Усиление напряжения с высокоимпедансной точки Опции

[norsen]

Господа, у меня такая проблема: нужно усиливать (или повторять) сигнал с высокоимпедансной точки (средняя точка делителя из 2 емкостей, емкости порядка 10 пФ). Соответственно нужен усилитель или буфер с очень высоким входным сопротивлением и с очень малой входной емкостью, т.к. ошибка (по сравнению с работой емкостного делителя без усилителя) должна быть порядка 10E-5. Может ли кто-нибудь посоветовать такой усилитель или идею по его реализации?

[HardJoker]

Господа, у меня такая проблема: нужно усиливать (или повторять) сигнал с высокоимпедансной точки (средняя точка делителя из 2 емкостей, емкости порядка 10 пФ). Соответственно нужен усилитель или буфер с очень высоким входным сопротивлением и с очень малой входной емкостью, т.к. ошибка (по сравнению с работой емкостного делителя без усилителя) должна быть порядка 10E-5. Может ли кто-нибудь посоветовать такой усилитель или идею по его реализации?

Какой диапазон частот и уровень сигнала? Судя по постановке вопроса, ОУ с входной емкостью 1...2pF и корррекцией делителя (решение в лоб) уже рассматривалось. В DS у Аналога были рекомендации по уменьшению Cвх за счет (П)ОС.

[norsen]

Какой диапазон частот и уровень сигнала? Судя по постановке вопроса, ОУ с входной емкостью 1...2pF и корррекцией делителя (решение в лоб) уже рассматривалось. В DS у Аналога были рекомендации по уменьшению Cвх за счет (П)ОС.
[/quote]

Частоты - единицы кГц. Амплитуда сигнала 1 В. Коррекция делителя не подходит - дело в том, что схема измерительная (как раз значения емкостей делителя и меряются), и нужны высокие точности (хотя бы 0.1%, а в идеале еще лучше), а входная емкость ОУ имхо не может быть померяна с такой точностью, кроме того, она, наверно, от температуры здорово плывет. Насчет рекомендаций AD почитаю, спасибо, однако, наверно, сложно скомпенсировать так, чтобы не плавало от температуры :-(.

[Stanislav]

Частоты - единицы кГц. Амплитуда сигнала 1 В. Коррекция делителя не подходит - дело в том, что схема измерительная (как раз значения емкостей делителя и меряются), и нужны высокие точности (хотя бы 0.1%, а в идеале еще лучше), а входная емкость ОУ имхо не может быть померяна с такой точностью, кроме того, она, наверно, от температуры здорово плывет. Насчет рекомендаций AD почитаю, спасибо, однако, наверно, сложно скомпенсировать так, чтобы не плавало от температуры :-(.

А усилитель заряда Вам не подойдёт?
Входна ёмкость ОУ от температуры зависит мало. Поэтому, можно ожидать хорошей стабильности к-та преобразования по отношению к этому параметру.
А вообще, без калибровки обойтись вряд ли удастся, поэтому входную ёмкость ОУ измерять не обязательно.

Сообщение отредактировал Stanislav - Aug 25 2006, 13:10

[Electrovoicer]

судя по всему, измеритель перемещения... может иначе подойти к задаче? взять AD7745 и... хотя это догадки. расскажите подробнее о задаче, может что-то придумается... потому как измерять в лоб отношение таких емкостей - дело тонкое. может дорого встать

[HardJoker]

[quote name='norsen' date='Aug 25 2006, 15:24' post='147877']
Какой диапазон частот и уровень сигнала? Судя по постановке вопроса, ОУ с входной емкостью 1...2pF и корррекцией делителя (решение в лоб) уже рассматривалось. В DS у Аналога были рекомендации по уменьшению Cвх за счет (П)ОС.
[/quote]

Частоты - единицы кГц. Амплитуда сигнала 1 В. Коррекция делителя не подходит - дело в том, что схема измерительная (как раз значения емкостей делителя и меряются), и нужны высокие точности (хотя бы 0.1%, а в идеале еще лучше), а входная емкость ОУ имхо не может быть померяна с такой точностью, кроме того, она, наверно, от температуры здорово плывет. Насчет рекомендаций AD почитаю, спасибо, однако, наверно, сложно скомпенсировать так, чтобы не плавало от температуры :-(.
[/quote]

Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах. Давным-давно в журнале "Радио" видел схему выносного щупа (для осциллографа) с нулевой входной емкостью на полевике. Поэтому был вопрос про частоты и амплитуду. Если найду концы, сообщу обязательно. Похоже усилитель заряда совет лучший.

[Stanislav]

Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.

Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.

Сообщение отредактировал Stanislav - Aug 25 2006, 14:56

[SasaTheProgramme...]

Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.

Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.

Десять пикофарад при частотах порядка единиц килогерц это ~1/(6*1e-11*1*e+3)~=1.5e+8 Ом. Даже установка режима входного каскада по постоянному току будет представлять собой проблему. Я бы попытался взять высокоомный ОУ с хорошим запасом по быстродействию, например, СА3140 и включить его как повторитель. Прямой вход подключить к резисторному делителю через высокоомный резистор, делитель запитать от питания ОУ. Последнее, в свою очередь, сделать следящим. Может быть и заработает...

[HardJoker]

[quote name='Stanislav' post='147953' date='Aug 25 2006, 18:56']
[quote name='HardJoker' post='147949' date='Aug 25 2006, 18:47']Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.[/quote]Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.
[/quote]


Да, согласен, специально оговорил случай именно БП каскада - пара транзюков в микрорежиме. ОУ с БП вообще не пройдет по Iвх.

[quote name='HardJoker' post='147994' date='Aug 25 2006, 21:19']
[quote name='Stanislav' post='147953' date='Aug 25 2006, 18:56']
[quote name='HardJoker' post='147949' date='Aug 25 2006, 18:47']Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.[/quote]Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.
[/quote]


Да, согласен, специально оговорил случай именно БП каскада - пара транзюков в микрорежиме. ОУ с БП вообще не пройдет по Iвх.

Кстати, весьма полезно всю конструкцию прогнать в PSpice :-)))

[quote name='SasaTheProgrammer' post='147987' date='Aug 25 2006, 20:51']
[quote name='Stanislav' post='147953' date='Aug 25 2006, 16:56']
[quote name='HardJoker' post='147949' date='Aug 25 2006, 18:47']Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.[/quote]Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.
[/quote]
Десять пикофарад при частотах порядка единиц килогерц это ~1/(6*1e-11*1*e+3)~=1.5e+8 Ом. Даже установка режима входного каскада по постоянному току будет представлять собой проблему. Я бы попытался взять высокоомный ОУ с хорошим запасом по быстродействию, например, СА3140 и включить его как повторитель. Прямой вход подключить к резисторному делителю через высокоомный резистор, делитель запитать от питания ОУ. Последнее, в свою очередь, сделать следящим. Может быть и заработает...
[/quote]

Дифф.каскад с ГСТ и последовательной ОС в цепях эмитеров, Ku +10..14dB. Никуда рабочая точка не денется.

Сообщение отредактировал HardJoker - Aug 25 2006, 17:22

[HardJoker]

[quote name='HardJoker' date='Aug 25 2006, 21:25' post='147994']
[quote name='Stanislav' post='147953' date='Aug 25 2006, 18:56']
[quote name='HardJoker' post='147949' date='Aug 25 2006, 18:47']Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.[/quote]Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.
[/quote]


Да, согласен, специально оговорил случай именно БП каскада - пара транзюков в микрорежиме. ОУ с БП вообще не пройдет по Iвх.

[quote name='HardJoker' post='147994' date='Aug 25 2006, 21:19']
[quote name='Stanislav' post='147953' date='Aug 25 2006, 18:56']
[quote name='HardJoker' post='147949' date='Aug 25 2006, 18:47']Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.[/quote]Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.
[/quote]


Да, согласен, специально оговорил случай именно БП каскада - пара транзюков в микрорежиме. ОУ с БП вообще не пройдет по Iвх.

Кстати, весьма полезно всю конструкцию прогнать в PSpice :-)))

[quote name='SasaTheProgrammer' post='147987' date='Aug 25 2006, 20:51']
[quote name='Stanislav' post='147953' date='Aug 25 2006, 16:56']
[quote name='HardJoker' post='147949' date='Aug 25 2006, 18:47']Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.[/quote]Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.
[/quote]
Десять пикофарад при частотах порядка единиц килогерц это ~1/(6*1e-11*1*e+3)~=1.5e+8 Ом. Даже установка режима входного каскада по постоянному току будет представлять собой проблему. Я бы попытался взять высокоомный ОУ с хорошим запасом по быстродействию, например, СА3140 и включить его как повторитель. Прямой вход подключить к резисторному делителю через высокоомный резистор, делитель запитать от питания ОУ. Последнее, в свою очередь, сделать следящим. Может быть и заработает...
[/quote]

Дифф.каскад с ГСТ и последовательной ОС в цепях эмитеров, Ku +10..14dB. Никуда рабочая точка не денется.
[/quote]

Возможен вариант построение измерительной схемы с компенсацией (нейтрализацией) входной емкости измерительного каскада. Если использовать мостовую схему и в противоположные (нижние) диагонали моста включить измеряемую емкость и варикап. Верхние плечи моста - образцовые емкости (полигоны на текстолите будут очень стабильны и легко считаются). ОУ подключается в средние точки диагоналей. Изменяя емкость варикапа, на выходе ОУ (или компаратора) фиксируем момент равенства емкостей варикапа и измеряемого конденсатора.
Достоинства. Во-первых, входная емкость ОУ приложена практически одинаково к обоим диагоналям - взаимно компенсируется. Во-вторых, активный участок рабочей характеристики варикапа очень большой 1V/10pF...25V/1pF. Для изменения его емкости на 0.1% управляющее напряжение должно меняться на 25mV (BB833, www.smd.ru).
Недостатки. Сложная реализаяция - мост, цап, управление варикапом, источник питания -30V.

[Lonesome Wolf]

Господа, у меня такая проблема: нужно усиливать (или повторять) сигнал с высокоимпедансной точки (средняя точка делителя из 2 емкостей, емкости порядка 10 пФ). Соответственно нужен усилитель или буфер с очень высоким входным сопротивлением и с очень малой входной емкостью, т.к. ошибка (по сравнению с работой емкостного делителя без усилителя) должна быть порядка 10E-5. Может ли кто-нибудь посоветовать такой усилитель или идею по его реализации?

Истоковый повторитель на дискретном транзисторе + ОУ+общая обратная связь для стабилизации режима DC и усиления?
И транзистор КП305Е - дунешь - он и пробьется

[SasaTheProgramme...]

Десять пикофарад при частотах порядка единиц килогерц это ~1/(6*1e-11*1*e+3)~=1.5e+8 Ом. Даже установка режима входного каскада по постоянному току будет представлять собой проблему. Я бы попытался взять высокоомный ОУ с хорошим запасом по быстродействию, например, СА3140 и включить его как повторитель. Прямой вход подключить к резисторному делителю через высокоомный резистор, делитель запитать от питания ОУ. Последнее, в свою очередь, сделать следящим. Может быть и заработает...

Дифф.каскад с ГСТ и последовательной ОС в цепях эмитеров, Ku +10..14dB. Никуда рабочая точка не денется.

Источник сигнала чисто емкостной, т.е. без гальванической связи с землёй. Нужно чем-то подать постоянную составляющую (установить режим) на вход схемы, причём через импеданс существенно больший, чем 150МОм.

[Electrovoicer]

судя по всему, измеритель перемещения... может иначе подойти к задаче? взять AD7745 и... хотя это догадки. расскажите подробнее о задаче, может что-то придумается... потому как измерять в лоб отношение таких емкостей - дело тонкое. может дорого встать

простите, чукча не читатель был в тот момент... присоединяюсь к версии ПТ+ОУ

[norsen]

судя по всему, измеритель перемещения... может иначе подойти к задаче? взять AD7745 и... хотя это догадки. расскажите подробнее о задаче, может что-то придумается... потому как измерять в лоб отношение таких емкостей - дело тонкое. может дорого встать

Да, это действительно измеритель малых перемещений; относительно самих величин не все пока понятно, предварительно +-0.2 мм при величине зазора порядка единиц мм (уточняется механиками. AD7745 подошло бы, но температура в месте измерений 175-200 по Цельсию, и данная микросхема, наверно, не будет работать. Да и вообще такая температура накладывет существенные ограничения на выбор элементов, точно знаю только про существование подходящих ОУ. На месте измерений планируется иметь датчик температуры и при обработке корректировать по Т.
Питание +-5В (нельзя изменить). Не совсем представляю себе процесс калибровки данной системы, ведь необходимо будет выдерживать точность тестового перемещения более высокую, чем точность преобразования схемы, иначе прооцесс не имеет смысла. Как это сделать, для меня неясно :-(.

Спасибо всем за советы, буду думать дальше (вернее, разбираться, как работает усилитель заряда, как реализуется ГСТ и почему поможет истоковый повторитель). А то я ведь не гуру в схемотехнике...

[Electrovoicer]

Да, это действительно измеритель малых перемещений; относительно самих величин не все пока понятно, предварительно +-0.2 мм при величине зазора порядка единиц мм (уточняется механиками. AD7745 подошло бы, но температура в месте измерений 175-200 по Цельсию, и данная микросхема, наверно, не будет работать. Да и вообще такая температура накладывет существенные ограничения на выбор элементов, точно знаю только про существование подходящих ОУ. На месте измерений планируется иметь датчик температуры и при обработке корректировать по Т.
Питание +-5В (нельзя изменить). Не совсем представляю себе процесс калибровки данной системы, ведь необходимо будет выдерживать точность тестового перемещения более высокую, чем точность преобразования схемы, иначе прооцесс не имеет смысла. Как это сделать, для меня неясно :-(.

Спасибо всем за советы, буду думать дальше (вернее, разбираться, как работает усилитель заряда, как реализуется ГСТ и почему поможет истоковый повторитель). А то я ведь не гуру в схемотехнике...

ага, все таки перемещения, надо же... а с чего полоса несколько килогерц? потому как у 7745 будут десятки герц

так.... могу Вас уверить, что при такой температуре не будет работать не один усилитель с высокоимпедансным входом, хоть ПТ, хоть ОУ. потому как при такой температуре утечки через затвор будут таковы, что Вы ничего не измерите. Так что про такую температуру забудьте, надо измерительную часть выносить куда то.

[Lonesome Wolf]

судя по всему, измеритель перемещения... может иначе подойти к задаче? взять AD7745 и... хотя это догадки. расскажите подробнее о задаче, может что-то придумается... потому как измерять в лоб отношение таких емкостей - дело тонкое. может дорого встать

Да, это действительно измеритель малых перемещений; относительно самих величин не все пока понятно, предварительно +-0.2 мм при величине зазора порядка единиц мм (уточняется механиками. AD7745 подошло бы, но температура в месте измерений 175-200 по Цельсию, и данная микросхема, наверно, не будет работать. Да и вообще такая температура накладывет существенные ограничения на выбор элементов, точно знаю только про существование подходящих ОУ. На месте измерений планируется иметь датчик температуры и при обработке корректировать по Т.
Питание +-5В (нельзя изменить). Не совсем представляю себе процесс калибровки данной системы, ведь необходимо будет выдерживать точность тестового перемещения более высокую, чем точность преобразования схемы, иначе прооцесс не имеет смысла. Как это сделать, для меня неясно :-(.

Спасибо всем за советы, буду думать дальше (вернее, разбираться, как работает усилитель заряда, как реализуется ГСТ и почему поможет истоковый повторитель). А то я ведь не гуру в схемотехнике...

А почему частота такая низкая задана? Такие емкости меряются на большей частоте генератора.

[Stanislav]

так.... могу Вас уверить, что при такой температуре не будет работать не один усилитель с высокоимпедансным входом, хоть ПТ, хоть ОУ. потому как при такой температуре утечки через затвор будут таковы, что Вы ничего не измерите. Так что про такую температуру забудьте, надо измерительную часть выносить куда то.

Простите, но это не совсем так.
Уважаемый monitor7 как-то приводил ссылку на высотемпературные приборы.
Если удастся раздобыть нечто подобное HT1104, можно попробовать сделать вот такую схемму:

Здесь: Uнак - напряжение "накачки", C1.1и C1.2 - ёмкости обкладок датчика, Rос - резистор ОС по постоянному току, Uвых - выходное напряжение.
Входная ёмкость ОУ в такой схемме не будет играть сколько-нибудь заметной роли.

Сообщение отредактировал Stanislav - Aug 28 2006, 09:41

[Electrovoicer]

Простите, но это не совсем так.

я имел в виду именно классику - УПТ, а не схему на переменном токе, о которой почему то не подумал.

Сообщение отредактировал Electrovoicer - Aug 28 2006, 11:40

[_artem_]

судя по всему, измеритель перемещения... может иначе подойти к задаче? взять AD7745 и... хотя это догадки. расскажите подробнее о задаче, может что-то придумается... потому как измерять в лоб отношение таких емкостей - дело тонкое. может дорого встать

Да, это действительно измеритель малых перемещений; относительно самих величин не все пока понятно, предварительно +-0.2 мм при величине зазора порядка единиц мм (уточняется механиками . AD7745 подошло бы, но температура в месте измерений 175-200 по Цельсию, и данная микросхема, наверно, не будет работать. Да и вообще такая температура накладывет существенные ограничения на выбор элементов, точно знаю только про существование подходящих ОУ. На месте измерений планируется иметь датчик температуры и при обработке корректировать по Т.
Питание +-5В (нельзя изменить). Не совсем представляю себе процесс калибровки данной системы, ведь необходимо будет выдерживать точность тестового перемещения более высокую, чем точность преобразования схемы, иначе прооцесс не имеет смысла. Как это сделать, для меня неясно :-(.

Спасибо всем за советы, буду думать дальше (вернее, разбираться, как работает усилитель заряда, как реализуется ГСТ и почему поможет истоковый повторитель). А то я ведь не гуру в схемотехнике...

А почему частота такая низкая задана? Такие емкости меряются на большей частоте генератора.

Был где то проект по лазерному проектору а там как раз для измерения перемешения отражателя лазера использовались емкостные самодельные датчики. Схема запитывалась ВЧ частотой и была мостовая . Кстати вот и она .
http://elm-chan.org/works/vlp/report_e.html

Сообщение отредактировал _artem_ - Aug 28 2006, 11:47

[Old Nick]

Частоты - единицы кГц. Амплитуда сигнала 1 В. Коррекция делителя не подходит - дело в том, что схема измерительная (как раз значения емкостей делителя и меряются), и нужны высокие точности (хотя бы 0.1%, а в идеале еще лучше), а входная емкость ОУ имхо не может быть померяна с такой точностью, кроме того, она, наверно, от температуры здорово плывет. Насчет рекомендаций AD почитаю, спасибо, однако, наверно, сложно скомпенсировать так, чтобы не плавало от температуры :-(.

По-моему нужно было задать вопрос не об "усилении с высокоимпендансной точки", а об измерении емкости или перемещения и выяснить:
1. Можно ли решить задачу в принципе, имея в виду, в частности, динамический диапазон полупроводниковых устройств.
2. Можно ли решить задачу в Вашем диапазоне температур.
3. Если на пп. 1 и 2 будут положительные ответы, какова стоимость решения и устроит ли она Вас (заказчика).

Если интересно мое мнение, то никаких принципиальных трудностей, кроме механических и температурных не вижу. то есть на п.1 мой ответ был бы: "однозначно да". Огромный (10пФ) и медленный (наколько килогерц) объект движется на огромное расстояние (0.2мм). Есть роскошное питание (про ограничение потребления и батарейки ничего не говорилось). Традиционно, подобные проблемы решают мостами, "все уже придумано до нас", - читайте книги. Советую не упираться в усилитель с ненужными здесь параметрами, ибо дело не в усилителе, а задаче "в целом".

О п.2 я бы сказал, что реально обойтись только одними биполярными транзисторами (без микросхем), если не смущают размеры.

[Stanislav]

...Традиционно, подобные проблемы решают мостами, "все уже придумано до нас", - читайте книги...

Приведите ссылочку, пожалуйста.
Не забывая при этом, что температура в точке измерения может достигать 200С.

...О п.2 я бы сказал, что реально обойтись только одними биполярными транзисторами (без микросхем), если не смущают размеры.

Простите. а нельзя ли пояснить смысл сказанного?
Я например, считаю, что обойтись схемами на БТ никак не возможно.

[Old Nick]

...Традиционно, подобные проблемы решают мостами, "все уже придумано до нас", - читайте книги...

Приведите ссылочку, пожалуйста.
Не забывая при этом, что температура в точке измерения может достигать 200С.

Лубая книга о мостовых измерениях. О 200С во втором пункте.

...О п.2 я бы сказал, что реально обойтись только одними биполярными транзисторами (без микросхем), если не смущают размеры.

Простите. а нельзя ли пояснить смысл сказанного?
Я например, считаю, что обойтись схемами на БТ никак не возможно.

Пояснить в какой части? Работают ли BJT при 200С?

[Stanislav]

Лубая книга о мостовых измерениях. О 200С во втором пункте.

Датчик - не мостовой, а дифференциальный (полумостовой).
Какие преимущества в этом случае будет иметь мостовая схема? Лично я вижу лишь одни недостатки.

Пояснить в какой части? Работают ли BJT при 200С?

Для начала, в части схемотехники.

[Old Nick]

Датчик - не мостовой, а дифференциальный (полумостовой).
Какие преимущества в этом случае будет иметь мостовая схема? Лично я вижу лишь одни недостатки.

В этом случае мало информации. В общем случае, - точность.

Для начала, в части схемотехники.

?

[Stanislav]

Для начала, в части схемотехники.

?

Как усилитель сделать предполагаете?

В этом случае мало информации. В общем случае, - точность.

Нет, в мостовой схеме точность получится хуже. Если её приведёте, могу доказать.

Сообщение отредактировал Stanislav - Aug 28 2006, 15:44

[Old Nick]

Для начала, в части схемотехники.

?

Как усилитель сделать предполагаете?

В этом случае мало информации. В общем случае, - точность.

Нет, в мостовой схеме точность получится хуже. Если её приведёте, могу доказать.

Э-э пока меня никто не нанимал делать усилитель.

А мост... что же, докажите. Учтите, только, что у меня на столе лежит система с параметрами на ТРИ порядка лучшими.

[Stanislav]

Э-э пока меня никто не нанимал делать усилитель.

Простите, но зачем тогда писать вот это:

О п.2 я бы сказал, что реально обойтись только одними биполярными транзисторами (без микросхем), если не смущают размеры.

?
Если знаете, как сделать его на БТ, думаю, автор темы будет Вам весьма признателен. Необдуманные же посты способны только причинить вред обсуждению.

...А мост... что же, докажите. Учтите, только, что у меня на столе лежит система с параметрами на ТРИ порядка лучшими.

Лучшими чего именно? И какое отношение имеет Ваша система к обсуждаемому вопросу?
Для того, чтобы доказать, нужно иметь схему. Иначе мы не продвинемся дальше голословных заявлений и ссылок на таинственную литературу.
Я свой вариант привёл, приведите и Вы свой.

Сообщение отредактировал Stanislav - Aug 28 2006, 16:36

[Old Nick]

Если знаете, как сделать его на БТ, думаю, автор темы будет Вам весьма признателен.

Именно автору темы пытаюсь помочь и подсказать, что проблема не в частностях, будь это БТ или усилитель.

Необдуманные же посты способны только причинить вред.

Очень интересно. Считаете мои сообшения необдуманными?

...А мост... что же, докажите. Учтите, только, что у меня на столе лежит система с параметрами на ТРИ порядка лучшими.

Лучшими чего именно?

Лучше желаемых автором темы.

И какое отношение имеет Ваша схема к обсуждаемому вопросу?

Забавно. Объясните пожалуйста, где вы увидели упоминание о моей схеме и сформулируйте "обсуждаемый вопрос".

Для того, чтобы доказать, нужно иметь схему.

Мост из четырех элементов. Допустим, конденсаторов. К одной диагонали подключен генератор, к другой - чувствительный элемент. Надеюсь, такую схему каждый представит. Доказывайте!

Иначе мы не продвинемся дальше голословных заявлений и ссылок на таинственную литературу.

Таинственную? Учебник по теории линейных цепей, что дети в институтах изучают..

Я свой вариант привёл, приведите и Вы свой.

См. выше.

[xemul]

Я бы, пожалуй, не торопился с утверждением, что питание датчика +-5 В менять нельзя. Кста, а насколько оно точно и стабильно? Лучше 0.1%?
Был оглашен диапазон частот сверху. А снизу? Fнч определит требуемое минимальное [эквивалентное] входное сопротивление измерительного преобразователя. Если собираетесь измерять статику, про питание датчика постоянным напряжением стоит забыть.
имхо, измереметр придется разбить на преобразователь C или U во что-нибудь пригодное для передачи на несколько метров, объединенный со схемой питания полумоста и схемой коррекции/компенсации/балансировки, и размещаемый в непосредственной близости от датчика, и удаленный от датчика преобразователь этого "что-нибудь" в требуемый вид.
Возможность использования эскиза схемы, приведенного Stanislav'ом, может быть ограничена конструктивным исполнением датчика. И входной ток для HT1104 при 225 С может составить 10 nA, что просто убийственно для усилителя заряда с 10 pF в ОС (хотя лучшего ОУ на такую температуру я не видел). Проблема решается схемными наворотами, в том числе по питанию полумоста, но сейчас уже не успею - в 22:00 выгоняют с работы.

[SasaTheProgramme...]

Нет, в мостовой схеме точность получится хуже. Если её приведёте, могу доказать.

Станислав, это стандартное решение. Т.е. если речь идёт именно об измерении напряжения, то нужно сильно изгаляться. А в случае ёмкостного датчика всё решается намного проще (жаль, что автор топика сразу об этом не написал).
Датчик запитывается парафазным сигналом, причём амплитуда одной или обоих фаз регулируется (в прошлом веке - ползунком на катушке трансформатора). Средняя точка подключается к низкоомному входу усилителя рассогласования. Все подводки экранируются и защитное кольцо(-а) емкостей также заземляются. Ёмкость кабелей и пр. при этом не играет роли, поскольку экранируемая средняя точка и так сидит на виртуальной земле.
В принципе, можно даже попробовать отказаться от компенсации, т.е. использовать в качестве выходного сигнал непосредственно с выхода усилителя рассогласования. Но в книжке (где-то пылится на дальних полках) для такой задачи почему-то описывался именно автоматический мост. Возможно, так достигалась линеаризация в доцифровую эпоху...

[norsen]

[/quote]
Станислав, это стандартное решение. Т.е. если речь идёт именно об измерении напряжения, то нужно сильно изгаляться. А в случае ёмкостного датчика всё решается намного проще (жаль, что автор топика сразу об этом не написал).
Датчик запитывается парафазным сигналом, причём амплитуда одной или обоих фаз регулируется (в прошлом веке - ползунком на катушке трансформатора). Средняя точка подключается к низкоомному входу усилителя рассогласования. Все подводки экранируются и защитное кольцо(-а) емкостей также заземляются. Ёмкость кабелей и пр. при этом не играет роли, поскольку экранируемая средняя точка и так сидит на виртуальной земле.
В принципе, можно даже попробовать отказаться от компенсации, т.е. использовать в качестве выходного сигнал непосредственно с выхода усилителя рассогласования. Но в книжке (где-то пылится на дальних полках) для такой задачи почему-то описывался именно автоматический мост. Возможно, так достигалась линеаризация в доцифровую эпоху...
[/quote]

Стандартное решение мне знакомо; согласен, что оно снимает жесткие требования к усилителю, однако здесь возникают следующие сложности, связаные с желаемой точностью измерения емкости 0.01%:
1. Надо точно выдерживать амплитуды обеих фаз подаваемого напряжения (отличие уже на 0.005% погубит точность)
2. Не совсем ясно, что включать во вторую диагональ моста (не ту, где дифференциальный емкостной датчик). Дело в том, что температурные уходы включенных туда компонентов (будь то резисторы или емкости) должны быть строго согласованы (см. точность выше).
3. Подавление паразитов - вообще не тривиальная задача, все зависит от конкретной реализации механики датчика (которой пока нет, а для таких точностей и с платой придется мухлевать...
4. Компенсация - это некая обратная связь, с помощью которой можно влиять либо на амплитуды разнофазного напряжения, либо на элементы, включенные в мост, причем принципиальна чувствительность регулировки => опять же (1) или (2).

[/quote]
Уважаемый monitor7 как-то приводил ссылку на высотемпературные приборы.
Если удастся раздобыть нечто подобное HT1104, можно попробовать сделать вот такую схемму:
[/quote]

Stanislav, спасибо за схему. Раздобыть какие угодно приборы в принципе не проблема, за ценой не постоим :-). Только мне кажется, что в схеме к емкости ОС будет прибавляться собственная коррекционная емкость ОУ (м.б. не вся, а частично), а она зависит от температуры весьма сильно.

[/quote]
Я бы, пожалуй, не торопился с утверждением, что питание датчика +-5 В менять нельзя. Кста, а насколько оно точно и стабильно? Лучше 0.1%?
Был оглашен диапазон частот сверху. А снизу? Fнч определит требуемое минимальное [эквивалентное] входное сопротивление измерительного преобразователя. Если собираетесь измерять статику, про питание датчика постоянным напряжением стоит забыть.
имхо, измереметр придется разбить на преобразователь C или U во что-нибудь пригодное для передачи на несколько метров, объединенный со схемой питания полумоста и схемой коррекции/компенсации/балансировки, и размещаемый в непосредственной близости от датчика, и удаленный от датчика преобразователь этого "что-нибудь" в требуемый вид.
Возможность использования эскиза схемы, приведенного Stanislav'ом, может быть ограничена конструктивным исполнением датчика. И входной ток для HT1104 при 225 С может составить 10 nA, что просто убийственно для усилителя заряда с 10 pF в ОС (хотя лучшего ОУ на такую температуру я не видел). Проблема решается схемными наворотами, в том числе по питанию полумоста, но сейчас уже не успею - в 22:00 выгоняют с работы
[/quote]

Xemul, интересно, какие конкретно навороты имеются в виду? :-)
Питание "грязное", его придется как-то вылизывать в любом случае. Вообще, говоря про питание, я имел в виду доступное постоянное напряжение, все остальное (AC питание датчика) надо будет делать.

Electrovoicer, что вы имеете в виду под "полосой" датчика? Я-то писал везде про подаваемую на емкость частоту (емкость ведь от частоты зависит, как и потери в ней). Причем к окончательному варианту по ней еще не пришел.
Судя по тому, что вы сравниваете с 10-ми Гц для AD7745, я так понимаю, что вы имеете в виду частоту обновления измеряемых данных? Если говорить о ней, то четкого требования еще нет, но это несомненно критичный параметр для проекта, там часто надо мерять. М.б. 1-2 кГц обновление результата.

Old Nick и Stanislav, спасибо за вашу дискуссию, она помогает думать; тем не менее, я еще выбираю между мостом ( малые треб. к усилителю, но высокие к установке амплитуды и элементам моста) и полумостом ("хитрый" усилитель заряда).
Кстати, еще мной рассматриваются и другие варианты: управляемый генератор на "хорошем" таймере, у которого частота выходного сигнала отзывается на изменение емкости. И еще вариант - схема не переключаемых конденсаторах (прилагается). Там принцип несколько похож на то, что делается в AD7745, Uout = - Uin*C1/С2, имеется в виду DC.

[Stanislav]

Именно автору темы пытаюсь помочь и подсказать, что проблема не в частностях, будь это БТ или усилитель.

Да, но в данной конкретной частности схема на БТ работать не будет.

Необдуманные же посты способны только причинить вред.

Очень интересно. Считаете мои сообшения необдуманными?

Предполагаю, что предложение применить БТ во входном каскаде является необдуманным. Потому, что схема измерения с накачкой в несколько кГц и 10 пФ требует только ПТ на входе усилителя.

И какое отношение имеет Ваша схема к обсуждаемому вопросу?

Забавно. Объясните пожалуйста, где вы увидели упоминание о моей схеме и сформулируйте "обсуждаемый вопрос".

Под "Вашей системой" я подразумевал систему, лежавшую на Вашем столе.
Обсуждаемый вопрос сформулирован автором темы в постах № 1,3 и 14.

Для того, чтобы доказать, нужно иметь схему.

...Мост из четырех элементов. Допустим, конденсаторов. К одной диагонали подключен генератор, к другой - чувствительный элемент. Надеюсь, такую схему каждый представит.

Нет, не каждый. Что есть, например, "чувствительный элемент"?
Вообще, непонятно, зачем писать столько умных слов? Поверьте, специалисту, даже начинающему, схема скажет гораздо больше.

...Доказывайте!

Нет почвы, извините. После предъявления Вашего варианта схемы я это с удовольствием сделаю.

Иначе мы не продвинемся дальше голословных заявлений и ссылок на таинственную литературу.

Таинственную? Учебник по теории линейных цепей, что дети в институтах изучают...

Ну, вот и приведите пример оттуда. С указанием страницы и номера рисунка.

[Stanislav]

Был оглашен диапазон частот сверху. А снизу? Fнч определит требуемое минимальное [эквивалентное] входное сопротивление измерительного преобразователя. Если собираетесь измерять статику, про питание датчика постоянным напряжением стоит забыть...

Я понял, что на датчик подаётся переменное напряжение в несколько килогерц. Может, автор темы всё же ошибся или имел в виду что-то другое?

...имхо, измереметр придется разбить на преобразователь C или U во что-нибудь пригодное для передачи на несколько метров, объединенный со схемой питания полумоста и схемой коррекции/компенсации/балансировки, и размещаемый в непосредственной близости от датчика, и удаленный от датчика преобразователь этого "что-нибудь" в требуемый вид...

Схему (или эскиз схемы ) такого преобразователя я и привёл. Нужен ещё термодатчик для калибровки. Остальное - удалённо, в "холодной" части измерителя.

...Возможность использования эскиза схемы, приведенного Stanislav'ом, может быть ограничена конструктивным исполнением датчика. И входной ток для HT1104 при 225 С может составить 10 nA, что просто убийственно для усилителя заряда с 10 pF в ОС (хотя лучшего ОУ на такую температуру я не видел).

Нет, не убийственно. Разность входных токов - 5 нА. Пусть Rос=200МОм, это вызовет сдвиг нуля выхода в схеме без компенсации в 2 вольта, что вполне приемлемо. Подключив второй вход ОУ к "земле" через такой же резистор, зашунтированный небольшим кондёром, получим уменьшение выходного смещения до 1 В. Информационным же является величина переменного напряжения, так что сдвиг нуля можно считать несущественным.

...Проблема решается схемными наворотами, в том числе по питанию полумоста, но сейчас уже не успею - в 22:00 выгоняют с работы.

Хорошо бы посмотреть...

[Stanislav]

Нет, в мостовой схеме точность получится хуже. Если её приведёте, могу доказать.

Станислав, это стандартное решение. Т.е. если речь идёт именно об измерении напряжения, то нужно сильно изгаляться. А в случае ёмкостного датчика всё решается намного проще (жаль, что автор топика сразу об этом не написал).

Простите, но стандартных решений, по моему мнению, не бывает. А бывают они хорошими или плохими.
В данной конкретной теме я считаю применение моста плохим решением, только и всего. А о том, стандартное оно, или нет - не мне решать.

...Датчик запитывается парафазным сигналом, причём амплитуда одной или обоих фаз регулируется (в прошлом веке - ползунком на катушке трансформатора). Средняя точка подключается к низкоомному входу усилителя рассогласования.

Сиречь, усилителя заряда, как я понял?

...Все подводки экранируются и защитное кольцо(-а) емкостей также заземляются. Ёмкость кабелей и пр. при этом не играет роли, поскольку экранируемая средняя точка и так сидит на виртуальной земле.
В принципе, можно даже попробовать отказаться от компенсации, т.е. использовать в качестве выходного сигнал непосредственно с выхода усилителя рассогласования. Но в книжке (где-то пылится на дальних полках) для такой задачи почему-то описывался именно автоматический мост. Возможно, так достигалась линеаризация в доцифровую эпоху...

Я тоже думал о таком варианте, однако, он мне не понравился. Основные недостатки привёл norsen в посте №31.

[Stanislav]

Stanislav, спасибо за схему. Раздобыть какие угодно приборы в принципе не проблема, за ценой не постоим :-). Только мне кажется, что в схеме к емкости ОС будет прибавляться собственная коррекционная емкость ОУ (м.б. не вся, а частично), а она зависит от температуры весьма сильно.

Не понял, о какой ёмкости идёт речь? Во всяком случае, мне этот термин не знаком. Может, речь идёт о ёмкости выход-вход ОУ? Она действительно будет влиять, но её можно минимизировать конструктивом платы, и она представляет собой достаточно стабильную величину.
Заряд из "левой" половины датчика будет полностью перетекать в "правую" его половину, при условии, что входные токи ОУ малы. Смысл применения ОУ состоит в обеспечении низкого выходного сопротивления схемы, и только. Дальше можете делать с сигналом всё, что заблагорассудится.

PS. При поиске высокотемпературных ОУ используйте волшебное слово: SOI (кремний на изоляторе).

Old Nick и Stanislav, спасибо за вашу дискуссию, она помогает думать; тем не менее, я еще выбираю между мостом ( малые треб. к усилителю, но высокие к установке амплитуды и элементам моста)...

Простите, но не совсем понятно, что значит "малые требования к усилителю"? По-моему, они такие же (ну, или почти такие же), как и для полумоста.

[xemul]

Если norsen таки расскажет про:
конструктив датчика (могу предположить, что все-таки имеем три свободных обкладки без конструктивной привязки к корпусу);
частотный диапазон измеряемого сигнала (требуется ли измерять статическое смещение, единицы кГц - предполагаемая частота модуляции питания датчика или верхняя граница полезного сигнала)
Я написал "эскиз схемы", т.к. он показывает только общую идею построения усилителя заряда. Если датчик выполнен с одной заземленной обкладкой, то эта схема уже неприменима. Если требуется измерять статическое смещение - тоже. Схема питания датчика и схема компенсации будут на порядок сложнее приведенного эскиза.
По даташиту на HT1104 Input Offset Current @225C все-таки <10 нА, но это несущественно, т.к. для усилителя заряда я бы предпочел видеть и Input Bias Current, и Input Offset Current <1-10 пикоА (про нижнюю частоту сигнала нам ничего не сказали, так что точнее не скажу).
Во времена стародавние усилитель заряда для пьезокварцевых датчиков я делал с двумя идентичными каналами (один чисто компенсационный) с входными каскадоми на поминавшихся КП305Е (подбирались по характеристикам, корпуса транзисторов жили в общем радиаторе, под которым стояли ОУ). Требования по точности были существенно мягче (1%), удалось получить постоянную времени усилителя 80-100 часов (емкость ОС 100 pF, входные токи считайте сами) - "Брюль и Кьер" отдыхал. На КР1409УД1 (тогда их начали делать в Риге) получилось на порядки хуже.

[SasaTheProgramme...]

Стандартное решение мне знакомо; согласен, что оно снимает жесткие требования к усилителю, однако здесь возникают следующие сложности, связаные с желаемой точностью измерения емкости 0.01%:
1. Надо точно выдерживать амплитуды обеих фаз подаваемого напряжения (отличие уже на 0.005% погубит точность)
2. Не совсем ясно, что включать во вторую диагональ моста (не ту, где дифференциальный емкостной датчик). Дело в том, что температурные уходы включенных туда компонентов (будь то резисторы или емкости) должны быть строго согласованы (см. точность выше).
3. Подавление паразитов - вообще не тривиальная задача, все зависит от конкретной реализации механики датчика (которой пока нет, а для таких точностей и с платой придется мухлевать...
4. Компенсация - это некая обратная связь, с помощью которой можно влиять либо на амплитуды разнофазного напряжения, либо на элементы, включенные в мост, причем принципиальна чувствительность регулировки => опять же (1) или (2).

(1) и (2) описывают одно и то-же. Описываемя схема и есть мост. Парафазный источник, две ёмкости - вот и мост. Усилитель включён в диагональ, просто она наполовину заземлена.Вопросы точности и стабильности будут возникать в любом случае, даже если бы речь шла об измерении сопротивления резисторов "разумных" номиналов.
(3) - припоминаю, что данное решение рассматривалось (в книге) как единственное, вообще позволяющее провести измерения. Высокоомность требует экранировки, а она, в свою очередь, вносит крайне нестабильную дополнительную ёмкость. В данной схеме это противоречие снимается и появляется возможность ввести охранные кольца и вынести схему не несколько метров (!) от датчика.
(4) - вот, подумалось: без компенсации выходной сигнал зависит от номиналов схемы и распределения токов между элементами усилителя, например: какой ток втекает через резистор ООС и какой утекает через ножку ОУ? Насколько стабилен высокоомный резистор в ООС?
С компенсацией усилитель работает просто нуль-органом. т.е. его точность и линейность не влияют на результат.
Мне кажется, что для компенсации (сиречь, балансировки моста) можно будет использовать перемножающий ЦАП.

Кстати, еще мной рассматриваются и другие варианты: управляемый генератор на "хорошем" таймере, у которого частота выходного сигнала отзывается на изменение емкости. И еще вариант - схема не переключаемых конденсаторах (прилагается). Там принцип несколько похож на то, что делается в AD7745, Uout = - Uin*C1/С2, имеется в виду DC.

Есть ещё довольно популярная и остроумная схема резонансного измерителя. Автогенератор на колебательном контуре из"бросовых" элементов подключается к частотомеру. Далее к контуру подключается эталонная ёмкость. По этим двум точкам вычисляются параметры элементов контура, после чего к нему подключается измеряемая реактивность. Всё это, с индикацией, "укладывается" в однокристалку и компаратор (LM311 - в качестве автогенератора). По отзывам для любительских целей работает отлично, но мне кажется что требуемой точности и стабильности она не даст.

[SasaTheProgramme...]

Простите, но стандартных решений, по моему мнению, не бывает. А бывают они хорошими или плохими.

Согласен, термин несколько неудачный. С другой стороны - а как назвать решение, являющееся стандартом де-факто?

В данной конкретной теме я считаю применение моста плохим решением, только и всего. А о том, стандартное оно, или нет - не мне решать.

Ладно, не будем спорить о терминах. Что-же касается "плохости", то мне кажется, что данное мнение недостаточно обосновано

...Датчик запитывается парафазным сигналом, причём амплитуда одной или обоих фаз регулируется (в прошлом веке - ползунком на катушке трансформатора). Средняя точка подключается к низкоомному входу усилителя рассогласования.

Сиречь, усилителя заряда, как я понял?

Ну, если усилитель заряда низкоомный, то.. я просто не знаю

[norsen]

Не понял, о какой ёмкости идёт речь? Во всяком случае, мне этот термин не знаком. Может, речь идёт о ёмкости выход-вход ОУ? Она действительно будет влиять, но её можно минимизировать конструктивом платы, и она представляет собой достаточно стабильную величину.
Заряд из "левой" половины датчика будет полностью перетекать в "правую" его половину, при условии, что входные токи ОУ малы. Смысл применения ОУ состоит в обеспечении низкого выходного сопротивления схемы, и только. Дальше можете делать с сигналом всё, что заблагорассудится.

Коррекционная емкость - это та, что внутри ОУ, специально сделана для отрицательной ОС. Она включена между выходным каскадом ОУ и инвертирующим входом дифференциального каскада (может быть и между другими каскадами). Поэтому в отрицательной ОС уже есть "своя" емкость ОУ, по величине - от 1ц до десятков пФ. Если датчик дифференциальный, то сигнал на выходе вашей схемы будет пропорционален соотношению емкостей "половин" датчика, а эта самая коррекционная емкость прибавится к емкости второй половины - той, что в ОС, чем испортит результат.

... я еще выбираю между мостом ( малые треб. к усилителю, но высокие к установке амплитуды и элементам моста)...

Простите, но не совсем понятно, что значит "малые требования к усилителю"? По-моему, они такие же (ну, или почти такие же), как и для полумоста.

Не скажите. Тут кто-то писал о том, что если мост балансируется, то усилитель включением в диагональ ничего не портит - на этой диагонали и так 0, главное - точность регулировки, которая тоже от усилителя не зависит. Усилитель служит звеном в цепи общей "корректировочной" ООС схемы. В случае же усиления с середины полумоста, где амплитуда U = Uвозб * C1 / (C1+C2), Uвозб - амплитуда возбуждения, C1,C2 - емкости "половин" датчика, усилитель не должен вносить в схему дополнительных импедансов.

Если norsen таки расскажет про:
конструктив датчика (могу предположить, что все-таки имеем три свободных обкладки без конструктивной привязки к корпусу);
частотный диапазон измеряемого сигнала (требуется ли измерять статическое смещение, единицы кГц - предполагаемая частота модуляции питания датчика или верхняя граница полезного сигнала)

Конструктив еще не принят окончательно, это зависит от механиков, но я тоже могу влиять. Пока известно только, что датчик состоит из 2 емкостей, которые противоположно меняются. Частота снятия информации о емкости в идеале 5-8 кГц, соответственно возбуждение должно быть гораздо чаще (я немного наврал в начале форума), может быть, от 20 кГц и выше.

Я написал "эскиз схемы", т.к. он показывает только общую идею построения усилителя заряда. Если датчик выполнен с одной заземленной обкладкой, то эта схема уже неприменима. Если требуется измерять статическое смещение - тоже. Схема питания датчика и схема компенсации будут на порядок сложнее приведенного эскиза.
По даташиту на HT1104 Input Offset Current @225C все-таки <10 нА, но это несущественно, т.к. для усилителя заряда я бы предпочел видеть и Input Bias Current, и Input Offset Current <1-10 пикоА (про нижнюю частоту сигнала нам ничего не сказали, так что точнее не скажу).

Измеряется только переменный сигнал, о статике речь не идет. Я так мыслю, что смещение на выходе не страшно (в разумных пределах


Я тут еще задумался в рамках вопроса: известно, что емкость сама по себе и потери в ней зависит от частоты, т.е. на разных частотах значения различны. А как считать, если возбуждение емкости происходит не гармоническим, а, например, импульсным сигналом?

Сообщение отредактировал norsen - Aug 30 2006, 06:07

[Rst7]

В уровнемере для ГСМ делал следующий усилитель:


Сигнал с выхода выпрямляете синхронным выпрямителем (синхронным с генератором возбуждения) и интегрируете (например, используя сигма-дельта АЦП).

Опорным напряжением для AЦП может служить напряжение генератора возбуждения, что хорошо скажется на компенсации этой нестабильности.

Операционник с полевыми транзисторами на входе и быстродействующий... Во время разработки под рукой был только 574УД3, его и пользовал, с неплохими результатами.

Кабели достаточно длинные, MC можно градусов до 250 греть...

Без особого гемороя достигается разрешение порядка 10e-3 (практически зависит только от качества операционника), и абсолютная точность 10e-2 при использовании хорошей емкости в обратной связи. Если есть, чем калибровать (какая либо опорная емкость, подключаемая вместо измерительной), то абсолютная точность сравнима с разрешением

ЗЫ Вся конструкция работает в емкостном уровнемере 0-20метров с точностью +-1мм, при этом весь диапазон разбит на участки по 250мм и они переключаются ключами на вход ОДНОГО усилителя.

ЗЗЫ Кстати, схема нечуствительна к активной проводимости измеряемой емкости (ну, скажем не менее 10МОм), что может помочь в случае большой влажности...

[Stanislav]

Коррекционная емкость - это та, что внутри ОУ, специально сделана для отрицательной ОС. Она включена между выходным каскадом ОУ и инвертирующим входом дифференциального каскада (может быть и между другими каскадами). Поэтому в отрицательной ОС уже есть "своя" емкость ОУ, по величине - от 1ц до десятков пФ. Если датчик дифференциальный, то сигнал на выходе вашей схемы будет пропорционален соотношению емкостей "половин" датчика, а эта самая коррекционная емкость прибавится к емкости второй половины - той, что в ОС, чем испортит результат.

Простите, но Вы имеете несколько превратное представление о корректирующей(их) емкости(ях) в ОУ. Посмотрите схемотехнику ОУ - и убедитесь, что они включаются вовсе не между выходом и входом. Чаще всего с помощью такой ёмкости создают местную частотно-зависимую ОС в каскаде с максимальным усилением, формируя доминирующий полюс АФХ.

... я еще выбираю между мостом ( малые треб. к усилителю, но высокие к установке амплитуды и элементам моста)...

Простите, но не совсем понятно, что значит "малые требования к усилителю"? По-моему, они такие же (ну, или почти такие же), как и для полумоста.

Не скажите. Тут кто-то писал о том, что если мост балансируется, то усилитель включением в диагональ ничего не портит - на этой диагонали и так 0, главное - точность регулировки, которая тоже от усилителя не зависит. Усилитель служит звеном в цепи общей "корректировочной" ООС схемы.

Без наличия самОй схемы обсуждать этот вопрос, согласитесь, несколько сложновато.
Совершенно, например, непонятно, какой всё-таки метод балансировки моста предлагается.

...В случае же усиления с середины полумоста, где амплитуда U = Uвозб * C1 / (C1+C2), Uвозб - амплитуда возбуждения, C1,C2 - емкости "половин" датчика, усилитель не должен вносить в схему дополнительных импедансов.

Опять ничего не понятно. Каких именно импедансов? И почему в мостовой схеме эти "импедансы" несущественны?

...Конструктив еще не принят окончательно, это зависит от механиков, но я тоже могу влиять. Пока известно только, что датчик состоит из 2 емкостей, которые противоположно меняются. Частота снятия информации о емкости в идеале 5-8 кГц, соответственно возбуждение должно быть гораздо чаще (я немного наврал в начале форума), может быть, от 20 кГц и выше.

А вот это существенное уточнение!

...Я тут еще задумался в рамках вопроса: известно, что емкость сама по себе и потери в ней зависит от частоты, т.е. на разных частотах значения различны. А как считать, если возбуждение емкости происходит не гармоническим, а, например, импульсным сигналом?

Импульсный сигнал в ряде случаев может оказаться хуже - к усилителю-преобразователю придётся предъявлять более жёсткие требования по линейности и быстродействию.

[norsen]

В уровнемере для ГСМ делал следующий усилитель:

Сигнал с выхода выпрямляете синхронным выпрямителем (синхронным с генератором возбуждения) и интегрируете (например, используя сигма-дельта АЦП).

Опорным напряжением для AЦП может служить напряжение генератора возбуждения, что хорошо скажется на компенсации этой нестабильности.

Операционник с полевыми транзисторами на входе и быстродействующий... Во время разработки под рукой был только 574УД3, его и пользовал, с неплохими результатами.

Кабели достаточно длинные, MC можно градусов до 250 греть...

Без особого гемороя достигается разрешение порядка 10e-3 (практически зависит только от качества операционника), и абсолютная точность 10e-2 при использовании хорошей емкости в обратной связи. Если есть, чем калибровать (какая либо опорная емкость, подключаемая вместо измерительной), то абсолютная точность сравнима с разрешением

ЗЫ Вся конструкция работает в емкостном уровнемере 0-20метров с точностью +-1мм, при этом весь диапазон разбит на участки по 250мм и они переключаются ключами на вход ОДНОГО усилителя.

ЗЗЫ Кстати, схема нечуствительна к активной проводимости измеряемой емкости (ну, скажем не менее 10МОм), что может помочь в случае большой влажности...

Интересно. В общем, усилитель заряда. Хотелось бы прояснить:
1)Почему на датчик подается меандр? (а не синусоида?)
2)Терминологически: под разрешением имеется в виду уровень нечувствительности, а под точностью - относительная погрешность измерений? а то все так говорят и в даташитах пишут, но не всегда есть ясность :-)
И кстати: если у вас не было опорной емкости, как вы сделали вывод о точности? (Ведь для этого нужно знать измеряемую емкость с точностью выше, чем дает схема) Или точность 10е-2 расчетная?
3)Какие параметры ОУ вы имели в виду, говоря о его качестве: входные токи или еще что?
4) Исследовался ли термоуход схемы?

5) Меня не покидает ощущение, что к емкости ОС должно что-то добавляться, обусловленное внутренней емкостью коррекции ОУ. И еще: возможно, лучше не детектировать, а применить АЦП побыстрее, синхронизоваться с источником и детектировать уже в цифре? Линейность, все-таки, а частоты позволяют...

[Stanislav]

В данной конкретной теме я считаю применение моста плохим решением, только и всего. А о том, стандартное оно, или нет - не мне решать.

Ладно, не будем спорить о терминах. Что-же касается "плохости", то мне кажется, что данное мнение недостаточно обосновано.

А мне вот, например, кажеся недостаточно обоснованным предложение применить мостовую схему (которую, кстати, здесь представлена только общими словами, со ссылками на некую "понятность").

Ну, если усилитель заряда низкоомный, то.. я просто не знаю.

Тогда не понимаю я.
Идеальный усилитель заряда имеет нулевое входное сопротивление.
В то же время, его активный элемент (ОУ) при таких параметрах датчика обязан иметь высокое входное сопротивление.
Если это не так, поясните свою мысль, пожалуйста.

В уровнемере для ГСМ делал следующий усилитель:
...........................

А как обстоит дело с устойчивостью такой схемы?

[Rst7]

Интересно. В общем, усилитель заряда. Хотелось бы прояснить:
1)Почему на датчик подается меандр? (а не синусоида?)
2)Терминологически: под разрешением имеется в виду уровень нечувствительности, а под точностью - относительная погрешность измерений? а то все так говорят и в даташитах пишут, но не всегда есть ясность :-)
И кстати: если у вас не было опорной емкости, как вы сделали вывод о точности? (Ведь для этого нужно знать измеряемую емкость с точностью выше, чем дает схема) Или точность 10е-2 расчетная?
3)Какие параметры ОУ вы имели в виду, говоря о его качестве: входные токи или еще что?
4) Исследовался ли термоуход схемы?

5) Меня не покидает ощущение, что к емкости ОС должно что-то добавляться, обусловленное внутренней емкостью коррекции ОУ. И еще: возможно, лучше не детектировать, а применить АЦП побыстрее, синхронизоваться с источником и детектировать уже в цифре? Линейность, все-таки, а частоты позволяют...

1. А какая разница? Меандр проще сформировать, кроме того интеграл модуля сигнала не будет зависить от активной проводимости, а вот с синусоидой надо еще посмотреть...

2. Точность 10e-2 измерена косвенно (так на пальцах не объяснишь, в общем, там в уровнемере все измерения относительные, но можно немного подкорректировав программу, превратить их в абсолютные и по разности оценить точность).

3. Входной ток должен быть как можно меньше, полоса и скорость нарастания побольше.

4. Да, исследовался. Определяется качеством конденсатора в цепи обратной связи.

5. Для меандра - нет

Лучше детектировать (+1 каскад на операционном усилителе и ключи) и потом интегрировать(входит в состав СД АЦП).

А как обстоит дело с устойчивостью такой схемы?

Устойчив.

Используется штатная коррекция операционника. Точнее на к=1.

[norsen]

Простите, но Вы имеете несколько превратное представление о корректирующей(их) емкости(ях) в ОУ. Посмотрите схемотехнику ОУ - и убедитесь, что они включаются вовсе не между выходом и входом. Чаще всего с помощью такой ёмкости создают местную частотно-зависимую ОС в каскаде с максимальным усилением, формируя доминирующий полюс АФХ.

Спасибо.

... я еще выбираю между мостом ( малые треб. к усилителю, но высокие к установке амплитуды и элементам моста)...

Простите, но не совсем понятно, что значит "малые требования к усилителю"? По-моему, они такие же (ну, или почти такие же), как и для полумоста.

Не скажите. Тут кто-то писал о том, что если мост балансируется, то усилитель включением в диагональ ничего не портит - на этой диагонали и так 0, главное - точность регулировки, которая тоже от усилителя не зависит. Усилитель служит звеном в цепи общей "корректировочной" ООС схемы.

Без наличия самОй схемы обсуждать этот вопрос, согласитесь, несколько сложновато.

...В случае же усиления с середины полумоста, где амплитуда U = Uвозб * C1 / (C1+C2), Uвозб - амплитуда возбуждения, C1,C2 - емкости "половин" датчика, усилитель не должен вносить в схему дополнительных импедансов.

Опять ничего не понятно. Каких именно импедансов? И почему в мостовой схеме эти "импедансы" несущественны?

Например, такие схемы:



Здесь усилитель условно обозначен, главное. что в первой схеме его импеданс влияет на результат, так как включен параллельно 2-ой емкости делителя. Во второй же схеме усилитель служит только индикатором разбаланса, а результат преобразования представляется не усиленным напряжением, как в первой схеме, а схемой контроля, т.е. тем, насколько изменены параметры схемы(источника или пары С0 и С00) для поддержания 0. Я именно это имел в виду, говоря о требованиях к усилителю. О сложностях такого подхода я уже говорил, однако импеданс усилителя здесь действительно не влияет.
Вроде как, с усилителем заряда все должно получаться хорошо...

конечно, приведены здесь не схемы, а, скорее, структуры. Как именно делать коррекцию моста - это другой вопрос

Сообщение отредактировал norsen - Aug 30 2006, 10:24

[_artem_]

А чем Вам не нравится тот вариант который был приведен в линке ?
http://elm-chan.org/works/vlp/report_e.html (рисунок 4)
http://elm-chan.org/works/vlp/galamp2.png
http://elm-chan.org/works/vlp/galvo.png

Сама измерительная цепочка запитывается 8 МГц и сюдя по описанию - все работающее.
U меня одна просьба - потом опубликуйте пожалуйста здесь практические результаты Вашей схемы по точности измерения, рабочей частоте, подверженности помехам и сложности в настройке. Заранее изиняюсь за возможное ламерство.

[Stanislav]

Например, такие схемы:

Здесь усилитель условно обозначен, главное. что в первой схеме его импеданс влияет на результат, так как включен параллельно 2-ой емкости делителя.

А в эскизе схемы, приведённой мной?
Я ведь не предлагаю Вам делать "плохую" схему, а предлагаю делать "хорошую" схему.

...Во второй же схеме усилитель служит только индикатором разбаланса, а результат преобразования представляется не усиленным напряжением, как в первой схеме, а схемой контроля, т.е. тем, насколько изменены параметры схемы(источника или пары С0 и С00) для поддержания 0. Я именно это имел в виду, говоря о требованиях к усилителю. О сложностях такого подхода я уже говорил, однако импеданс усилителя здесь действительно не влияет.
Вроде как, с усилителем заряда все должно получаться хорошо...

конечно, приведены здесь не схемы, а, скорее, структуры. Как именно делать коррекцию моста - это другой вопрос

Простите, но это главный вопрос. Все остальные - менее существенны.
Ещё один важный вопрос: как собираетесь обеспечивать долговременную температурную стабильность двух "лишних" кондёров, образующих второе плечо моста? Ведь это есть дополнительный источник погрешностей...
Кстати говоря, вход ОУ лучше представлять источником тока, а не активным сопротивлением, т.к. его активная составляющая обычно очень велика - от единиц ГОм и выше.

[xemul]

Конструктив еще не принят окончательно, это зависит от механиков, но я тоже могу влиять. Пока известно только, что датчик состоит из 2 емкостей, которые противоположно меняются. Частота снятия информации о емкости в идеале 5-8 кГц, соответственно возбуждение должно быть гораздо чаще (я немного наврал в начале форума), может быть, от 20 кГц и выше.

Ладно, будем считать, что обсуждаем емкостной дифференциальный полумост без конструктивно заземленных обкладок.
Под "частотным диапазоном измеряемого сигнала" я имел в виду именно чатотный диапазон измеряемого перемещения, а не частоту модуляции или частоту выборки/измерения. Соответственно, под "статическим смещением" я имел в виду не смещение нуля на выходе ОУ, а необходимость измерения полезного сигнала на частоте 0 Гц (т.е. подвижный элемент датчика сместили на х мм, и там держат или колеблют его относительно этого положения). Вопрос остается открытым.
Применение моста в данном случае я буду считать возможным, если мне расскажут, как обеспечить требуемую точность пассивного плеча на 200 С или компенсацию емкостей шнурков при удаленном пассивном плече. Хотя, имхо, это нецелесообразно, если использовать двуполярное питание моста (или полумоста). Если бы датчик был не с противофазным, а с синфазным изменением емкостей, то да, их бы пришлось включать в противоположные плечи моста.
Вообще требования к прибору по точности на данном этапе мне представляются изрядно завышенными или преждевременными.
Если нет определенности с конструктивом датчика и, соответственно, с его метрологическими характеристиками хотя бы при комнатной температуре и кучей влияющих факторов (хотя бы паразитные емкости рабочих обкладок относительно корпуса?), бессмысленно пытаться представить, как оно будет не работать при 200 С.
И кто бы мне объяснил назначение емкостей C0 и C00 в том, что почему-то назвали "схемой моста" в посте #45?

[SasaTheProgramme...]

В данной конкретной теме я считаю применение моста плохим решением, только и всего. А о том, стандартное оно, или нет - не мне решать.

Ладно, не будем спорить о терминах. Что-же касается "плохости", то мне кажется, что данное мнение недостаточно обосновано.

А мне вот, например, кажеся недостаточно обоснованным предложение применить мостовую схему (которую, кстати, здесь представлена только общими словами, со ссылками на некую "понятность").

Ну, это ещё не повод называть это решение "плохим решением, только и всего".

Ну, если усилитель заряда низкоомный, то.. я просто не знаю.

Тогда не понимаю я.
Идеальный усилитель заряда имеет нулевое входное сопротивление.

Станислав, вы твёрдо уверены в последнем тезисе?

[Old Nick]

Именно автору темы пытаюсь помочь и подсказать, что проблема не в частностях, будь это БТ или усилитель.

Да, но в данной конкретной частности схема на БТ работать не будет.

Необдуманные же посты способны только причинить вред.

Очень интересно. Считаете мои сообшения необдуманными?

Предполагаю, что предложение применить БТ во входном каскаде является необдуманным. Потому, что схема измерения с накачкой в несколько кГц и 10 пФ требует только ПТ на входе усилителя.

Не требует, а может оказатьтья предпочтительной. А может и не оказаться.

И какое отношение имеет Ваша схема к обсуждаемому вопросу?

Забавно. Объясните пожалуйста, где вы увидели упоминание о моей схеме и сформулируйте "обсуждаемый вопрос".

Под "Вашей системой" я подразумевал систему, лежавшую на Вашем столе.
Обсуждаемый вопрос сформулирован автором темы в постах № 1,3 и 14.

Понял. Вы смешали слова "схема" и "система".

Для того, чтобы доказать, нужно иметь схему.

...Мост из четырех элементов. Допустим, конденсаторов. К одной диагонали подключен генератор, к другой - чувствительный элемент. Надеюсь, такую схему каждый представит.

Нет, не каждый. Что есть, например, "чувствительный элемент"?

Некое устройство, определяющая разбаланс моста, см. учебник.

Вообще, непонятно, зачем писать столько умных слов? Поверьте, специалисту, даже начинающему, схема скажет гораздо больше.

Мне всегда казалось, что специалист и начинающий, - понятия абсолютно противоположные.
А специалисту, по моему мнению, достаточно выражения "мост". Например, емкостный.

...Доказывайте!

Нет почвы, извините. После предъявления Вашего варианта схемы я это с удовольствием сделаю.

Извольте. Это схема из американского патента, прямо относящегося к теме. Доказывайте!

Иначе мы не продвинемся дальше голословных заявлений и ссылок на таинственную литературу.

Таинственную? Учебник по теории линейных цепей, что дети в институтах изучают...

Ну, вот и приведите пример оттуда. С указанием страницы и номера рисунка.

Издеваетесь?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Old Nick]

Частота снятия информации о емкости в идеале 5-8 кГц, соответственно возбуждение должно быть гораздо чаще (я немного наврал в начале форума), может быть, от 20 кГц и выше.

Вот примитивный измеритель емкости, с синхронным детектором, позволяющий измерять емкости с точностью порядка процента. Я его делал лет 20 назад на дрянных совковых ОУ. Некоторыми изменениями можно подружить его с 10пФ, но даже на современных комплектующих получить много точнее процента будет сложновато, нужна принципиально другая система. Обратите внимание, что подсоединение к измеряемое емкости сделано экранированным кабелем и может быть довольно далеко вынесено, так как вход операционного усилителя (теоретически) имеет потенциал "земли". Практически, длина кабеля может измерятся единицами метров (именно для этой схемы не обещаю).

Эскизы прикрепленных изображений

 

[norsen]

Я написал "эскиз схемы", т.к. он показывает только общую идею построения усилителя заряда. Если датчик выполнен с одной заземленной обкладкой, то эта схема уже неприменима. Если требуется измерять статическое смещение - тоже. Схема питания датчика и схема компенсации будут на порядок сложнее приведенного эскиза.
По даташиту на HT1104 Input Offset Current @225C все-таки <10 нА, но это несущественно, т.к. для усилителя заряда я бы предпочел видеть и Input Bias Current, и Input Offset Current <1-10 пикоА (про нижнюю частоту сигнала нам ничего не сказали, так что точнее не скажу).

Не совсем понимаю, почему схема не применима для измерения статического смещения? На выходе ведь все равно амплитуда напряжения будет пропорциональна отношению емкостей датчика, в чем же проблема? Схема ведь основана на измерении амплитуды... Кстати, отношение емкостей в конечном выражении снимает проблемы с температурной нестабильностью емкостей датчика, т.к. они одинаково дрейфуют с температурой.

Допустим, питание датчика - синусоида с 12-битного ЦАП (через повторитель на ОУ), после усиления сигнал - на АЦП, у которого то же опорное напряжение, что и у ЦАПа. Что имеется в виду под схемой компенсации? (по какому параметру?) Простите за возможное дилетантство... если одинаковые опорники у "генератора" и "измерителя", то что еще надо компенсировать?

Под "частотным диапазоном измеряемого сигнала" я имел в виду именно чатотный диапазон измеряемого перемещения, а не частоту модуляции или частоту выборки/измерения. Соответственно, под "статическим смещением" я имел в виду не смещение нуля на выходе ОУ, а необходимость измерения полезного сигнала на частоте 0 Гц (т.е. подвижный элемент датчика сместили на х мм, и там держат или колеблют его относительно этого положения). Вопрос остается открытым.

Да, статику необходимо мерять (это как раз главное в проекте - знать среднее положение, не взирая на колебания, которые имеют спектр примерно до 4 кГц с локальными максимумами где-то на десятках и сотнях Гц).

[Stanislav]

Станислав, вы твёрдо уверены в последнем тезисе?

Абсолютно.
Усилитель заряда - суть интегратор тока. Даёт на выходе напряжение, пропорциональное инжектированному в его вход заряду. Реализуется с помощью ОУ с кондёром в ОС.
Такая схема имеет нулевое входное сопротивление (принцип виртуального КЗ входа).

[Stanislav]

Предполагаю, что предложение применить БТ во входном каскаде является необдуманным. Потому, что схема измерения с накачкой в несколько кГц и 10 пФ требует только ПТ на входе усилителя.

Не требует, а может оказатьтья предпочтительной. А может и не оказаться.

В данном случае схема на БТ НЕ МОЖЕТ ОКАЗАТЬСЯ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОЙ. А вход на ПТ - ЕДИНСТВЕННОЕ возможное решение из доступных практически.
Ваше же утверждение

О п.2 я бы сказал, что реально обойтись только одними биполярными транзисторами (без микросхем), если не смущают размеры.

теперь уже вряд ли можно назвать необдуманным. Налицо устойчивое непонимание основных принципов работы усилительной техники.

Под "Вашей системой" я подразумевал систему, лежавшую на Вашем столе.
Обсуждаемый вопрос сформулирован автором темы в постах № 1,3 и 14.

Понял. Вы смешали слова "схема" и "система".

Из чего это следует? Если Вы их смешали - это ваше дело. Можете посмотреть на мой пост №27 и убедиться в этом.

...Мост из четырех элементов. Допустим, конденсаторов. К одной диагонали подключен генератор, к другой - чувствительный элемент. Надеюсь, такую схему каждый представит.

Нет, не каждый. Что есть, например, "чувствительный элемент"?

Некое устройство, определяющая разбаланс моста, см. учебник.

Пожалуйста, не надо ссылок на учебники. Речь здесь идёт о реально разрабатываемой конструкции, а для таких конструкций, повторюсь, "школьных" решений не бывает.
Один мой "лучший друг" на этом форуме написал следующее:

...когда человек не в курсе, но сказать что-то очень хочется, то идут в ход ссылки на англоязычные источники, появляется некая недоговоренность и типа намеки на что-то "и так всем образованным людям понятное".

Я в этом с ним полностью согласен.

Вообще, непонятно, зачем писать столько умных слов? Поверьте, специалисту, даже начинающему, схема скажет гораздо больше.

Мне всегда казалось, что специалист и начинающий, - понятия абсолютно противоположные.

Я так не считаю. Любой специалист в течение своей карьеры когда-то начинает, продолжает, а часто и заканчивает быть специалистом. Когда он начинает, его следует назвать начинающим, а когда заканчивает - конченым.

А специалисту, по моему мнению, достаточно выражения "мост". Например, емкостный.

Хорошему специалисту выражения "ёмкостный мост" недостаточно, так как оно определяет только понятие. Для оценки же системы или узла нужна её/его конкретная реализация.

Извольте. Это схема из американского патента, прямо относящегося к теме. Доказывайте!

Это не схема, а некий малюнок (пост # 50). Тем не менее, его недостатки очевидны:
1. Относительная сложность реализации. С учётом 200 С сложность перестаёт быть относительной.
2. Влияние входного импеданса усилительного элемента на работу схемы.
3. Дополнительный источник погрешностей - нестабильность ёмкости "лишних" кондёров во втором плече моста, вызванная внешними факторами.
Преимуществ эта схема по сравнению с приведённой мной, не имеет (в противном случае, буду рад выслушать пояснения).
В то же время, "моя" схема свободна от всех указанных выше недостатков.

Ну, вот и приведите пример оттуда. С указанием страницы и номера рисунка.

Издеваетесь?

Отнюдь. См. цитату из поста моего "лепшего друга" выше.

[Stanislav]

Не совсем понимаю, почему схема не применима для измерения статического смещения? На выходе ведь все равно амплитуда напряжения будет пропорциональна отношению емкостей датчика, в чем же проблема?

Думаю, уважаемый xemul имел в виду измерение статического потенциала или заряда на обкладках датчика. Что действительно невозможно практически.

Схема ведь основана на измерении амплитуды... Кстати, отношение емкостей в конечном выражении снимает проблемы с температурной нестабильностью емкостей датчика, т.к. они одинаково дрейфуют с температурой.

Вот, для того, чтобы избежать ошибок, связанных с дрейфом элементов, и нужно сократить до минимума кол-во этих элементов в "активной зоне".

...Применение моста в данном случае я буду считать возможным, если мне расскажут, как обеспечить требуемую точность пассивного плеча на 200 С или компенсацию емкостей шнурков при удаленном пассивном плече.

Вот-вот, и я о том же.
Есть, однако, и другие недостатки мостовой схемы применительно к данной задаче.

[Old Nick]

Ваше же утверждение теперь уже вряд ли можно назвать необдуманным. Налицо устойчивое непонимание основных принципов работы усилительной техники.

Один мой "лучший друг" на этом форуме написал следующее:

...когда человек не в курсе, но сказать что-то очень хочется, то идут в ход ссылки на англоязычные источники

Я в этом с ним полностью согласен.

Мне тоже эти слова показались, мягко говоря, очень смешными, особенно в случаях, когда русскоязычных источников не существует.

Мне всегда казалось, что специалист и начинающий, - понятия абсолютно противоположные.

Я так не считаю. Любой специалист в течение своей карьеры когда-то начинает, продолжает, а часто и заканчивает быть специалистом. Когда он начинает, его следует назвать начинающим, а когда заканчивает - конченым.

Готовая статья в энциклопедию. Можно еще добавить, что НС и КС в нашей стране не определяются продолжительностью работы, это диагноз.

Извольте. Это схема из американского патента, прямо относящегося к теме. Доказывайте!

Это не схема, а некий малюнок (пост # 50). Тем не менее, его недостатки очевидны:

Прошу прощения, "малюнок" в обычном словаре не нашел, а блатного/БОМЖ нет.

1. Относительная сложность реализации. С учётом 200 С сложность перестаёт быть относительной.
2. Влияние входного импеданса усилительного элемента на работу схемы.
3. Дополнительный источник погрешностей - нестабильность ёмкости "лишних" кондёров во втором плече моста, вызванная внешними факторами.
Преимуществ эта схема по сравнению с приведённой мной, не имеет (в противном случае, буду рад выслушать пояснения).
В то же время, "моя" схема свободна от всех указанных выше недостатков.

Понятно. Это надо принимать за доказательство. Всю прошедшую жизнь я думвл что в подобных случаях сравнивают достоинства и недостатки обоих объектов сравнения. Мне понравилось, надо запомнить.
Поскольку Вы не тот, кому в реальности нужна помощь, позволю себе дальше не обсуждать.

[Stanislav]

Мне тоже эти слова показались, мягко говоря, очень смешными, особенно в случаях, когда русскоязычных источников не существует.

Не стоит вырывать словосочетание из контекста. В данном случае гораздо важнее

...появляется некая недоговоренность и типа намеки на что-то "и так всем образованным людям понятное".

Это я и имел в виду. И смешного ничего здесь нет.

Извольте. Это схема из американского патента, прямо относящегося к теме. Доказывайте!

Это не схема, а некий малюнок (пост # 50). Тем не менее, его недостатки очевидны:

Прошу прощения, "малюнок" в обычном словаре не нашел, а блатного/БОМЖ нет.

Ну, зачем же сразу блатной? Достаточно русско-украинского. Слово "малюнок" означает "рисунок", только и всего. Но ход Ваших мыслей мне нравится...

1. Относительная сложность реализации. С учётом 200 С сложность перестаёт быть относительной.
2. Влияние входного импеданса усилительного элемента на работу схемы.
3. Дополнительный источник погрешностей - нестабильность ёмкости "лишних" кондёров во втором плече моста, вызванная внешними факторами.
Преимуществ эта схема по сравнению с приведённой мной, не имеет (в противном случае, буду рад выслушать пояснения).
В то же время, "моя" схема свободна от всех указанных выше недостатков.

Понятно. Это надо принимать за доказательство. Всю прошедшую жизнь я думвл что в подобных случаях сравнивают достоинства и недостатки обоих объектов сравнения.

Вы совершенно неправильно думали. Бывают случаи, когда одно решение ничего, кроме недостатков, по сравнению с другим, не имеет, о чём я уже писал здесь.

ЗЫ. А что будет, если кондёры 6 и 7 данного РИСУНКА заменить на ... резисторы не слишком большого сопротивления? Новый патент?

[Old Nick]

ЗЫ. А что будет, если кондёры 6 и 7 данного РИСУНКА заменить на ... резисторы не слишком большого сопротивления? Новый патент?

Будет потеря динамического диапазона, "в связи с устойчивым непониманием основных ..."

[Stanislav]

ЗЫ. А что будет, если кондёры 6 и 7 данного РИСУНКА заменить на ... резисторы не слишком большого сопротивления? Новый патент?

Будет потеря динамического диапазона, "в связи с устойчивым непониманием основных ..."

В связи с этим потерь динамического диапазона не бывает.
Вместо того, чтобы писать явную чушь, лучше пояснили бы толком.

[xemul]

Я написал "эскиз схемы", т.к. он показывает только общую идею построения усилителя заряда. Если датчик выполнен с одной заземленной обкладкой, то эта схема уже неприменима. Если требуется измерять статическое смещение - тоже. Схема питания датчика и схема компенсации будут на порядок сложнее приведенного эскиза.
По даташиту на HT1104 Input Offset Current @225C все-таки <10 нА, но это несущественно, т.к. для усилителя заряда я бы предпочел видеть и Input Bias Current, и Input Offset Current <1-10 пикоА (про нижнюю частоту сигнала нам ничего не сказали, так что точнее не скажу).

Не совсем понимаю, почему схема не применима для измерения статического смещения? На выходе ведь все равно амплитуда напряжения будет пропорциональна отношению емкостей датчика, в чем же проблема? Схема ведь основана на измерении амплитуды... Кстати, отношение емкостей в конечном выражении снимает проблемы с температурной нестабильностью емкостей датчика, т.к. они одинаково дрейфуют с температурой.

Как отметил Станислав, усилитель заряда (УЗ) называют еще интегратором тока, т.е. напряжение на выходе пропорционально интегралу входного тока с коэффициентом 1/Cос. Беда заключается в том, что интегрируется при этом не только полезная составляющая тока (в схеме, приведенной Станиславом, - ток через левый конденсатор), но и все токи утечки (датчика, Сос, платы, кабеля...) и входной ток ОУ. Несложно подсчитать, что при входном токе ОУ в 10 нА, емкости Сос = 10 пФ и диапазоне выходного сигнала +-1 В ошибка в 0.1% только от входного тока набежит за 1 мкс.
Работа с УЗ кроме посильной минимизации паразитных токов предполагает периодический сброс интегрирующего конденсатора и калибровку УЗ для учета оставшихся паразитных токов. Паразитные токи могут быть скомпенсированы добавлением линейно изменяющейся составляющей к напряжению питания датчика в такте измерения, хотя сейчас проще выполнять такую коррекцию уже в цифре.
Измерение статического смещения емкостным датчиком с УЗ, т.к. информация об этом смещении - напряжение на Сос, предполагает или отсутствие сброса Сос в течение всего времени работы, или выполнение периодического сброса и хранение информации о смещении в цифре. Т.к. за время тактов сброса и калибровки информация с датчика обрабатываться не будет, это приведет к (быстрому) набегу ошибки. Кроме того, при требуемой Вам частоте измерений и погрешности допустимая длительность тактов сброса и калибровки получается просто микроскопической.
Резюм: УЗ в данном случае использовать очень проблематично.

Допустим, питание датчика - синусоида с 12-битного ЦАП (через повторитель на ОУ), после усиления сигнал - на АЦП, у которого то же опорное напряжение, что и у ЦАПа. Что имеется в виду под схемой компенсации? (по какому параметру?) Простите за возможное дилетантство... если одинаковые опорники у "генератора" и "измерителя", то что еще надо компенсировать?

Т.е. используем обычный усилитель переменного тока? Вполне допустимо, но ... чуть ниже.
Что можно попробовать компенсировать? Ну, например, несимметричность синусоиды, вызванную несогласованностью нижнего и верхнего плеч формирователя, уход нуля ОУ, те же самые утечки...

Под "частотным диапазоном измеряемого сигнала" я имел в виду именно чатотный диапазон измеряемого перемещения, а не частоту модуляции или частоту выборки/измерения. Соответственно, под "статическим смещением" я имел в виду не смещение нуля на выходе ОУ, а необходимость измерения полезного сигнала на частоте 0 Гц (т.е. подвижный элемент датчика сместили на х мм, и там держат или колеблют его относительно этого положения). Вопрос остается открытым.

Да, статику необходимо мерять (это как раз главное в проекте - знать среднее положение, не взирая на колебания, которые имеют спектр примерно до 4 кГц с локальными максимумами где-то на десятках и сотнях Гц).

Угу, с усилителем переменного тока это вполне возможно. Теперь то самое "но". Вы хотите измерять сигнал до 4 кГц, соответственно, частота модуляции напряжения питания датчика должна быть выше настолько, чтобы после фильтрации (аналоговой или цифровой - без разницы) она давилась не хуже чем на 60 дБ (кажется, Вы заказывали погрешность 0.1%?). По той же причине данные на ЦАП должны выдаваться с частотой ~ в 600 раз выше частоты модуляции. Можно, конечно, формировать питание моста специализированным синтезатором в холодной части, но тогда к нему (питанию) по пути могут пристать всякие помехи.
И это далеко не все (остаются еще стабилизаторы питания в горячей части - Вы сами сказали, что исходные +-5 грязные, ИОН требуемой точности,...).

...Применение моста в данном случае я буду считать возможным, если мне расскажут, как обеспечить требуемую точность пассивного плеча на 200 С или компенсацию емкостей шнурков при удаленном пассивном плече.

Вот-вот, и я о том же.
Есть, однако, и другие недостатки мостовой схемы применительно к данной задаче.

Мост, имхо, здесь может быть полезен только при однополярной запитке датчика.

[SasaTheProgramme...]

Станислав, вы твёрдо уверены в последнем тезисе?

Абсолютно.
Усилитель заряда - суть интегратор тока. Даёт на выходе напряжение, пропорциональное инжектированному в его вход заряду. Реализуется с помощью ОУ с кондёром в ОС.
Такая схема имеет нулевое входное сопротивление (принцип виртуального КЗ входа).

Тогда Вы правы - это действительно усилитель заряда

[SasaTheProgramme...]

Применение моста в данном случае я буду считать возможным, если мне расскажут, как обеспечить требуемую точность пассивного плеча на 200 С или компенсацию емкостей шнурков при удаленном пассивном плече.

Все четыре ёмкости изготовляются в одном технологическом цикле и конструктивно объединяются в блок. На одну воздействует входое смещение, на другую смещение от компенсирующего электропривода - готового микрометра с прикрученным микродвигателем. В измерительную диагональ включается трансформатор с малой проходной ёмкостью. Генератор, усилитель, двигатель и специально обученная версия файнридера, следящая за шкалой микрометра через вебкамеру с телеобъективом вынесены в безопасное в температурном смысле место.

[_artem_]

Что за абракадабра?)))

[Stanislav]

...Беда заключается в том, что интегрируется при этом не только полезная составляющая тока (в схеме, приведенной Станиславом, - ток через левый конденсатор), но и все токи утечки (датчика, Сос, платы, кабеля...) и входной ток ОУ. Несложно подсчитать, что при входном токе ОУ в 10 нА, емкости Сос = 10 пФ и диапазоне выходного сигнала +-1 В ошибка в 0.1% только от входного тока набежит за 1 мкс.

Простите, но это неверно. Измерения предполагается производить на переменном токе. Для этого на датчик предложено подавать напряжение "накачки" в единицы (сначала) или десятки (позже) кГц.
Входные же токи ОУ можно считать в первом приближении величиной постоянной, которая вызовет только постоянное смещение выходного напряжения, что никак не повлияет на результаты измерений (определяемые величиной переменной составляющей). Во втором приближении нужно учитывать токовые шумы входа ОУ, и это существенный момент, который, однако, лучше обсудить позже.
Кстати, при 200С входные токи ОУ будут заметно меньше, чем при 225С.

...Вы хотите измерять сигнал до 4 кГц, соответственно, частота модуляции напряжения питания датчика должна быть выше настолько, чтобы после фильтрации (аналоговой или цифровой - без разницы) она давилась не хуже чем на 60 дБ (кажется, Вы заказывали погрешность 0.1%?). По той же причине данные на ЦАП должны выдаваться с частотой ~ в 600 раз выше частоты модуляции. Можно, конечно, формировать питание моста специализированным синтезатором в холодной части, но тогда к нему (питанию) по пути могут пристать всякие помехи.

Ваш расчёт не совсем верен (точнее, совсем неверен).
Во-первых, автор темы явно не указал, какая полоса сигнала его интересует (я понял, что это - единицы герц). Получить в полосе же 4 кГц точность 10е-3, по-моему, будет очень трудно, если вообще возможно.
Во-вторых, зачем давить частоту накачки? Выходной фильтр НЧ только должен подавлять ВЧ компоненты, образующиеся после демодуляции сигнала, буде таковая производится.
Я бы вообще не делал демодуляцию в аналоге, а сразу бы оцифровал сигнал после преобразователя и полосового фильтра. В цифрЕ с ним дальше разбираться будет проще.
В-третьих, откуда 600 раз? На выходе ЦАП также нужно ставить фильтр, при этом таких жуткие частоты вовсе не понадобятся.

...И это далеко не все (остаются еще стабилизаторы питания в горячей части - Вы сами сказали, что исходные +-5 грязные, ИОН требуемой точности,...).

Простите, Вы о чём? Зачем стабилизаторы и ИОН, да ещё в горячей части?

...Мост, имхо, здесь может быть полезен только при однополярной запитке датчика.

Каим образом он может быть полезен?

[xemul]

...Беда заключается в том, что интегрируется при этом не только полезная составляющая тока (в схеме, приведенной Станиславом, - ток через левый конденсатор), но и все токи утечки (датчика, Сос, платы, кабеля...) и входной ток ОУ. Несложно подсчитать, что при входном токе ОУ в 10 нА, емкости Сос = 10 пФ и диапазоне выходного сигнала +-1 В ошибка в 0.1% только от входного тока набежит за 1 мкс.

Простите, но это неверно. Измерения предполагается производить на переменном токе. Для этого на датчик предложено подавать напряжение "накачки" в единицы (сначала) или десятки (позже) кГц.
Входные же токи ОУ можно считать в первом приближении величиной постоянной, которая вызовет только постоянное смещение выходного напряжения, что никак не повлияет на результаты измерений (определяемые величиной переменной составляющей). Во втором приближении нужно учитывать токовые шумы входа ОУ, и это существенный момент, который, однако, лучше обсудить позже.
Кстати, при 200С входные токи ОУ будут заметно меньше, чем при 225С.

Станислав, Вы меня пугаете. В Вашей схеме
Uвых = 1/C1.2 * интеграл(I(C1.2)dt), I(C1.2) - ток через C1.2.
Roc я опустил для упрощения восприятия, т.е. рассматриваю идеальный УЗ. Чувствительность по deltaC1.x сейчас не интересна.
I(C1.2) = I(C1.1) + Ip = C1.1*dUнак/dt + Ip, где Ip - все паразитные токи.
Соответственно, на выходе ОУ будет сумма (C1.1/C1.2)*Uнак и интеграла от паразитных токов.
При добавлении в схему Rос ниже частоты 1/2PiRocC1.2 ее (схему) можно рассматривать как усилитель напряжения с соответствующим ФВЧ на входе, выше - как усилитель заряда. При добавлении такого же резистора по неинвертирующему входу в выходном сигнале ОУ, естественно, останется только составляющая от разности входных токов (как Вы справедливо заметили, при Roc=200 МОм не больше 1В) и неучтенных утечек (несомненный плюс - ОУ можно не балансировать и не обращать внимание на дрейф нуля - это всего несколько мВ). При этом информацию о статическом смещении получить не удастся.
О том, насколько входные токи будут меньше указанных в даташите, можно только гадать опытным путем.

...Вы хотите измерять сигнал до 4 кГц, соответственно, частота модуляции напряжения питания датчика должна быть выше настолько, чтобы после фильтрации (аналоговой или цифровой - без разницы) она давилась не хуже чем на 60 дБ (кажется, Вы заказывали погрешность 0.1%?). По той же причине данные на ЦАП должны выдаваться с частотой ~ в 600 раз выше частоты модуляции. Можно, конечно, формировать питание моста специализированным синтезатором в холодной части, но тогда к нему (питанию) по пути могут пристать всякие помехи.

Ваш расчёт не совсем верен (точнее, совсем неверен).
Во-первых, автор темы явно не указал, какая полоса сигнала его интересует (я понял, что это - единицы герц). Получить в полосе же 4 кГц точность 10е-3, по-моему, будет очень трудно, если вообще возможно.
Во-вторых, зачем давить частоту накачки? Выходной фильтр НЧ только должен подавлять ВЧ компоненты, образующиеся после демодуляции сигнала, буде таковая производится.
Я бы вообще не делал демодуляцию в аналоге, а сразу бы оцифровал сигнал после преобразователя и полосового фильтра. В цифрЕ с ним дальше разбираться будет проще.
В-третьих, откуда 600 раз? На выходе ЦАП также нужно ставить фильтр, при этом таких жуткие частоты вовсе не понадобятся.

Автор указал (см. здесь), что его в первую очередь интересует именно информация о статическом смещении. Спектр полезного сигнала он ограничил снизу 0 Гц, сверху 4 кГц.
Как выполнять демодуляцию и строить полосовой фильтр, пусть решает автор.
Наверное, я не совсем точно выразился. Для получения требуемой точности (сейчас пробежался еще раз по треду - оказывается, хочется даже 0.01% погрешности), внеполосные составляющие должны быть задавлены не хуже, чем... Будет это достигаться в аналоге или в цифре, или совместно, дело десятое. Соотношение верхней частоты спектра полезного сигнала и частоты накачки (естесно, не только оно) определяет требуемый порядок фильтра.
На выходе ЦАП, конечно, нужно ставить фильтр. Требования к порядку фильтра (или к частоте данных на ЦАП) - оттуда же. Зачем? Чтобы знать, что пытаемся демодулировать.
Кста, 12-разрядного ЦАП не хватит для формирования Uнак с погрешностью 0.01%.

...И это далеко не все (остаются еще стабилизаторы питания в горячей части - Вы сами сказали, что исходные +-5 грязные, ИОН требуемой точности,...).

Простите, Вы о чём? Зачем стабилизаторы и ИОН, да ещё в горячей части?

Я исходил из предположения, что преобразование измеряемого сигнала к виду, пригодному для передачи на несколько метров, будет выполняться в горячей части.
Хорошо, можно попробовать тянуть стабилизированное питание из холодной части. Uнак тоже? И ИОН?
Автор хочет то 0.1%, то 0.01%. При аналоговом сигнале на выходе преобразователя с амплитудой, н-р, +-1 В суммарная ошибка не должна превышать 1 мВ или 0.1 мВ соответственно. А теперь вопрос: сколько термопар и с какой эквивалентной термоЭДС (приведенной к выходному сигналу) Вы насчитаете между горячей и холодной частью при разнице температур в 200 С? Выход будет не напряжением, а током? То же самое, только в профиль.

...Мост, имхо, здесь может быть полезен только при однополярной запитке датчика.

Каим образом он может быть полезен?

Только подавлением синфазной составляющей на входе усилителя.

[asdf]

[
Да, это действительно измеритель малых перемещений; относительно самих величин не все пока понятно, предварительно +-0.2 мм при величине зазора порядка единиц мм (уточняется механиками. AD7745 подошло бы, но температура в месте измерений 175-200 по Цельсию, и данная микросхема, наверно, не будет работать. Да и вообще такая температура накладывет существенные ограничения на выбор элементов, точно знаю только про существование подходящих ОУ.

А может имело бы смысл озаботиться созданием холодной зоны для AD7745?
Объем небольшой, охлаждать можно продувкой холодным внешним воздухом.

[norsen]

Спасибо всем за активное участие в обсуждении темы! Вы мне очень помогли.

Автор указал (см. здесь), что его в первую очередь интересует именно информация о статическом смещении. Спектр полезного сигнала он ограничил снизу 0 Гц, сверху 4 кГц.
Как выполнять демодуляцию и строить полосовой фильтр, пусть решает автор.
Наверное, я не совсем точно выразился. Для получения требуемой точности (сейчас пробежался еще раз по треду - оказывается, хочется даже 0.01% погрешности), внеполосные составляющие должны быть задавлены не хуже, чем... Будет это достигаться в аналоге или в цифре, или совместно, дело десятое. Соотношение верхней частоты спектра полезного сигнала и частоты накачки (естесно, не только оно) определяет требуемый порядок фильтра.

Я некорректно объяснил, на каких частотах меряется сигнал. Дело в том, что полезный сигнал достаточно медленный (десятые доли Гц), но, кроме него есть паразитные дрожания (обусловленные формой конструкции) со спектром от 100-ен Гц до 4 кГц, причем формы спектра добиться от механиков мне пока не удалось, что-то типа: на 100-ях Гц мало -> на 2 кГц максимум -> спад к 4 кГц. Про амплитуду этих паразитов тоже ничего внятного не говорят, как я понял - они сравнимы с полезным сигналом. В связи с этим мне представляется более простой реализация схемы, которую я приводил в посте 31. Дело в том, что там фильтрация НЧ происходит автоматически: "инерционность" реакции схемы на изменения емкостей С1 и С2 зависит от величины Сint1 (как - надо еще считать, но по моделированию получается, что для С1,С2 порядка 10 пФ и для Cint1 10нФ время установления выходного напряжения после скачка емкостей датчика десятки мс). Т.е. возможно, дополнительной фильтрации вообще не потребуется, и во всяком случае это хороший анти-элиас фильтр, цифровать можно довольно медленно - ведь на выходе постоянное напряжение. Кстати, эта схема несколько похоже по принципу действия на преобразователи "емкость-код" аналог девайс, только там обратная связь засчет управления ключами, а не напряжением. Правда, будут проблемы с теми же входными токами и смещениями ОУ.

На выходе ЦАП, конечно, нужно ставить фильтр. Требования к порядку фильтра (или к частоте данных на ЦАП) - оттуда же. Зачем? Чтобы знать, что пытаемся демодулировать.
Кста, 12-разрядного ЦАП не хватит для формирования Uнак с погрешностью 0.01%.

А разве точность преобразования ЦАП зависит от разрядности? Я думал, что только от точности, с которой выдержано опорное напряжение. Даже, например, 8-разрядный ЦАП с 1-ми во всех разрядах будет давать на выходе опорное напряжение, разве не так?
Что касается требуемой точности - я предполагаю, что для данного проекта хватит и 1%, и отстаиваю это перед вышестоящими коллегами. Пока не отстоял :-). Дело в том, что многочисленные погрешности именно в механике, связанные с температурой и особенно давлением, сведут на нет все электронные ухищрения.

Еще несколько слов про проект. Во-первых, в нем не предполагается холодной части в принципе, все, что есть, будет работать при 200 градусах (возможно, самое холодное место 150 град.). Во-вторых, габариты всего девайса очень критичны. Система большая (сбор данных не только по перемещениям), и планировать по всем каналам по процессору невозможно, т.е. один процессор на много каналов. И главное, результаты измерений передаются в "безопасное" место (место с нормальными условиями) по очень медленному каналу связи, поэтому вся обработка будет именно в "горячей" зоне. Основные сложности всего проекта - конструктивно-механические, это интересно, но не я занимаюсь (и надо на другой форум идти. Последние обсуждения возможных сожностей с механиками показывают, что, скорее всего, мы откажемся от емкостного принципа вообще: там кругом металл, и как экранировать датчик (вкупе с тем. чтобы он был бесконтактным) не понятно. Возможно, будем использовать датчики LVDT или Eddy Current, да и то не датчики, а только принцип, т.к. не найти подходящих среди коммерчески доступных.

[xemul]

1% гораздо симпатичнее. И реалистичнее. А если весь полезный сигнал укладывается в доли/единицы герц, то отфильтровать вредности двумя декадами выше - вообще не проблема.
По поводу ЦАПа. Он также имеет и разрешаюшую способность, и погрешность (несколько составляющих, суммарная для всей шкалы - обычно несколько LSB). Соответственно, и сигнал, формируемый ЦАП, будет несколько отличаться от желаемого и по амплитуде, и по спектру.
Схему, приведенную Вами в посте #31, можно попробовать, вот только какие ключи можно будет использовать при емкостях датчика 10 пФ? Кста, из-за столь малых емкостей придется использовать достаточно высокочастотное Uнак.
Тут подумалось (опять скатываемся к мосту:[attachment=7006:attachment]
Два нижних конденсатора - датчик. Плюс - в заземленной средней обкладке датчика.
Мысль о датчике на более другом принципе у меня мелькала в самом начале треда, я только не стал ее озвучивать.

[asdf]

Мысль о датчике на более другом принципе у меня мелькала в самом начале треда, я только не стал ее озвучивать.

А может быть и зря.
Хочу напомнить что в подфоруме по Метрологии уже рассматривался вопрос об оптическом датчике перемещения, например таком http://physics.nad.ru/rusensor.htm . В область измерения вводится конец стеклянного оптоволокна. Другой подключен к интерферометру в холодной области. Точность получена - доли микрон (как ни странно ). Где то у меня была информация о конкретном (росийском) производителе такой аппаратуры, если надо, могу поискать.

[Old Nick]

Во-первых, в нем не предполагается холодной части в принципе, все, что есть, будет работать при 200 градусах (возможно, самое холодное место 150 град.). Во-вторых, габариты всего девайса очень критичны. Система большая (сбор данных не только по перемещениям), и планировать по всем каналам по процессору невозможно, т.е. один процессор на много каналов. И главное, результаты измерений передаются в "безопасное" место (место с нормальными условиями) по очень медленному каналу связи, поэтому вся обработка будет именно в "горячей" зоне. Основные сложности всего проекта - конструктивно-механические, это интересно, но не я занимаюсь (и надо на другой форум идти. Последние обсуждения возможных сожностей с механиками показывают, что, скорее всего, мы откажемся от емкостного принципа вообще: там кругом металл, и как экранировать датчик (вкупе с тем. чтобы он был бесконтактным) не понятно. Возможно, будем использовать датчики LVDT или Eddy Current, да и то не датчики, а только принцип, т.к. не найти подходящих среди коммерчески доступных.

С точки зрения помехоустойчивости и механики емкостный вариант очень "дубовый", кроме того, позволяет обойтись без моточных изделий и магнитных материалов. По крайней мере, для требуемых точностей. Организовать одну-две изолированых пластины может оказаться проще всего.
Схема из моего поста представляет вариант традиционного подхода для небольших точностей (большие - это Е-6). Перенос принципа на современные компоненты может легко дать 0.1%.
Остальные варианты (кроме нормальных моста и полумоста) для желаемой точности слабоваты по части динамического диапазона. Поверьте работающему с похожей проблематикой 10 лет.
Основная проблема, по-моему, - подбор высокотемпературных электронных компонентов.

[Old Nick]

Неплохо бы, если бы Stanislav или кто хорошо разбирается в усилителях заряда провел бы для них такой же анализ.
...
Может все таки стоит рассмотреть и другие варианты измерениий?

Система с разрешением на три порядка больше прекрасно работает вплотную к обмотке электормагнита, коммутируеиой с частотой до нескольких десятков Герц. Амплитуда напряжения на обмотке - 60 вольт. Правда, обмотка шунтирована лиодом.

[norsen]

Схему, приведенную Вами в посте #31, можно попробовать, вот только какие ключи можно будет использовать при емкостях датчика 10 пФ? Кста, из-за столь малых емкостей придется использовать достаточно высокочастотное Uнак.

Не особо понял, требования к ключам как раз мягкие: сопротивление в замкнутом состоянии может достигать 10 кОм, скорость переключения не критична (главное - обеспечить синхронность), емкости с выводов на землю могут превышать измеряемую - все это не скажется на работе схемы. Так что можно в качестве ключей даже полевики использовать, если микросхем на Т=200 С не найдется. И насчет высокочастотной накачки не вполне уяснил: на схему подается постоянное нипряжение Uref, и в качестве "накачки" выступает управление ключами. В модели управление ключами 20 кГц, схема работает; мне кажется, точность не от этого зависит. Синхронность управления ключами более важна.

Мысль о датчике на более другом принципе у меня мелькала в самом начале треда, я только не стал ее озвучивать.

А может быть и зря.
Хочу напомнить что в подфоруме по Метрологии уже рассматривался вопрос об оптическом датчике перемещения, например таком http://physics.nad.ru/rusensor.htm . В область измерения вводится конец стеклянного оптоволокна. Другой подключен к интерферометру в холодной области. Точность получена - доли микрон (как ни странно ). Где то у меня была информация о конкретном (росийском) производителе такой аппаратуры, если надо, могу поискать.

Спасибо, но, к сожалению. это не подходит: холодная часть так далеко. что ее можно считать не существующей (подробнее просто не могу говорить, а то как бы чего не вышло:-) ). А в горячей такого не сделать.

С точки зрения помехоустойчивости и механики емкостный вариант очень "дубовый", кроме того, позволяет обойтись без моточных изделий и магнитных материалов. По крайней мере, для требуемых точностей. Организовать одну-две изолированых пластины может оказаться проще всего.
Схема из моего поста представляет вариант традиционного подхода для небольших точностей (большие - это Е-6). Перенос принципа на современные компоненты может легко дать 0.1%.
Остальные варианты (кроме нормальных моста и полумоста) для желаемой точности слабоваты по части динамического диапазона. Поверьте работающему с похожей проблематикой 10 лет.
Основная проблема, по-моему, - подбор высокотемпературных электронных компонентов.

Там сложности с тем, куда эти пластины крепить и чем крепить (клеем вроде нельзя. Кроме того, там везде железо, надо как-то экранировать емкость. И места там мало, и конструкция неудобная для емкостного принципа измерений. Меряются не совсем перемещения, а деформации. Это просто сначала было наобум решено, как я понял, что использовать непременно емкости. У нас ведь система начальства инерционная, как и везде, наверно :-), пока передумаем...
С компонентами действительно проблема, но это отдельная тема.

Давайте проведем оценку проекта.
Необходимая точность- 0.1% это значит емкостный дисбаланс 0.01пф.
На частоте 20кГц - диф. напряжение на входе ОУ - 0.2 мкВ при питании от ~5В.

Извините, но это весьма странные цифры, у меня получались совсем другие (0.2 мВ), а не мкВ. Как вы посчитали? (т.е. какую схему взяли для расчетов?)

Неплохо бы, если бы Stanislav или кто хорошо разбирается в усилителях заряда провел бы для них такой же анализ.
И второе - мои сейсмодатчики имеющие уровень собственных шумов ~0.25мкВ в полосе 4кГц чуствуют трансформатор (50Гц) подстанции находящейся в соседнем здании с амплитудой на несколько порядков превышающей шумовую. Аккустический сигнал идет, скорее всего, по коммуникациям т.к. рядом со зданием в земле преобладают другие микросейсмы типа автомобилей, дверей, шагов и разговоров .
В связи с этими шумами не удается получить усиление более 60-70дБ, хотя за городом или тихой ночью можно раскатать до 130-140дБ.
Для чего я это - если частота мех. резонанса Вашей измерительной системы будет более нескольких Гц
- то скорее всего Вы тоже будете ловить весь этот мусор.
Может все таки стоит рассмотреть и другие варианты измерениий?

Не совсем понял последние тезисы. Каков бы ни был вариант измерений, паразитные колебания в исследуемой системе (под исследуемой системой имеется в виду та механическая конструкция, которую надо мерять, не считая датчик) всегда имеют место быть (они физически присущи), и фильтровать их все равно придется.

[Stanislav]

Станислав, Вы меня пугаете. В Вашей схеме
Uвых = 1/C1.2 * интеграл(I(C1.2)dt), I(C1.2) - ток через C1.2.
Roc я опустил для упрощения восприятия, т.е. рассматриваю идеальный УЗ. Чувствительность по deltaC1.x сейчас не интересна.
I(C1.2) = I(C1.1) + Ip = C1.1*dUнак/dt + Ip, где Ip - все паразитные токи.
Соответственно, на выходе ОУ будет сумма (C1.1/C1.2)*Uнак и интеграла от паразитных токов.

Совершенно верно (точнее, совершенно неверно - в последней формуле перепутаны кондёры и знак, но не в этом суть).
Только если считать паразитные токи в первом приближении величиной постоянной, они вызовут постоянное смещение на выходе схемы, т.к, как Вы правильно заметили ниже, она также является ФВЧ.
Компоненты же полезного сигнала будут сосредоточены вблизи частоты накачки (в спектральной области), представляя собой АМ колебание. Для них схема будет представлять собой усилитель переменного тока, причём
Uвых = -Uвх*C1.2/C1.1.
Соответственно к-т усиления такой схемы в интересующем нас диапазоне частот
Ку = - C1.2/C1.1.
Паразитная ёмкость выход-вход ОУ здесь не учитывается.

...При добавлении в схему Rос ниже частоты 1/2PiRocC1.2 ее (схему) можно рассматривать как усилитель напряжения с соответствующим ФВЧ на входе, выше - как усилитель заряда. При добавлении такого же резистора по неинвертирующему входу в выходном сигнале ОУ, естественно, останется только составляющая от разности входных токов (как Вы справедливо заметили, при Roc=200 МОм не больше 1В) и неучтенных утечек (несомненный плюс - ОУ можно не балансировать и не обращать внимание на дрейф нуля - это всего несколько мВ). При этом информацию о статическом смещении получить не удастся.

Почему не удастся? Статическое смещение вызовет изменение амплитуды колебаний на выходе, которое и нужно измерить.

...Автор указал (см. здесь), что его в первую очередь интересует именно информация о статическом смещении. Спектр полезного сигнала он ограничил снизу 0 Гц, сверху 4 кГц.

Правильно. Только я понял, что измерение статического смещения подразумевает сокращение диапазона входных частот до единиц герц. Автор темы уточнил: долей герца.

...И это далеко не все (остаются еще стабилизаторы питания в горячей части - Вы сами сказали, что исходные +-5 грязные, ИОН требуемой точности,...).

Простите, Вы о чём? Зачем стабилизаторы и ИОН, да ещё в горячей части?

Я исходил из предположения, что преобразование измеряемого сигнала к виду, пригодному для передачи на несколько метров, будет выполняться в горячей части.
Хорошо, можно попробовать тянуть стабилизированное питание из холодной части. Uнак тоже? И ИОН?

Uнак тоже. А зачем вообще нужен ИОН?

...Автор хочет то 0.1%, то 0.01%. При аналоговом сигнале на выходе преобразователя с амплитудой, н-р, +-1 В суммарная ошибка не должна превышать 1 мВ или 0.1 мВ соответственно. А теперь вопрос: сколько термопар и с какой эквивалентной термоЭДС (приведенной к выходному сигналу) Вы насчитаете между горячей и холодной частью при разнице температур в 200 С? Выход будет не напряжением, а током? То же самое, только в профиль.

При чём здесь термопары? В такой схеме термо-эдс несущественна, т.к. представляет собой постоянную, или медленно меняющуюся величину.

...Мост, имхо, здесь может быть полезен только при однополярной запитке датчика.

Каим образом он может быть полезен?

Только подавлением синфазной составляющей на входе усилителя.

Приведённые мостовые "схемы" не подавляют синфазную составляющую сигнала. Потрудитесь, пожалуйста, ознакомиться с терминологией.

...Остальные варианты (кроме нормальных моста и полумоста) для желаемой точности слабоваты по части динамического диапазона. Поверьте работающему с похожей проблематикой 10 лет.

Поясните, пожалуйста, что Вы подразумеваете под динамическим диапазоном?

Еще несколько слов про проект. Во-первых, в нем не предполагается холодной части в принципе, все, что есть, будет работать при 200 градусах (возможно, самое холодное место 150 град.). Во-вторых, габариты всего девайса очень критичны. Система большая (сбор данных не только по перемещениям), и планировать по всем каналам по процессору невозможно, т.е. один процессор на много каналов. И главное, результаты измерений передаются в "безопасное" место (место с нормальными условиями) по очень медленному каналу связи, поэтому вся обработка будет именно в "горячей" зоне.

Сюрово, блин... Похоже. только Хонивелл нужные Вам чипы и выпускает (если найдёте ещё у кого-нибудь, киньте ссылочку, плиз). Раздобыть их будет, без сомнения, сложно...

Сообщение отредактировал Stanislav - Sep 5 2006, 11:21

[Stanislav]

...Давайте проведем оценку проекта.
Необходимая точность- 0.1% это значит емкостный дисбаланс 0.01пф.
На частоте 20кГц - диф. напряжение на входе ОУ - 0.2 мкВ при питании от ~5В.

Простите, из чего это следует?

...Импенданс схемы (10пф) ~1МОм. Т.е. необходимое входное сопротивление ОУ порядка 10МОм.

Для приведённого ОУ оно много больше - как я уже и писал, единицы ГОм и более.

...При таком сопротивлении и Т~500К, в полосе уже 100Гц (а не килогерцы) амплитуда шумов будет порядка 3мкВ. Это значит что период синхронного усреднения составит порядка 200Гц.
Если учесть, что шум ранее предлагавшихся высокотемпературных ОУ =8мкВ (до 10Гц) то получаем
полосу частоты механических перемещений ~30Гц для точности 0.1%.

Простите, но расчёт неверен.
Во-первых, избыточный НЧ шум учитываться не должен, т.к., в соответствии с написанным мной ранее, мы имеем усилитель переменного тока. А для него в интересующем нас частотном диапазоне уровень шумов <30нВ/sqrt(Гц) при 200С.
Во-вторых, гораздо большее значение, как я и писал ранее, имеют шумы входного тока ОУ. К сожалению, они для данного экземпляра не приводятся.
В-третьих, большой вклад в погрешность измерения создаёт изменение к-та усиления ОУ на частоте накачки в зависмости от выходного напряжения и температуры.
Аккуратный расчёт приведу позже - сейчас нет времени.

В связи с этими шумами не удается получить усиление более 60-70дБ, хотя за городом или тихой ночью можно раскатать до 130-140дБ.
Для чего я это - если частота мех. резонанса Вашей измерительной системы будет более нескольких Гц
- то скорее всего Вы тоже будете ловить весь этот мусор.

Автора темы интересует полоса частот в доли герца. Думаю, для такой полосы задача измерения ёмкости с точностью 0.1% вполне разрешима.
Усиление в 60-70дБ, а тем более, в 130-140дБ получать вовсе не нужно. Вполне достаточно 0 дБ.

Сообщение отредактировал Stanislav - Sep 5 2006, 16:26

[xemul]

Станислав, Вы меня пугаете. В Вашей схеме
Uвых = 1/C1.2 * интеграл(I(C1.2)dt), I(C1.2) - ток через C1.2.
Roc я опустил для упрощения восприятия, т.е. рассматриваю идеальный УЗ. Чувствительность по deltaC1.x сейчас не интересна.
I(C1.2) = I(C1.1) + Ip = C1.1*dUнак/dt + Ip, где Ip - все паразитные токи.
Соответственно, на выходе ОУ будет сумма (C1.1/C1.2)*Uнак и интеграла от паразитных токов.

Совершенно верно (точнее, совершенно неверно - в последней формуле перепутаны кондёры и знак, но не в этом суть).
Только если считать паразитные токи в первом приближении величиной постоянной, они вызовут постоянное смещение на выходе схемы, т.к, как Вы правильно заметили ниже, она также является ФВЧ.
Компоненты же полезного сигнала будут сосредоточены вблизи частоты накачки (в спектральной области), представляя собой АМ колебание. Для них схема будет представлять собой усилитель переменного тока, причём
Uвых = -Uвх*C1.2/C1.1.
Соответственно к-т усиления такой схемы в интересующем нас диапазоне частот
Ку = - C1.2/C1.1.

Да, в первой формуле я знак пропустил. В последней - говорить о знаке бессмысленно, т.к. неизвестно, куда бегут паразитные токи.
Кондеры не перепутаны - нарисуйте граф или вспомните, что Xc=1/2PiC. Ну или хотя бы логически: у Вас получается, что при С1.1=0 Ку ну очень большой.
Собственно-то я был слегка несогласен с терминологией. Усилитель заряда представляет собой предельный случай УНЧ с Roc->бесконечности. Если предлагается рассматривать обычный усилитель переменного тока, давайте так его и назовем.

...При добавлении в схему Rос ниже частоты 1/2PiRocC1.2 ее (схему) можно рассматривать как усилитель напряжения с соответствующим ФВЧ на входе, выше - как усилитель заряда. При добавлении такого же резистора по неинвертирующему входу в выходном сигнале ОУ, естественно, останется только составляющая от разности входных токов (как Вы справедливо заметили, при Roc=200 МОм не больше 1В) и неучтенных утечек (несомненный плюс - ОУ можно не балансировать и не обращать внимание на дрейф нуля - это всего несколько мВ). При этом информацию о статическом смещении получить не удастся.

Почему не удастся? Статическое смещение вызовет изменение амплитуды колебаний на выходе, которое и нужно измерить.

Я опять не смог добавить стройности в изложение. Имелось в виду: УЗ с предложенными характеристиками не сможет, усилитель переменного напряжения - легко.

...Автор указал (см. здесь), что его в первую очередь интересует именно информация о статическом смещении. Спектр полезного сигнала он ограничил снизу 0 Гц, сверху 4 кГц.

Правильно. Только я понял, что измерение статического смещения подразумевает сокращение диапазона входных частот до единиц герц. Автор темы уточнил: долей герца.

Угу, недавно нам все-таки открыли тайну.

...И это далеко не все (остаются еще стабилизаторы питания в горячей части - Вы сами сказали, что исходные +-5 грязные, ИОН требуемой точности,...).

Простите, Вы о чём? Зачем стабилизаторы и ИОН, да ещё в горячей части?

Я исходил из предположения, что преобразование измеряемого сигнала к виду, пригодному для передачи на несколько метров, будет выполняться в горячей части.
Хорошо, можно попробовать тянуть стабилизированное питание из холодной части. Uнак тоже? И ИОН?

Uнак тоже. А зачем вообще нужен ИОН?

имхо, без, хотя бы, структурной схемы измереметра мы ни до чего не договоримся. Вопрос в том, что выполняется в аналоге, а что в цифре. Если Вы исходите из предположения, что Uнак, как и информационный сигнал, будет оцифровываться (с какой частотой и разрядностью?), а потом какой-нибудь контроллер/DSP/... неспешно все это продемодулирует, то остается только найти подходящий контроллер/DSP/...
HT83C51 - масочный со стандартным ядром i51 без АЦП на борту - даже если предположить, что он доставабелен, и маску ему сделают, все равно не справится с демодуляцией потока с более-менее серьезными параметрами (если продолжать углубляться, давайте сначала определимся с формой и частотой сигнала Uнак и требуемой точностью оцифровки).
Готового hightemp АЦП (со встроенным ИОН или без него) я не нашел. Если Вы знаете, как оцифровать сигнал без эталонного источника чего-нибудь, с удовольствием послушаю/почитаю.

...Автор хочет то 0.1%, то 0.01%. При аналоговом сигнале на выходе преобразователя с амплитудой, н-р, +-1 В суммарная ошибка не должна превышать 1 мВ или 0.1 мВ соответственно. А теперь вопрос: сколько термопар и с какой эквивалентной термоЭДС (приведенной к выходному сигналу) Вы насчитаете между горячей и холодной частью при разнице температур в 200 С? Выход будет не напряжением, а током? То же самое, только в профиль.

При чём здесь термопары? В такой схеме термо-эдс несущественна, т.к. представляет собой постоянную, или медленно меняющуюся величину.

Опять же хочу структуру, чтобы понимать, о чем говорим.
Применительно к схеме, приведенной Вами, термо-ЭДС по шнурку Uнак, н-р, будет промодулировано паразитными составляющими измеряемого сигнала (помните, до 4 кГц?) и благополучно усилено операционником. Необходимо ли учитывать этот сигнал, зависит от требуемой точности.
Хотя нам уже рассказали, что холодной части вроде бы как и нет.

...Мост, имхо, здесь может быть полезен только при однополярной запитке датчика.

Каим образом он может быть полезен?

Только подавлением синфазной составляющей на входе усилителя.

Приведённые мостовые "схемы" не подавляют синфазную составляющую сигнала. Потрудитесь, пожалуйста, ознакомиться с терминологией.

Спасибо за замечание, согласен - ошибочка вышла. Читать: "Мост, имхо, здесь может быть полезен только при его (моста) одностороннем возбуждении".
Или Вам не понравилось "подавлением синфазной составляющей"? Хорошо, "ослаблением синфазной составляющей".
Или Вы против "синфазной составляющей"? Могу я поинтересоваться, как Вам тогда желательно именовать неинформативную составляющую сигнала в измерительной диагонали моста?
И не понял, какие "приведенные мостовые "схемы"" имелись в виду? Я писал про обычный мост Уитстона.

[norsen]

Сюрово, блин... Похоже. только Хонивелл нужные Вам чипы и выпускает (если найдёте ещё у кого-нибудь, киньте ссылочку, плиз). Раздобыть их будет, без сомнения, сложно...

Есть еще компании, всех не знаю, но, кроме honywell, нашел еще Texas Components Corporation (не путать с TI
http://www.texascomponents.com/
у них, не говоря об усилителях, даже целая система сбора данных в одном корпусе имеется:
http://www.texascomponents.com/pdf/TX5350.pdf,
а также есть высокотемпературный АЦП с внутренним опорником:
http://www.texascomponents.com/pdf/TX424.pdf

Хотя операционники у хонивела по описанию лучше выглядят.

[Stanislav]

Кондеры не перепутаны - нарисуйте граф или вспомните, что Xc=1/2PiC. Ну или хотя бы логически: у Вас получается, что при С1.1=0 Ку ну очень большой.

Конечно, спасибо за замечание. Кондёры как раз перепутал я...
Правильная формУла для переменной составляющей:
Uвых= - Uвх*C1.1/C1.2

...Собственно-то я был слегка несогласен с терминологией. Усилитель заряда представляет собой предельный случай УНЧ с Roc->бесконечности. Если предлагается рассматривать обычный усилитель переменного тока, давайте так его и назовем.
.................................................
Я опять не смог добавить стройности в изложение. Имелось в виду: УЗ с предложенными характеристиками не сможет, усилитель переменного напряжения - легко.

Отлично, сойдёмся на том, что это - усилитель переменного напряжения.

...Применительно к схеме, приведенной Вами, термо-ЭДС по шнурку Uнак, н-р, будет промодулировано паразитными составляющими измеряемого сигнала (помните, до 4 кГц?) и благополучно усилено операционником.

Простите, я не понимаю, каким образом переменное напряжение может модулировать постоянное? И вообще, для осуществления модуляции нужен нелинейный элемент.

Читать: "Мост, имхо, здесь может быть полезен только при его (моста) одностороннем возбуждении".

Всё равно ничего не понятно. О чём речь-то?
Я считаю, что применение приведённых выше мостов неоправданным, из-за того, что они вносят лишнюю, и совершенно ненужную погрешность.

Или Вам не понравилось "подавлением синфазной составляющей"? Хорошо, "ослаблением синфазной составляющей".

Не понимаю, как мост может подавить или ослабить синфазную составляющую? По-моему, он её создаёт.

Или Вы против "синфазной составляющей"? Могу я поинтересоваться, как Вам тогда желательно именовать неинформативную составляющую сигнала в измерительной диагонали моста?

Синфазным сигналом, или синфазной составляющей сигнала.

...И не понял, какие "приведенные мостовые "схемы"" имелись в виду? Я писал про обычный мост Уитстона.

Простите, но при чём здесь мост Уитстона? Имелись в виду рисунки из постов №50 и №68.

[xemul]

...Применительно к схеме, приведенной Вами, термо-ЭДС по шнурку Uнак, н-р, будет промодулировано паразитными составляющими измеряемого сигнала (помните, до 4 кГц?) и благополучно усилено операционником.

Простите, я не понимаю, каким образом переменное напряжение может модулировать постоянное? И вообще, для осуществления модуляции нужен нелинейный элемент.

Датчик в данном случае работает аналоговым умножителем. Если на датчик подается Uдат(t)=Uнак(t)+Uхз, и коэффициент передачи датчика есть Kд(t), то на выходе датчика получится Uвых(t)=Uнак(t)*Kд(t)+Uхз*Kд(t).
Несложно заметить, что постоянное напряжение, приложенное к датчику, дает сигнал на выходе датчика в соответствии с изменением его коэффициента передачи, который будет усилен усилителем переменного напряжения. В Uхз будут входить и термо-ЭДС как минимум по шнуркам Uнак и земляному.
Можно, я, не зная АЧХ датчика и спектра измеряемого сигнала, не буду переводить это безобразие в частотную плоскость?

Читать: "Мост, имхо, здесь может быть полезен только при его (моста) одностороннем возбуждении".

Всё равно ничего не понятно. О чём речь-то?
Я считаю, что применение приведённых выше мостов неоправданным, из-за того, что они вносят лишнюю, и совершенно ненужную погрешность.

Речь о схеме включения датчика.
Вы, по-видимому, рассматриваете только приведенную Вами схему с С1.2 в ОС. При включении датчика емкостным делителем с противофазной запиткой плеч второй вход ОУ может быть подключен к земле. При односторонней запитке датчика по второму входу ОУ требуется делитель с аналогичным отношением плеч.
Теоретически, в обоих случаях мы имеем мост на входе усилителя, но в первом пассивное плечо моста образовано его драйвером и источником(-ами) питания драйвера и ОУ.
Емкости пассивного плеча моста могут быть выполнены в конструктиве самого датчика. Точность исполнения этих емкостей всяко будет не хуже точности исполнения емкостей в активном плече. Плюс - термокомпенсация датчика на уровне конструктива.
Бюджетом погрешностей измереметра, имхо, пока не озадачивались. Были озвучены несколько желаемых значений погрешности без уточнения ее типа.

Или Вам не понравилось "подавлением синфазной составляющей"? Хорошо, "ослаблением синфазной составляющей".

Не понимаю, как мост может подавить или ослабить синфазную составляющую? По-моему, он её создаёт.

Или Вы против "синфазной составляющей"? Могу я поинтересоваться, как Вам тогда желательно именовать неинформативную составляющую сигнала в измерительной диагонали моста?

Синфазным сигналом, или синфазной составляющей сигнала.

Согласен. Думал про одно, писАл нечто другое.

...И не понял, какие "приведенные мостовые "схемы"" имелись в виду? Я писал про обычный мост Уитстона.

Простите, но при чём здесь мост Уитстона? Имелись в виду рисунки из постов №50 и №68.

В обоих постах изображены обычные емкостные мосты Уитстона: в посте №50 - с четвертьмостовым включением датчика, в посте №68 - с полумостовым включением дифференциального датчика.

[Stanislav]

Датчик в данном случае работает аналоговым умножителем. Если на датчик подается Uдат(t)=Uнак(t)+Uхз, и коэффициент передачи датчика есть Kд(t), то на выходе датчика получится Uвых(t)=Uнак(t)*Kд(t)+Uхз*Kд(t).
Несложно заметить, что постоянное напряжение, приложенное к датчику, дает сигнал на выходе датчика в соответствии с изменением его коэффициента передачи, который будет усилен усилителем переменного напряжения. В Uхз будут входить и термо-ЭДС как минимум по шнуркам Uнак и земляному...

Да, это верно, и я это не учёл. Но смещение нуля на входе и, особенно, на выходе ОУ приведёт к такому же эффекту, что и термо-эдс. Мы же договорились, что не будем рассматривать НЧ компоненты сигнала, потому, что нас интересуют только частоты, близкие к Fнак. Поскольку смещение нуля, как и другие постоянные напряжения, не внесут сколько-нибуть заметного изменения сигнала в этом диапазоне, предлагаю их не рассматривать вовсе.

ЗЫ. А вообще-то, сдвиг нуля на выходе ОУ по указанной Вами причине неплохо бы минимизировать. Для этого нужно немного доработать схему...

...Вы, по-видимому, рассматриваете только приведенную Вами схему с С1.2 в ОС...

Ну, так мостовую схему пока ещё никто не привёл.

...При включении датчика емкостным делителем с противофазной запиткой плеч второй вход ОУ может быть подключен к земле. При односторонней запитке датчика по второму входу ОУ требуется делитель с аналогичным отношением плеч.

Простите, а чем всё-таки плоха схема, приведённая мной, и чем мостовая схема может быть лучше? Кстати, её неплохо бы, наконец, нарисовать, дабы была почва для критики.

В обоих постах изображены обычные емкостные мосты Уитстона: в посте №50 - с четвертьмостовым включением датчика, в посте №68 - с полумостовым включением дифференциального датчика.

М-мм. А мне кажется, что выражение "мост Уитстона" означает конкретно вот это.

Сообщение отредактировал Stanislav - Sep 6 2006, 15:19

[Stanislav]

Есть еще компании, всех не знаю, но, кроме honywell, нашел еще Texas Components Corporation (не путать с TI ...

Ага, спасибо за ссылку.

[xemul]

Датчик в данном случае работает аналоговым умножителем. Если на датчик подается Uдат(t)=Uнак(t)+Uхз, и коэффициент передачи датчика есть Kд(t), то на выходе датчика получится Uвых(t)=Uнак(t)*Kд(t)+Uхз*Kд(t).
Несложно заметить, что постоянное напряжение, приложенное к датчику, дает сигнал на выходе датчика в соответствии с изменением его коэффициента передачи, который будет усилен усилителем переменного напряжения. В Uхз будут входить и термо-ЭДС как минимум по шнуркам Uнак и земляному...

Да, это верно. Но смещение нуля на входе и, особенно, на выходе ОУ приведёт к такому же эффекту, что и термо-эдс. Мы же договорились, что не будем рассматривать НЧ компоненты сигнала, потому, что нас интересуют только частоты, близкие к Fнак. Поскольку смещение нуля, как и другие постоянные напряжения, не внесут сколько-нибуть заметного изменения сигнала в этом диапазоне, предлагаю их не рассматривать вовсе.

Если fнак больше 4 kHz, заявленных как верхняя частота по механике, настолько, что соответствующими погрешностями можно пренебречь, то легко.

ЗЫ. А вообще-то, сдвиг нуля на выходе ОУ по указанной Вами причине неплохо бы минимизировать. Для этого нужно немного доработать схему...

Опять же легко. Основная и непредсказуемая составляющая известна - разность входных токов ОУ (применительно к HT1104 при 200 С). Достаточно уменьшить Roc. Если мы таки строим усилитель переменного напряжения, то при fнак=40 кГц (я на декаду поднялся от верхней частоты по механике) Roc можно опустить до 1-2 МОм.

...Вы, по-видимому, рассматриваете только приведенную Вами схему с С1.2 в ОС...

Ну, так мостовую схему пока ещё никто не привёл.

См. ниже.

...При включении датчика емкостным делителем с противофазной запиткой плеч второй вход ОУ может быть подключен к земле. При односторонней запитке датчика по второму входу ОУ требуется делитель с аналогичным отношением плеч.

Простите, а чем всё-таки плоха схема, приведённая мной, и чем мостовая схема может быть лучше? Кстати, её неплохо бы, наконец, нарисовать, дабы была почва для критики.

Я говорил, что она не будет работать в заданных условиях как УЗ. Так же я отмечал, что она неприменима при конструктивном заземлении одной из обкладок датчика (я пока могу только предполагать, как он устроен).

В обоих постах изображены обычные емкостные мосты Уитстона: в посте №50 - с четвертьмостовым включением датчика, в посте №68 - с полумостовым включением дифференциального датчика.

М-мм. А мне кажется, что выражение "мост Уитстона" означает конкретно вот это.

ЗдОрово, я про это уже и забыл.
По приведенной Вами ссылке описан канонический метод измерения сопротивления резистора уравновешиванием резистивного моста, который был описан товарищем Уитстоном в середине 19 века, если мне не изменяет склероз. Впоследствии метод был распространен на измерение емкостей, индуктивностей, иммитанса... да чего им только не измеряют. Название приклеилось, и к мостам Уитстона относят и резистивные, и емкостные, и индуктивные четырехплечие мосты даже независимо от использования метода уравновешивания моста или метода измерения разбаланса моста.
Всякоразные двойные мосты, мосты Кельвина, Мюррея етс являются частными случаями моста Уитстона.
Вас смущает отсутствие в упомянутых схемах реохорда? Дык в 21 веке живем.

[asdf]

-Автора темы интересует полоса частот в доли герца. Думаю, для такой полосы задача измерения ёмкости с точностью 0.1% вполне разрешима.

Stanislav, я пропустил что требуемая полоса доли герца. А в остальном - виноват, погорячился...
norsen, приношу извинения за ошибку, приведенный пример исходит из того что Вам нужна высокая чуствительность, шрокая полоса и привязка к индустриальной конструкции (зданию).
Судя по всему, ни одно из этих бедствий Вам не грозит .
Ошибочное сообщение я удалил.