Дизайн народного RLC-метра (RLC-3)

Alexkuz: усиление сигнала, снятого с Zx и Ro, усилит и погрешность (я уже об этом говорил). Помимо этого, т.к. диоды не идеальные, они исказят сигнал и добавят массу дополнительных гармоник. Гораздо лучше иметь чистые сигналы с Zx и Ro.
Вы пишите «усиление сигнала усилит и погрешность» сами прикиньте откуда на измеряемом имметансе погрешность. На измеряемом имметансе есть только гармоники, которые порождает генератор и шумы. При усилении сигнала усиливаются пульсации питания, шумы генератора, собственный шум ОУ, наводки от электромагнитных волн на измерительные цепи. Я больше не знаю причин, которые мешают бесконечно большому усилению бесконечно малых полезных сигналов. Диоды не дадут искажения, вы не правильно представляете схему, я разрисую и покажу что диод не внесёт искажения.

При такой схеме, на АЦП будет присутствовать положительная волна синусоиды с линейным заходом напряжения в отрицательную область на 0,6В, АЦП будет оцифровывать до 0В, ниже 0В АЦП будет всегда измерять ноль, при -0,6В на входе АЦП вход АЦП не перегорит, я такую схему обкатал на Атмеге8 у неё есть диоды в нутрии, поэтому диод я не ставил.

Link: Ту схему что я привёл можно забыть, одного полюса недостаточно, причина – к примеру, подключаем к измерительным щупам ёмкость 1мкФ, ёмкость должна зарядится до +1,5В в цепи заряда стоит резистор 1кОм который ограничивает ток заряда, на время заряда ёмкости измерения производить нет смысла, а если подключить ёмкость 10000мкФ, то можно сходить покурить пока она зарядится до 1,5В.
А вот если конденсатор подключить не к земле, а к REF то ему не надо заряжаться до 1,5В. Так что шанс есть, завтра если будет время промоделирую в МС9.

To Link

1) Прибор должен питаться от батарейки, ток для подмагничивания, как и напряжение смещения - внешние, следовательно необходимо предусмотреть цепи подключения. Я вообще подумываю о варианте с размещением прибора в корпусе гелевой ручки + передатчик данных на индикатор.

2) Link: а если подключить ёмкость 10000мкФ, то можно сходить покурить пока она зарядится до 1,5В

Ну это вы погорячились..послегка. Постоянная времени для цепи R=1 кОм, С=10000мкФ равна 1.6 с, не успеете добежать до угла, не то что покурить.

3) Link: Так что без двухполюсного питания никак. Имея два полюса измерительная цепь становится как в RLC2, самая правильная измерительная цепь которую я встречал

Ага, от большого ума поставили на входе ОУ резисторы 1 МОм и собираются мерить 1 пФ, у которой сопротивление 16 МОм на частоте 10 кГц. Вы думаете утечки через 1 МОм не будет?

К слову, в RLC2 сигнал для выполнения измерений переводят в однополярный, т.е. в диапазон 0..5 В и ничего, все довольны, никто не парится по данному поводу. С однополярным питанием должно всё работать как надо, с условием, что все цепи линейные. Ну у нас вроде из аналога осталось только два инструментальных усилителя могучих, так что по определению должны быть строго линейны во всём диапазоне, на то они и инструментальные, другими словами, измерительные.

4) Link: Я не знаю, как сделать измерение иммитанса на однополярном питании

Не буду утверждать как обстоит дело в других областях, но в нашей части вселенной для линейных систем действует принцип суперпозиции. Это значит, что конденсатор заряжается от 0 до 1.5 В и одновременно пропускает через себя ток переменной частоты 1 кГц и эти два процесса можно рассматривать (рассчитывать) по отдельности, а результаты складывать (вот он принцип суперпозиции в действии) и результат получится абсолютно тот же самый, как если бы вы рассматривали сложный процесс заряда в совокупности.

На практике это означает, что вы считаете одну спектральную составляющую (скажем, 1 или 10 кГц) и с ней работаете (у вас есть инструмент для работы - преобразование Фурье), не обращая внимания на спектр вблизи постоянного тока.

Link: При усилении сигнала усиливаются пульсации питания, шумы генератора, собственный шум ОУ, наводки от электромагнитных волн на измерительные цепи. Я больше не знаю причин, которые мешают бесконечно большому усилению бесконечно малых полезных сигналов. Диоды не дадут искажения, вы не правильно представляете схему, я разрисую и покажу что диод не внесёт искажения.

Чтобы диоды не вносили искажения своим падением напряжения,
для выделения положительной полуволны синусоиды
их надо включать в обратную связь операционника. Я уже об этом говорил
(см.П2 поста на стр.36 от 14 апреля, 9:37). На картинке (см. картинку) приведено
стандартное решение этой проблемы.
Здесь http://focus.ti.com/lit/an/sboa068/sboa068.pdf - более подробно.
Кроме того, если уж мы будем выделять положительную полуволну,
имеет смысл подавать синусоиду с амплитудой 3В, т.е. 3*sin(2Пft),
чтобы не усиливать в два раза шумы (и все, что вы далее перечислили),
снятые с Zx и Ro.

P.S. А вообще, я за однополярное питание (свободу Деточкину );
на мой взгляд, все будет работать отлично.

196513.pdf

GM: Ну это вы погорячились..послегка. Постоянная времени для цепи R=1 кОм, С=10000мкФ равна 1.6 с, не успеете добежать до угла, не то что покурить.

Насколько мне известно, в подобной цепи конденсатор заряжается до 90%
напряжения за постоянную времени t[с]=0.7*R[Ом]*C[Ф].
Если R=1000 Ом, а C=10000 мкФ=0.01Ф, то t=0.7*1000*0.01=10 секунд, …

GM: Ну, если ориентироваться на односекундное время наблюдения/измерения,

так что за 1 секунду, на мой взгляд, вряд ли удастся измерить такую емкость.

Alexkuz: Кроме того, если уж мы будем выделять положительную полуволну,

Вот еще решение по выделению положительной полуволны синусоиды.

196517.pdf

голос из зала:
Alexkuz: конденсатор заряжается до 90%...
за время t=2,7RC
за 0,7 тау зарядится до 50%

GM: Постоянная времени для цепи R=1 кОм, С=10000мкФ равна 1.6 с
???

Ну вот, на мой взгляд, схема аналоговой части в первом приближении.
Жду предложений по правке схемы.

196535.pdf