Здравствуйте.

Если 2 провода находятся близко друг к другу и на одном из них возникает импульс амплитудой 5А, то на втором будут наводки?

Как их рассчитать и можно ли этого как то избежать не разнося провода на расстояние?


На самом деле это не провода, а щупы и их не 2, а 4. Через 2 щупа течёт ток известной величины через образец, другие 2 измеряют падения напряжение на образце и в эти 2 щупа ток не затекает, если только пА.

Все 4 щупа расположены параллельно друг другу, на расстоянии примерно 1мм и закреплены на жёсткой головке.

Наводки на щупах которые мериют падение напряжение, я думаю, будут? А как их рассчитать и может быть устранить их можно? Или уменьшить?

Сообщение отредактировал Нортон - Dec 22 2011, 10:21

Mentor Hyperlynx может такое рассчитывать.

Как избежать:
1 Разнести провода на разные слои платы, поместив между ними земляной слой. То есть разносим по вертикали.

2 Поместить между проводами третий провод, подключенный к земле, желательно с переходными отверстиями.

3. Ограничить скорость нарастания напряжения на проводе-агрессоре, помеха уменьшится.

4. Найти толковую книжку по SI (Signal Integrity) и читать, читать, читать....


Удачи!

Наводки будут обязательно. Если на проводе возникает импульс напряжения... Если проводник не включен в электрическую цепь (ток не течет), он работает как излучающая антенна, а второй, соответственно, как приемная антенна. Дальше радиотехника (длина волны, согласование антенн и т.д.) Если в проводнике течет ток, то расчеты следует проводить исходя из взаимной индуктивности двух проводников. Наверное так.
Избежать помех нельзя, против физики не попрешь. От них можно в той или иной степени защититься.

Ток течёт - причём достаточно большой - 5А.

Там суть такова - это не провода как таковые, а просто 2 иглообразных щупа, даже не 2, а 4. Все 4 щупа должны представлять собой головку измерительного прибора и закреплены они жёстко на расстоянии примерно 1мм друг от друга. По 2-м из них пропускается импульс напряжения(тока) через измеряемый образец. 2 другие щупа снимают падение напряжения на образце - и при чём через эти 2 щупа ток практически не течёт - ну может пА(это чтобы ошибки в измерении падения напряжения не было). Это так называемый четырёхпроводный способ измерения электросопротивления.

У меня такое ощущение что наводки на те 2 щупа через которые ток не течёт будут от тех 2 щупов через которые 5А.

Там в самом начале я наверное не правильно написал, что напряжение 5В.






У меня не проводники на печатной плате, а именно провода - ну или щупы, расположенные близко друг к другу. Хотя, конечно наводки будут такого же типа, что и на печатной плате.

Если ток постоянный, то для наводок от протекающего тока нет причины. И, тем не менее, лучше токовые и потенциальные провода разнести в пространстве. А с помехами, наведенными радиочастоными полями, бороться фильтрами дифференциальных/синфазных помех на входе измерительного устройства.

Пугающая Вас наводка будет замыкаться через образец - ведь между иголками он шунтирует наводку...
Будет кратковременная "магнитная часть". Ее можно оценить замыкая потенциальные иголки рядом с образцом - без касания. Измерения должны проводиться после ее "умирания", - когда ток установится. Если сопротивление образца большое, то можно сделать экраны на измерительные иголки. Потенциал экранов поддерживать повторителями на ОУ. Но это уже второй или третий порядок.

Ток не постоянный, а импульс с постоянной амплитудой и длительностью порядка 5мс.

Разнести щупы к большому сожалению не могу, теряется разрешение измерения.

А эти наводки от этого импульса тока будут синфазны к измерительным щупам? И как их хотя бы примерно прикинуть?

Просто если эти наводки синфазны, то можно использовать инструментальный усилитель и подавить их? или нет?



Можно поподробнее об этом.

Просто я не очень хорошо в электродинамике разбираюсь.

ЭМ наводка будет шунтироваться через образец - ЭДС наведётся в обоих измерительных щупах, но так как ток не течёт в по этим щупам, то весь ток вызванный этими ЭДС потекёт через образец - это вы имели в виду?

А ЭДС наведётся в обоих щупах - отличная друг от друга?

Ток у меня в импульсе, а не постоянный - импульс 5А.

Если более точно, импульс представляет собой резкий скачок до 5А, и последующее разряжение по экспоненте - в общем кондёр, исппользую для этого. Ток я могу определить, это сейчас не суть дела.

Вот этот импульс, создаст помехи?

И ещё - сопротивление образца маленькое - поэтому и ток такой большой.

Сообщение отредактировал Нортон - Dec 22 2011, 11:51

Второе обстоятельство помогает в борьбе с первым.
А почему Вы так просто разряжаете конденсатор? Как Вы потом будете измерять то, что собираетесь? Интегрировать оба сигнала, а потом делить?
Можно же поставить стабилизатор. Импульсный.

Там будет стоять токоограничивающий резистор, ограничивающий ток в 5А. А поскольку измеряемое сопротивление будет во много-много раз меньше токоограничивающего, то ток практически меняться не будет.

Для того что-бы измерить этот ток, будет использоваться эталонный резистор, то-же много меньше токоограничивающего. Падение на эталонном и измеряемом сопротивлении будет оцифровываться одновременно - ну всё просто высчитывается.

Так, получается эта помеха, если я правильно понял ваши объяснения, будет создавать дополнительный ток через измеряемый образец?

Сообщение отредактировал Нортон - Dec 22 2011, 12:00

Как это? Ток будет спадать по экспоненте. Это, по Вашему мнению, практически, константа? Даже при временах много меньше постоянной времени будет линейная зависимость от времени. Поставьте ОУ и транзистор, который будет держать постоянное напряжение какое-то время - пока емкость не разрядится. Будет лучше ведь? И в любом случае... ток не будет постоянным - контакты, нагрев образца и т.п.
А поняли Вы меня неправильно. Откуда дополнительный ток?

Постоянная времени экспоненты 5мс примерно, ничего не мешает за пару микросекунд оцифровать напряжение одновременно с эталонного и измеряемого сопротивления.

ЭМ наводка будет шунтироваться через образец - как я понял, это значит, что из-за наводки, возникнет ЭДС, которое вызывает дополнительный ток через образец?

ЭМ наводка будет шунтироваться через образец - объясните поподробнее.

Какой Вы быстрый... А с какой точностью? Флаг Вам в руки тогда. Шунт у Вас с какой индуктивностью? Провода... емкости разные.
Усилители с какой полосой? Какое у них время установления до нужной Вам точности?

Тока не будет - у Вас же высокоомные потенциальные выводы.
Наводка между двумя крайними электродами будет шунтироваться образцом.

Тут наверное нужна схема.
Кондёр - возьмём 4700мкФ.
Сначала полевик закрыт и кондёр заряжается. После чего полевик открывается о кондёр разряжается через токоограничивающее, эталонное и измеряемое сопротивление.

Кондёр я собираюсь заряжать до 5В(максимум что выдаст USB - я подразумеваю такое питание). Токоограничивающий резистор 1 Ом. Измеряемые сопротивления до 1мОм, с шагом там видно будет. Эталонный резистор например 5 мОм или 10 мОм.

Итак у нас возник скачок тока в 5А. Если посмотреть спектр сигнала - ну скачок + дальнейшая разрядка с постоянной времени t=4700мкс. То практически вся энергетическая часть будет лежать в диапазоне от 0 до 1кГц. Да если ограничить спектр 1кГц, то резкого скачка мы и не увидим - увидим постепенное нарастание. Но даже оно позволит получить хороший ток в импульсе.

Для усиления падения напряжения на измеряемом сопротивлении я хочу выбрать AD627, который при усилении примерно в 300 раз даёт полосу пропускания примерно 1кГц. Достаточно малая ПП уменьшит собственные шумы усилителя.

Для измерения падения на эталонном резисторе можно выбрать тоже какой-нибудь малошумящий усилитель. И как я всё предполагаю поставить фильтр на его входе - ограничить ПП до 1кГц.


Существуют АЦП с возможностью мерить по 2 каналам одновременно и обеспечивающие быстродействие до 1MPSM. За эту 1 мкс конденсатор разрядится на очень маленькую величину, которая в итоговый результат не внесёт изменений.
И вот как только этот скачок, который уже не скачок а плавное нарастание нарастёт до своего пика мы и начинаем кучу своих измерений. Потом вычисляем для каждых измерений измеряемое сопротивление и усредняем результаты.

Какую точность я хочу получить - приемлемую.

Провода... ёмкости разные - это вы имеете в виду что провода которые обладают своей ёмкостью и из-за этого у меня будут различаться сигналы на 2 каналах АЦП - этого я не учёл, но я не думаю что у них такая большая ёмкость. Вообще, они обладают ёмкостью?

Шунт у Вас с какой индуктивностью? - объясните данный вопрос.
Шунт чего?

Не получится чисто активный делитель для таких времен. Я так думаю. Попробуйте. Но какой смысл открывать транзистор полностью, когда можно это сделать аккуратно, поддерживая напряжение (4 или 3 вольта будут долго стоять ) или даже ток, используя обратную связь с шунта, и не связываться с высокочастотными АЦП. Вы собираетесь чем-то с двух каналов собирать каждую микросекунду?

Не шунт, а шут... Гороха...

Спецификация USB ограничивает ток на уровне 500 миллиампер (0.5 А).
Как и емкость конденсатора по цепи питания - 10 микрофарад.
Ах да, USB-3 даже 0.9 А.

А ничего, что даже гипотетически предполагаемые 5 ампер будут только в начале зарядки?
По мере заряда конденсатора ток при данной схеме построения цепи (резистор 1 Ом) будет падать.

Топикстартеру неплохо бы подучиться, если работает. Ну или в армию, если учится...

Ага, вижу схему. Беру свои слова обратно.