Всем добрый день!

Вопрос в следующем: как можно оценить быстродействие реакции прикрепленной схемы генератора на изменение емкости? Как она оценивается?

И второй вопрос: как оценить нелинейность формируемого сигнала. Можно ли утверждать, что такая схема является более линейной, чем, скажем любая схема LC-генератора?

....быстродействие??? - с какой скоростью изменяется времязадающая емкость таково и будет быстродействие...
....нелинейность - - что здесь имеется в виду(выходной сигнал..??? он и так прямоугольник..)

Сообщение отредактировал galya - Dec 15 2011, 08:11

Понятие быстродействия - не применимо к данному устройству. Измените емкость, значит перезаряд соотв. изменится... А потому - мгновенная реакция...
нелинейность? Это понятие вводится относительно сигнала управления. А его тут нет...
Вообще оба вопроса заданы не корректно...

По поводу корректности, по крайней мере про быстродействие, не согласен. Речь идет о работе емкостного датчика. Т.е. вместо емкости стоит микромеханический емкостной чувствительный элемент, который обладает некоторым конечным временем реакции на внешнее ускорение. И вопрос состоял именно в том - каким будет время реакции акселерометра на быстрое изменение емкости - будет ли это время определяться только чувствительным элементом или только схемой.

По поводу нелинейности то же самое - связь между емкостью чувствительного элемента и выходной частотой носит вроде бы линейный характер. Нет ли здесь каких-то подводных камней? Будет ли какая-то нелинейность схемы влиять на нелинейность всего акселерометра или опять же она будет определяться только чувствительным элементом?

Ну так и надо было писать сразу, чтобы не приходилось за интимное место тянуть...
Начнем с изменения частоты при изменении датчика... Емкость преобразуется в частоту. Частота измеряется КАК?
1. Если происходит измерение периода каждого импульса, то изменение емкости должно быть с такой же постоянной времени. Быстро, но высокую точность не получите... А еще наложатся шумы порога переключения...
2. Если импульсы поступают на интегратор, то это значит, что постоянная времени изменения датчика медленнее, чем период интегрирования. А это всегда гораздо медленнее, чем период работы интегратора... Точно, но медленно...
3. Нелинейность частоты от изменения емкости - будет, конечно... И причем близкая к тому, что и у других мультивибраторов. А будет из-за того, что конденсатор заряжается не ПОСТОЯННЫМ током, от генератора тока, а через резистор и напряжение на нем возрастает не линейно, а по экспоненте...
4. Есть специальные микросхемы преобразования напряжения в частоту, есть микросхемы-измерители емкости... Но точно так же можно и на рассыпухе собрать генератор линейного напряжения и к нему разрядник на МОП-транзисторе... Далее считаются погрешности и токи утечки...

Вот как-то так...

Частота измеряется с помощью ПЛИС. Временной интервал, равный 31 импульсу измеряемой частоты заполняем импульсами опорной частоты, генерируемых ПЛИС - 100 МГц. Потом по этим данным рассчитываем частоту.

Ну вот вам и быстродействие. Следовательно, есть два пути для расчета.
1. Если известна максимальная емкость датчика, то делаете расчет мультивибратора так, чтобы 31 импульс был на порядок быстрее, чем вам нужно для, например, регулирования чего-либо...
2. Или с другой стороны, зная диапазон частот, в которых Вы хотите регулировать - задаете нижнюю частоту мультивибратора. А потом смотрите, чтобы и на верхней частоте вы бы успели ее измерить...
Поскольку частоты мультивибратора достаточно низкие, то можно сделать схему и получше, чем ту, что Вы привели... Если это конечно нужно...
Удачи!

Спасибо! Буду разбираться

А с нелинейностью как быть?

заряжайте/разряжайте генератором тока

Если Вы про зависимость частоты генератора от ёмкости, то она линейная. (в отличие от LC)
Основные нелинейности приключатся от нестабильных уровней и насыщения на выходе ОУ. Если справитесь с этими бедами, то и истошник тока не потребуется.

Угу. Самое простейшее - брать ОС не с выхода ОУ, а после двустороннего стабилитронного ограничителя.

Это абсолютно так, но есть одна тонкость - если емкость менять на ходу (например, уменьшить, раздвинув пластины механического датчика), то напряжение на емкости подпрыгнет (без дополнительного тока). Т.е. на кривой пиле заряда появится не излом (изменение производной), но и разрыв (скачок) - это уже нелинейность. Вопрос, будет ли численно этот эффект значим.

Может быть будет хорошо, если поставить ОУ с выходом Rail-To-Rail (и лучше КМОП). Тоже очень неплохо (и даже рекомендуется), вместо ОУ поставить компаратор. Это может еще и быстродействие повысить. Только для компаратора придется поставить резистор с выхода на +пит. (если выход с открытым коллектором), номиналом в несколько раз меньше, чем остальные резисторы. Идеально поставить компаратор с КМОП выходом, тогда резистор будет не нужен.