А Вы вот это:
учитывали?

И если да, то чему была равна дисперсия "высокочастотного шума" в Вашем сигнале?

Всё по нулям, естественно — в точности как и написано.

Ясно. Почему-то не получалось запуститься с LTC6244, поменял на AD8551, схема запустилась...
Правильно ли я понял, что на выходе U5 (по Вашей схеме) амплитуда сигнала может изменяться в диапазоне от 1,65 до 3,3 В (для Rail-to-Rail ОУ)?
Это и будет рабочим диапазоном?


Не могли бы Вы пояснить, что значит прерываться? Для чего: оцифровки сигнала?
И что такое "по слегка отфильтрованному"? Где подразумевалось фильтровать сигнал?

Нет, все ОУ выдают полный размах питания.

Схема настроена R11 на приведение вершины синуса 10 В к уровню 1,65 В на выходе U4.

ЦАП V5 подстраивает этот сдвиг в отношении R9/R10=1:10, т.е. в диапазоне ±165 мВ, однако, исходя из недавно поступившей информации, Ваши первоначальные "около 10 В" конкретно выразились в ±1,5 В, следовательно, вес ЦАП'а V5 требуется увеличить примерно на порядок, т.е. уменьшить R10 до 100 кОм, а диапазон подстройки, соответственно, теперь будет ±1,65 В. Также пропорционально снижаются и требования к точности основного веса сумматора, т.е. R11 может быть 20 кОм, или типа того.


Естественно. Если U6 достаточно быстродействующий для того, чтобы успевать отрабатывать ВЧ-составляющие сигнала, то если взять (компаратором, само собой) сигнал прерывания непосредственно с него, то их получится несколько, и не тогда, когда требуется, т.е. заведомо после окончательного заряда C2 до реальной амплитуды, а раньше, поэтому между ним и компаратором и необходим небольшой фильтр.

И насчёт вышеупомянутых возражений участников, что в схеме не отражены Ваши опасения насчёт этих ВЧ-составляющих — соответствующий ФНЧ требуемого порядка можно воткнуть между U4 и U5.

От U6, как следует из теории ПД, требуется устойчивость работы на ёмкость, т.е. он из категории буферов.

Итого, зашли в прерывание, оцифровали, затем ножкой МК немного разрядили C2, после чего пересчитали текущий средний уровень и с наименьшей ошибкой вернули его к нулю, соответствующе подкрутив ЦАП.

И есть еще опасения на счет выходного сопротивления источника сигнала.

То есть, если оно и в самом деле равно 500 Ом с абсолютной точностью: 10⁺⁵ * 3*10^-5 = 3 Ома, то проблем нет.

А если оно зависит от температуры, напряжения и "чего-то там еще", и его точность ограничена обычными 5%, то входного сопротивления ФНЧ равного 100 кОм может и не хватить..

Все эти проблемы, КМК, решены в АЦП со встроенным AFE: ADS8681.

Для чего не хватить? Вход схемы — фактически делитель 100/100,5=99,5%, достаточно просто учесть это в расчётах. И этот вход является входом не ФНЧ, а повторителя, с соответствующим типовым выходным сопротивлением гораздо менее ома — вот к нему и подключён ФНЧ, если он требуется.

Насчёт ADS8681, и персонального МК ему в обслугу,— за такие деньги, вышепредложенную схему на ПД вполне можно собрать с полдесятка экземпляров.

Я вот о чем..

Для двух разных значений выходного сопротивления источника сигнала, равных, скажем, 500 и 525 Ом соответственно, получим два разных коэффициента деления делителя:

K1 = 100/100,5
K2 = 100/100,525

Для входного напряжения, равного 10 Вольт это дает:

U1 = 10В*K1 = 10В*100/100,5
U2 = 10В*K2 = 10В*100/100,525

Разница этих двух напряжений, позволяет оценить точность измерения напряжения схемой:

ΔU = U1 - U2 = 1000/100,5 - 1000/100,525 = 2,47 мВ.

Меж тем, ТС хочет измерять напряжение с точностью 0,3 мВ, что в 8 раз меньше ошибки, связанной с дрейфом выходного сопротивления источника сигнала, равного 500±5%.

Если бы автору нужна была такая точность, я бы предложил немного посложнее схему, но ему всего лишь требуется такое разрешение.

Собрал такую схему с ПД:


Q1 - для разряда емкости.

Возник вопрос:
- когда входной сигнал схемы амплитудой 10,1 В, то пиковый детектор отрабатывает хорошо:


- когда входной сигнал амплитудой 10 В, то ПД промахивается:


Чем обусловлен данный факт? Неправильным выбором ОУ для ПД? Емкость варьировал от 1 до 100 нФ, не помогло.

Это не входной ли ток U4 затягивает его вверх?

Естественно. На выходе усилителя сигнал порядка 1 В/мкс, но ОУ должен быть не только достаточно быстродействующим, но и быстро восстанавливаться из насыщения, и способным работать на существенную ёмкость. Например, AD8551 однозначно отпадает, потому что по паспорту выходит из насыщения 300 мкс. Кроме того, данный параметр производители указывают достаточно редко.

Поскольку измерения в задаче относительные, и если хватает ФНЧ первого порядка, т.е. интегратора, схему можно весьма упростить, применив в каждом полупериоде единственный ОУ в качестве и сумматора, и усилителя, и с нагрузкой на пассивный ПД (R19 и R20 добавлены лишь для демонстрации работы):

Относительные только в том смысле, что важен диапазон изменения амплитуд сигналов и неважно их абсолютное значение. Правда, работать придется в этом диапазоне и линейность важна.
А насколько важно измерять оба полупериода сигнала? Может ограничиться одним? При этом схема уменьшится вполовину. По моим данным, сигнал симметричен относительно нуля (за исключением выбросов и шумов).

Реализовал на макете вариант посложнее (сделал пока только для положительной полуволны, питание схемы 5 В):



В итоге на выходе U1B получил следующие результаты (для полного диапазона изменения входного сигнала):





настройки осциллографа: 1В/дел, 100 мкс/дел.

При этом на выходе U2B получил следующее:





На первый взгляд результат радует: диапазон изменения амплитуды выходного сигнала составил около 1 В, хотя есть небольшой разброс амплитуд.
Теперь вопрос заключается в том, как правильно оцифровать и не потерять полезный сигнал? Нужно ли фильтровать сигнал? Раз уж ПД реализован, то хочется оцифровывать достаточно простой 12-битной АЦП (например, встроенной в STM32). Только как правильно обращаться с этим ПД? Ранее упоминалось про сброс ПД. Как реализовать этот сброс в железе, я представляю. Но каждый ли период его сбрасывать? Как определить время сброса (как сделать синхронизацию)? Или не усложнять и сбрасывать ПД раз в несколько периодов и неважно в какой момент? Например, сбрасывать ПД раз в 1 мс (при периоде 333,3 мкс), измерять раз 10 постоянный уровень и усреднять результат?

По окончании данного сигнала зайти в прерывание, оцифровать, сбросить и подкрутить смещение.

Дело в том, что в реализованном варианте схемы ПД близок по амплитуде к сигналу усилителя (хотелось, чтобы конденсатор заряжался до уровня верхушки синуса) и срабатывания компаратора будут ложные (или вообще не будет срабатывания):




Все же можно еще раз, каков критерий подкрутки смещения? Что изменится, если его не крутить?