линейность) будет зависеть и от фазы, и от напряжения. Хуже того - и от несинхронности измерительной частоты и собственного тактового генератора ADC (если ставить то, что я хочу, MCP3553, со встроенным генератором).
Так, меня немного утомили ваши уточнения. Дайте пожалуйста определение, как вы понимаете разрешающую способность и точность.
Пункт а), схемотехника. Да, существенно проще. Я не говорю о том что вся приёмная аналоговая часть состоит из 4-х мксхем и помещается на 1,2 кв.см. Я говорю о том, что критичные аналоговые цепи минимальны по длине. Я говорю о том, что настройки, как таковой, нет, всё уже сделано до нас на фабе, лазерами подогнано. Два АЦП выбраны сознательно, чтобы получать одновременные выборки по двум каналам, избежав т.о. потенциальных ошибок рассинхронизации.
По пункту с) поясните по-подробнее вашу "простую арифметику", ничего не понятно. А то у меня такое впечатление возникает, что вот вы всё знаете и умалчиваете, но при этом усиленно намекаете.
По пункту d). Применение в RLC-2 ацп ADS1252 это как стрелять из пушки по воробьям. Там АЦП напряжения ПОСТОЯННОГО тока, работающий на основе двойного интегрирования, ±20000 единиц счёта, все пульсации сглаживаются на интегрирующем конденсаторе.
Так, меня немного утомили ваши уточнения. Дайте пожалуйста определение, как вы понимаете разрешающую способность и точность.
Меня это тоже уже утомило, еще с прошлого обсуждения частотомеров. Точность - это точность. Т.е прибор может иметь класс точности 1%, показывая 1 Ом и 100 ом с точностью до одного процента. Или хоть даже 4-5%. А разрешение при этом легко 4 или пять знаков (любой китайский мультиметр даст 3.5 знака), и, в общем случае, эти вещи не связаны вообще. Потому как _точность_ определяется стабильностью, линейностью и фактом поверки и штампом в паспорте, а разрешающая способность - разрядностью преобразования. Как крайний пример - самодельный частотомер с опорой на ширпотребном некалиброванном кварце : точность запросто хуже 1E-5, но при этом разрешение запросто лучше 1E-8. Абсолютная точность далеко не всегда важна, а вот способность подобрать компоненты с взаимной точностью еще классом выше - полезно, и при этом не важно, в чем выражен номинал, Вольтах, Омах, или Попугаях.
По пункту c) уже ведь обсуждали раза три, ну не надоело ? С каким _разрешением_ будет измерение 10.00 mOhm ? Чего тут "намекать" ? Разрешение 5.96E-5 Ohm, но старший-то разряд 1E-2. Это 0.6%. Три честных знака, не больше.
Да, и по пункту d) - с dual-slope ADC понятно. Меня интересует, как себя в таких условиях (интегратор с постоянной времени 5 mS на входе) будет вести дельта-сигма ? Применимы ли они вообще (я конкретно про MCP3553, 60 sps).
rx3apf: Меня это тоже уже утомило, еще с прошлого обсуждения частотомеров. Точность - это точность
Это не определение, а тавтология. Дайте ваше определение. И потом, здесь обсуждается измеритель иммитанса, причём здесь частотомеры?
rx3apf: По пункту c) уже ведь обсуждали раза три, ну не надоело ? С каким _разрешением_ будет измерение 10.00 mOhm ? Чего тут "намекать" ? Разрешение 5.96E-5 Ohm, но старший-то разряд 1E-2. Это 0.6%. Три честных знака, не больше.
Поясните, откуда цифры взялись такой "простой арифметики"? "Три честных знака, не больше", а вы сколько знаков хотели бы увидеть вблизи нуля?