Совсем запутался... Поправьте меня если я не прав.. В книге Хоровиц и Хилл "Искусство схемотехники" пишется "Несколько лучше стабильность LC-генератора - порядка 0,01 % в течение разумного промежутка времени". Предположим что разумный промежуток времени это 10 секунд. Стабильность частоты есть отношение величины ухода частоты к её первоначальному значению. Пусть первоначальное значение частоты составляет 10 МГц, тогда величина ухода частоты составит 10 МГц * 0,0001 = 1 кГц. Значит частота несущей будет находится в диапазоне от 9,999 МГц до 10,001 МГц, т.е. она будет "плавать" в этом диапазоне частот? И если изменение емкости даст такую девиацию частоты которая будет меньше 1 кГц, то мы не сможем её различить?

Сможете. Для этого надо:
Нормальная катушка на керамике с добротностью хотя бы 300+
Хороший стабильный источник питания
Хорошая развязка, желательно общая база или общий затвор
Нормальная схема генератора. Здесь широкий выбор, но есть куча грабель в стабилизации амплитуды. Все-таки желателен ограничитель, отдельный от активного компонента. И схема типа Клаппа или Вакара.
ВЧ транзистор и питание повыше, Вольт 12-15, чтобы изменение параметров транзистора было никаким, по сравнению с остальными элементами схемы.
Засунуть генератор в пенопласт и заэкранировать большой коробкой.
Подождать минут 40 - час, пока устаканятся все режимы
Может что-то получится.
А потом глянуть на что-нибудь типа http://www.analog.com/en/analog-to-digital...ts/product.html или http://www.rlc-esr.ru/index.php?option=com...9&Itemid=82 и подумать - нафига этот генератор нужен.

Сообщение отредактировал ledum - May 27 2013, 09:49

О. есть время, наконец.
10 секунд - да, это то время, где можно рассчитывать на 0.01% при аккуратном изготовлении генератора без экзотических материалов. И даже лучше.
Но узел нужно термоизолировать и подождать выбега минут 40-60.

Вообще-то при таких малых емкостях датчика можно посмотреть на два кварцевых генератора. Не очень уверен в абсолютных величинах, но частоту кварца можно емкостью немного менять и какова там разность частот получится оценить бы.

Давайте прикинем. ТС дал достаточно вроде данных. Смотрим приложение.
Для изменения частоты на 1кГц на 10МГц при изменении емкости на 0.16пФ имеем у него конденсатор на 800.12пФ, индуктивность 316нГн. Проверим - вроде правильно 10.000000 и 10.001000.
Берем типичный базарный кварц 10МГц (недавно обмерял) с эквивалентной индуктивностью схемы замещения lq=20мГн, емкостью cq=12.665... фемтоФарад. Пусть у нас будет схема на последовательном резонансе. Добавим 800.12пФ, потом, допустим, 800.28 - на 0.16пФ больше. частота будет в районе 10 000 079Гц. Изменение составит 0.016Гц. Надо иметь частотомер с точностью 11 цифр за секунду - какой-нибудь интерполирующий. Но. Генератор наш тоже должен быть неслабым - давать стабильность не хуже минус 10степени за время измерения. Боюсь, что это только навороченный термостат с такой же навороченной схемой.

А почему ТС не рассматривает мостовые схемы. Раньше я думала, что мостовые схемы имеют много достоинств.
Мост + синхронный детектор?

Т.е. в идеале минимальное изменение емкости которое можно будет зарегистрировать будет ограничиваться стабильностью LC-генератора? Рекомендуемые приборы хороши но мне нужно что бы время преобразования было меньше 1 мс.


Как раз мостовую схему и рассматриваю, но без СД Мне нужно понять насколько мостовая схема будет лучше чем гетерогенная... Поэтому и спрашиваю про стабильность, поскольку как мне видится основное ограничение по разрешающей способности идет именно от стабильности частоты несущей.

А можно по подробней про схему "Мост+синхронный детектор"?

тогда "долговременная стабильность" Вам не поможет, какая хорошая она ни была бы , основную угловую погрешность на таких малых интервалах времени будет определять фазовый шум.
др .словами - см картинку ( по вертикали среднеквадратическая ошибка частоты, по горизонтали - время (через логарифм) , короткие интервалы в самой левой части)
такая же примерно картинка и для простейшего LC генератора должна иметь место, только смещенная влево на оси времен.

Тут надо многое учитывать... Так вот сразу не скажешь. Если можно все элементы моста компактно расположить вместе с предусилителем, тогда лучше. А мостовая схема - это просто мостовая схема. Во второй части моста могут быть резисторы (хорошие). Разбаланс моста усиливается и синхронно выпрямляется, например, аналоговым умножителем. Усредняется таким образом. Достоинство в том, что при измерении малых отклонений емкости напряжение и частота возбуждения мало влияют. Можно автокомпенсацию приделать с обратной связью, если есть управляемая емкость (конденсатор). Проблемы могут быть в неопределенности емкости предусилителя.

Вы немного ошиблись, реальную ёмкость датчика автор ни разу не назвал, и этот 1 кГц суть продолжающееся потаптывание вокруг всё тех же 0,01% из "большинства литературы".

Само собой, не назвал, но чтобы прикинуть на пальцах возможность применения кварца было сделано некое предположение. Полагаю более-менее адекватное. Которое у ТС особых возражений не вызвало. И куча цифр после запятой в вычислениях ничего не значат - просто так удобнее контролировать ход вычислений. Здесь больше проблем то 10с, то 1мс. 1мс практически сделала невозможным использования обычных кварцев.
А что касается "большинства литературы" в виде ХиХ, то мне пришлось сидеть за нормальными несинтезаторными КВ приемниками с уходом под десяток Герц за полчаса на 10МГц. Т.е при определенной степени знаний везения кое-что может получиться. Если решить вопрос с некоторыми неопределенностями, в том числе и в метрологии

Сообщение отредактировал ledum - May 27 2013, 16:57

А не проще будет измерять емкость копеечными микросхемами, которые для этого и предназначены?
http://www.analog.com/ru/analog-to-digital...ital_Converters

Что бы развеять разногласия
емкость датчика 30 пФ
диапазон изменения 0,16 пФ

Что касается времени, то
10 секунд - это время эксперимента
1 мс - время преобразования

Я бы все-таки использовал, то что использовали мы - балансируемый мостик (симметрирующие трансы подачи и съема сигнала делали с объемным витком - для уменьшения влияния паразитных емкостей), ~10МГц и синхронный детектор. Так изменение и именно емкости, а не неизвестно чего, проще всего померять. Или Вы уверены, что у Вас идеальный конденсатор без активной составляющей? Хотя, возможно, Вы силой мысли можете разделить активную и реактивную составляющие - тогда синхронник Вам не нужен.
С методом частотомера Вы сразу попадаете на интерполятор - иначе за 1мс, скажем, на 10МГц ничего путного не намеряете. Мы пробовали в начале 80-х интерполятор Ч3-64 - уровень половой активности нильских крокодилов, показанный им, был явно точнее и устойчивее, чем циферки после 1/Тизм. Может они потом что-то доработали - это был один из первых, но после этого у меня настороженный взгляд на наши интерполирующие частотомеры.

Сообщение отредактировал ledum - May 28 2013, 07:26

Сдается мне что конденсатор в датчике все таки не идеальный... Мне не совсем понятно как при помощи синхронного детектора можно выделить только реактивную составляющую сигнала. Поясните пожалуйста.
Простите за невежество, что означает фраза "С методом частотомера Вы сразу попадаете на интерполятор"?

Речь идет о том, что Вам придется измерять не целое число периодов, а дробное...
Вы бы лучше подробнее описали, что именно, и где Вы хотите измерить.
Вот еще один метод работы с мостом -
http://rsi.aip.org/resource/1/rsinak/v84/i3/p036109_s1