Необходимо точно измерить напряжение: единицы вольт с погрешностью 15мкВ (хотя бы приблизиться к такой точности) и при этом подавлять ВЧ составляющие (постоянная времени приблизительно 1с). Для этих целей исп. инструментальный усилитель и 24-р диф. АЦП. Проблема в том, что RC-цепь с требуемой постоянной времени требует больших номиналов сопротивления и емкости, если подключить её ко входу инстр. усилителя (2 резистора 100к+ кондер 4.7u) то емкость дает ощутимую утечку, результаты измерения начинают плавать. Если емкость отпаять, то всё приходит в норму.

В этой связи я решил поставить фильтр за инструментальным усилителем и применить в нем схему умножителя емкости, собрав её на ОУ с низкими входными токами.

Проблема в том, что есть смещение, не постоянное, плавает +- 1мв, скачет от измерения к измерению +- 0.2мв. При этом, если отпаять R2 то смещение пропадает.
Сначала я грешил на токи утечки, но удосужившись ткнуться на выход OУ осциллографом обнаружил наводку 50Гц , небольшую, но вполне заметную на фоне 3В сигнала при цене деления 1В... Вот...

Господа, посоветуйте, что можно сделать в данной ситуации?

Можно поискать, откуда эта наводка берётся. Импедансы в Вашей схеме не большие, так что нужно иметь достаточно мощный источник наводки. Возможно, монтаж выполнен небрежно, питание плохое и т.п. Кроме того, стандартный путь - активный ФНЧ, где применив ОУ с малыми входными токами, можно увеличить номиналы резисторов за счёт снижения ёмкости конденсаторов.

Конденсатор нужно пленочный использовать. Хороший. А как зовут Ваш ИУ?
А зачем Вам вообще усилители, фильтры? Чем Ваш АЦП плох?
У Вас источник высокоомный?
И вообще... 15 микровольт на фоне 1.5 вольт - это 10 ppm будет. Вы видели хорошие цифровые вольтметры? Это такие большие ящики с экранами и прочими делами, которые еще нужно греть час для устаканивания дрейфа.
Вот возьмите нормальный элемент и пробуйте. Только осторожно - это не батарейка - от него много тока брать нельзя.
А фильтры входные... Вот 200 Ваших килоом умножить на 100000... это будет 0.02 ТОм. Вот предел для сопротивления Вашего конденсатора.
Это для 1.5 вольта входных. Чем больше, тем хуже.
У Вас плата мытая?

А зачем Вам вообще аналоговый фильтр. Аналоговый фильтр нужен с полосой ниже двух часто дискретизации, чтобы отрезать зеркальную составляющую. Кроме того, все современные медленные АЦП - это дельта-сигма и у них входной фильтр режет сигнал гораздо выше частоты дискретизации, так что требования к входному аналоговому фильтру гораздо ниже. А дальше совершенно не сложно в цифре сделать фильтр с любой постоянной времени. Он уже не будет приводить к утечкам и смещениям.

схема построена неправильно,
к выходному напряжению добавляется усиленная ошибка от напряжения смещения и шума ОУ

Я упрощенно изложил задачу... Вообще она заключается в том чтобы измерять ток, погрешность на 1мА должна быть 0.015мкА. Для поверки используется Agilent 3458A.

Приблизительную схему измерителя я нарисовал. На этапе отладки вместо сигнала с шунта на один из входов фильтра я подал 1в (с опоры через делитель и повторитель), на другой ноль. Убедился, что если демонтировать емкость, то показания не дрейфуют, с емкостью дрейфуют. Далее как я уже писал я решил переделать фильтр и перенести его за ИУ, а на вход ИУ просто подал напряжение с делителя. Плата мытая (до отмывки жидкой канифоли смещение было больше).



длительность АЦ-преобразования 187мс, результаты копятся и усредняются за 10с. Без аналогового фильтра результаты довольно сильно скакали (ток действительно меняется) и выходили за пределы требуемой точности. В теме цифровой фильтрации слаб, но учитывая довольно большие колебания тока у меня возникло интуитивное желание пофильтровать сигнал

2 Белый Дед
>схема построена неправильно
подумаю над вашим замечанием

Сообщение отредактировал Konrad - Dec 12 2012, 07:09

Так ёмкость какого типа?

Кстати, вот еще вопрос: какое напряжение питание у ИУ и какое усиление, плюс уровень синфазного напряжения на входе?

питание +-5в, синфазное 0в, емкость - керамика x7r

Что тут скажешь...
Зачем Вам ИУ, если нет синфазного, а выходное сопротивление шунта маленькое? Кроме того, Ваш ИУ имеет входные токи намного больше допустимых для Ваших резисторов. И АЦП в АДУКе хуже отдельно живущих АЦП. А стабильность Вашего опорного напряжения для АЦП какова?
Если Вы хотите измерять ток порядка 1 ма, то почему бы Вам не поставить шунт (можно с конденсатором) в обратную связь хорошего ОУ - сделать трансимпедансный усилитель?

тут, ведь в чем дело, давно это уже все разработано и воплощено в железе, долгое время не могли взяться за отладку... т.е. нужно выжать максимум из того что есть, желательно без особых переделок...

а ИУ имхо нужен хотя бы потому что шунт садится на ноль не непосредственно на плате а "где-то там" в другом модуле. Когда всё это разрабатывали сочли, что с помощью ИУ будет проще "отвязаться" от токовой цепи.
В общем-то я не спорю, что можно было сделать по другому, но это другая история... А меня интересует: как заставить работать мой умножитель емкости

Поразмыслил над тем, что написал Белый дед...

Да, действительно всё так...

Для следующих поколений (вдруг кто-нибудь встанет на те же грабли) выкладываю выкладку

А что у Вас с заземлением?
В свое время я использовал AC/DC у которого не было развязки и сети - между фазой и нейтралью две емкости по 100 пФ к средней точке между ними подключалась выходная земля. Такие надо подключать к заземляющему проводнику, иначе попрет сеть
Вы подключаете емкость и наводка через нее прет на вход ОУ.
получится примерно в 500 раз меньше 110В - 0.5 В или около этого

Чтобы не морочиться с токами утечки и не городить умножитель емкости, поставьте керамический или пленочный кондюк, ну можно еще до каких-то пределов увеличить сопротивления входных резисторов на дифференциальном входе, чтобы уменьшить емкость конденсатора.

От профессоров слова "кондюк" ещё не приходилось слышать...