Народ поделитесь мнениями!

Работаю с процессором STM32F103C8C4, основная задача устройство измерение действующего значения сетевого напряжения. Перед входом АЦП стоит аналоговая схема, которая поднимает «синусоидальный» сигнал сети, снятый с делителя, ровно на середину рабочего диапазона АЦП (беру с ИОН REF196). В итоге на вход АЦП поступает сигнал с постоянной составляющей 1,65 В и размахом синусоиды от 0,15 В до 3,15 В, частой 50 Гц. Для питания АЦП использую внешний ИОН, все резистивные делители и ОУ во входном каскаде относятся к классу прецизионных.

В массив размерностью 1000 значений, с периодом 100 мкс записываются данные из регистра ADC1->DR (ADC_sample[index_adc]= (ADC1->DR)). После заполнения массива на него накладывается оконная функция и вычисляется действующие значение методом прямой дискретизации. Измеренное значение RMS калибрую для 0 В и максимального измеряемого значения.

Для оценки точности использую AC Power Meter GPM-8212 (класс точность 0,1%. Для поверки беру 10 точек, в результате измерения переменного сигнала наблюдаю нелинейность, максимальное отклонение в середине диапазона составляет 3,5%. А хотелось бы убраться в 0,5%, т.е в 5-раз хуже чем AC Meter.

Провожу аналогичный эксперимент только по измерению постоянного напряжения с прецизионного источника. Калибруясь заново провожу поверку по 10 точкам, в результате класс точности на всём диапазоне не превышает 0,25%.

Теперь собственно сам вопрос.
С аналоговой электроникой по серьёзному работаю недавно. Хотелось бы получить совет, каким образом можно повысить точность при измерение переменного сигнала? В чём может быть загвоздка в моём случаи? И как можно поробовать её решить?

Для начала надо проверить, что вход АЦП подключен к достаточно низкоомному источнику сигнала, чтобы входная ёмкость успевала заряжаться за время выборки. Кстати, время выборки АЦП регулируется.

И второе - а частоты дискретизации достаточно для получения обозначенной точности?

В программе АЦП настроена с максимальным временем преобразования ( ADC1->SMPR2 = 0x001C0000; // set sample time channel-6 (111: 239.5 cycles)). Измеряемый входного сигнал с периодом 0,02 с оцифровывается с периодом дискретизации 0,000100 с (1 : 200). Значения массива накапливаются 5 периодов измеряемого сигнала.

Сообщение отредактировал DrZLO - Oct 10 2011, 12:57

а ровно ли?

DrZLO
Тогда надо проверить импеданс источника сигнала для АЦП, его АЧХ, а также, как вариант, найти ошибку в коде при округлении/вычислении результата Да, по опыту - после фильтра может требоваться умножение результата на коэффициент, но вот такой нелинейности не было, хоть и калибровался по двум - в начале (офсет) и в конце диапазона (масштабный коэффициент). Надо искать причину. Если будет совсем гореть, то крайний случай - корректирующую функцию вводить.

А про выходное сопротивление источника сигнала - ни слова.
Также можно неправильно настроить тактовую частоту АЦП. Ну и ещё в куче других мест можно ошибиться.

Вход АЦП подключён через RC-фильтр к выходу операционного усилителя, следовательно выходное сопротивление достаточно маленькое.



точно на середину (1,65 В), заводится с внешнего ИОН через делитель, на прецезионных резисторах. Могу привести схему...

так ИОНы разные у АЦП и аналоговой схемы? наверное надо к одному привязываться

Приведите.

ИОН один и тот же используется для питания АЦП и поднятия сигнала (на схеме это VDDA)

При наличии высокочастотного шума в сети первый ОУ может упираться по скорости нарастания сигнала на выходе. На всякий случай нужно влепить ёмкость на входе.
Не показаны номиналы R10, C2. Интересно всё-таки.

А есть ли какая нибудь методика для расчёта точности оцифровки от частоты дискретизации, а то я пока иду эксперементальным путём

Теоретически при наличии фильтра высоких частот перед АЦП достаточно 2-х точек (или чуть больше) на период (для максимальной частоты в сигнале). Если я правильно помню.

а развязка по постоянке входного сигнала есть?