Высокоточный входной делитель, Нетривиальные требования к тривиальной схеме Опции

[Vishv]

Доброго времени суток!

Я прошу помощи тех уважаемых специалистов, кто реально работал со схемами подобного класса точности.
Собственно суть вопроса:
Необходимо создать входной делитель вольтметра постоянного и переменного напряжения со следующими характеристиками:
1. Диапазон входных напряжений 0-1000 В (пределы : 200 мВ, 2 В, 20 В. 200 В, 650 В по постоянному и переменному напряжению).
2. Частотный диапазон 10 Гц - 100 кГц.
3. Точность по постоянке - 0,01%.
4. Точность по переменке - 0,1%.
5. Дрейф - не более 10 мкВ/8часов после прогрева на пределе 200 мВ (для других пределов - пересчитывается эквивалентно) после 0,5 часового прогрева.
6. Входное сопротивление - 10 МОм.
Питание задано - однополярное +5 В.
Управление входным делителем - электронное.
Исходная схема приведена в прикрепленном файле.
Собственно схема стандартная и применяется во многих измерительных устройствах.
Номиналы R1-R4 и C1-C4 примерно соответствуют требуемым. Номиналы R5-R8 и тип опера - от фонаря (см. ниже).
Каскад на ОУ имеет переключаемый коэффициент усиления - 1 и 10.
А теперь собственно вопросы:
1. Подскажите, если можно, тип ОУ удовлетворяющий вышеописанным требованиям (+ минимальный шум).
2. Какими должны быть номиналы резисторов R5-R8 (хотя бы порядок)?
3. Что применить в качестве S1-S5 (герконы, реле, электронные коммутаторы)?
4. Как защитить вход ОУ от перенапряжения в случае ошибочного подключения (тип защитного элемента) ?
Я также буду благодарен за ссылки на источники, описывающие устройства подобного класса.
PS. При поиске по Форуму, по AN AD и AN LT я не смог получить рекомендаций по этим вопросам, может быть просто не понял...

Прикрепленные файлы

 Vxod_att.pdf ( 16.72 килобайт ) Кол-во скачиваний: 171

 

[Tanya]

Доброго времени суток!

Я прошу помощи тех уважаемых специалистов, кто реально работал со схемами подобного класса точности.
Собственно суть вопроса:
Необходимо создать входной делитель вольтметра постоянного и переменного напряжения со следующими характеристиками:
1. Диапазон входных напряжений 0-1000 В (пределы : 200 мВ, 2 В, 20 В. 200 В, 650 В по постоянному и переменному напряжению).
2. Частотный диапазон 10 Гц - 100 кГц.
3. Точность по постоянке - 0,01%.
4. Точность по переменке - 0,1%.
5. Дрейф - не более 10 мкВ/8часов после прогрева на пределе 200 мВ (для других пределов - пересчитывается эквивалентно) после 0,5 часового прогрева.
6. Входное сопротивление - 10 МОм.

Вот и прикиньте... Кажется мне, что на 100 кГц ни входное сопротивление, ни тот рисунок, что Вы предоставили... никак... Емкости должны с подстройкой быть... Реле в обратной связи поставьте на выход, а то на входе их емкость... И входная емкость ОУ на самом грубом пределе... ну не впишется в 0.1%. И вообще...
И, вообще, непонятно, как понимать такую точность разную на нулевой и ненулевой частотах. Вот на частоте 1 герц уже можно 0.1%?
И чем будем измерять-проверять...

[zltigo]

Я прошу помощи тех уважаемых специалистов, кто реально работал со схемами подобного класса точности.

Судя по вопросам, и схеме из букваря Вы вообще с аналоговой техникой не работали . На коленке такое не делается и проблемы не заканчиваются за входным делителем и "схемой". Десяток мегаом, сотня килогерц, 10uV ... Да и 0,1% на переменке это, поверьте, очень, очень круто, даже для много более узкого диапазона частот и напряжений. Для ориентации в сложности подобной работы может взгляните на цены приборов такого класса? Либо урезайте осетра, либо займитесь чем-нибудь другим.

[Vishv]

Вот и прикиньте... Кажется мне, что на 100 кГц ни входное сопротивление, ни тот рисунок, что Вы предоставили... никак... Емкости должны с подстройкой быть... Реле в обратной связи поставьте на выход, а то на входе их емкость... И входная емкость ОУ на самом грубом пределе... ну не впишется в 0.1%. И вообще...
И, вообще, непонятно, как понимать такую точность разную на нулевой и ненулевой частотах. Вот на частоте 1 герц уже можно 0.1%?
И чем будем измерять-проверять...

Естественно, речь идет о том, что мне нужны указанные точности для постоянки и переменки отдельно.
Да, я согласен, что при 100 кГц входное сопротивленик будет примерно 150 кОм, однако это не так важно.
По поводу реле - в этом и заключается вопрос - какое должно быть реле ( или другое устройство коммутации), позволяющее обеспечить необходимые характеристики.
По поводу "измерять-проверять" - калибратор класса 0,001%.

Судя по вопросам, и схеме из букваря Вы вообще с аналоговой техникой не работали . На коленке такое не делается и проблемы не заканчиваются за входным делителем и "схемой". Десяток мегаом, сотня килогерц, 10uV ... Да и 0,1% на переменке это, поверьте, очень, очень круто, даже для много более узкого диапазона частот и напряжений. Для ориентации в сложности подобной работы может взгляните на цены приборов такого класса? Либо урезайте осетра, либо займитесь чем-нибудь другим.

Уважаемый zltigo, мой прибор класса точности 0,05% по постоянке и 0.5% по переменке (правда в диапазоне 20Гц- 20 кГц) и входным сопротивлением 1 МОм прошел сертификацию и в настоящее время проходит процедуру включения в Госреестр РФ. Поэтому хочется большего... и именно поэтому я прошу помощи у специалистов...

[zltigo]

Уважаемый zltigo, мой прибор....

Чудеса встречаются, и судя по приведенной Вами схеме и вопросам это было именно чудо сертификации .

[Vishv]

Чудеса встречаются, и судя по приведенной Вами схеме и вопросам это было именно чудо сертификации .

Если Вы обратили внимание, сертифицированный прибор имеет гораздо более низкие характеристики по сравнению с заявленными в начале темы, а схема приведена , естественно в упрощенном виде для того, чтобы понятнее была суть вопросов.
Вы правы чудеса бывают! Но не в этом случае..
Конкретно: какой тип ОУ применили бы Вы в данной задаче?

[zltigo]

Конкретно: какой тип ОУ применили бы Вы в данной задаче?

Ну начнем с азов - оветьте на детский вопрос, 2V синуса это сколько будет peak to peak?

[Vishv]

Ну начнем с азов - оветьте на детский вопрос, 2V синуса это сколько будет peak to peak?

2*1.41*2=5,64 и что это Вам дает ?

[zltigo]

2*1.41*2=5,64 и что это Вам дает ?

Мне? Мне ничего, а Вам подумать над Вашими словами

Питание задано - однополярное +5 В.
Каскад на ОУ имеет переключаемый коэффициент усиления - 1 и 10.

Следующий вопрос - какую частоту единичного усиления должен иметь операционник, дабы при коэффициенте усиления 10 иметь на частоте 100KHz завал много менее 0,1%

[proxi]

Следующий вопрос - какую частоту единичного усиления должен иметь операционник, дабы при коэффициенте усиления 10 иметь на частоте 100KHz завал много менее 0,1%

где то под 100МГц... а у LT1006 1MHz...

[Vishv]

Мне? Мне ничего, а Вам подумать над Вашими словами

Следующий вопрос - какую частоту единичного усиления должен иметь операционник, дабы при коэффициенте усиления 10 иметь на частоте 100KHz завал много менее 0,1%

Прошу прощения если я Вас чем-то задел..
Играть в детские вопросы мне не интересно.
Естественно после ОУ стоит много чего, в том числе и RMC и МК и т.д. и т.п.
Если Вы считаете, что реализовать подобную задачу невозможно в принципе - так и скажите.
Я ведь прошу помощи, а не доказательств, что я "полный ноль".

Следующий вопрос - какую частоту единичного усиления должен иметь операционник, дабы при коэффициенте усиления 10 иметь на частоте 100KHz завал много менее 0,1%

где то под 100МГц... а у LT1006 1MHz...

Ну я же сразу сказал, что тип операционника - от фонаря (просто обозначить девайс).

[zltigo]

Прошу прощения если я Вас чем-то задел..

Абсолютно нет.

Играть в детские вопросы мне не интересно.

Это зря,ответив на них сможете САМОСТОЯТЕЛЬНО а не полагаясь на анонимные советы решить, можно-ли по такой схеме построить желаемое и если можно, то какой операционник использовать. Для начала выяснили, что с требованием по питанию уже явно пролетели, причем вне зависимости от операционника .
Задаю наводящий вопрос к ранее заданному - какое усиление при разомкнутой петле обратной связи должен иметь операционник на частоте 100KHz, дабы при замкнутой петле обратной связи и усилении 10, иметь погрешность оного 0,1%? хотя вообще запас нужно многократный, ибо перед ним резисторы и паразитные, и разделительные емкости а за ним вообще много всего, полагаю....
Зайдем и с другой строны - посчитайте, пожалуйста, тепловые шумы (забудем про токовые) идеального резистора 10 мегаом в пролосе 100KHz и комнатных 20 градусах. И как они соотносятся с озвученным Вами десятками микровольт и 0,1% на 200mV переменного напряжения.

[vvs157]

2. Частотный диапазон 10 Гц - 100 кГц.
3. Точность по постоянке - 0,01%.
4. Точность по переменке - 0,1%.
5. Дрейф - не более 10 мкВ/8часов после прогрева на пределе 200 мВ (для других пределов - пересчитывается эквивалентно) после 0,5 часового прогрева.
6. Входное сопротивление - 10 МОм.

Посмотрите ради интереса входные цепи AC мультиметра Agilent 34401A (они есть в Service Guide). Его характеристики на AC гораздо скромнее ваших требований. Схема вас неприятно удивит своей сложностью. Там же можете постотреть, какие реле применяются в подобных приборах.

[alexkok]

Уважаемый zltigo, мой прибор класса точности 0,05% по постоянке и 0.5% по переменке (правда в диапазоне 20Гц- 20 кГц) и входным сопротивлением 1 МОм прошел сертификацию и в настоящее время проходит процедуру включения в Госреестр РФ. Поэтому хочется большего... и именно поэтому я прошу помощи у специалистов...

У меня встречный вопрос - я сейчас заканчиваю разработку прибора класса 0.05% и мне интересно в чем заключается сертификация?
Можете вкратце описать или привести ссылки?

[Евгений Германов...]

Посмотрите ради интереса входные цепи AC мультиметра Agilent 34401A (они есть в Service Guide). Его характеристики на AC гораздо скромнее ваших требований. Схема вас неприятно удивит своей сложностью. Там же можете постотреть, какие реле применяются в подобных приборах.

Я присоединяюсь к Вашему мнению -посмотреть. Однако,насколько я помню Аджилент,Вы занижаете его достижения по переменке Есть еще 34410-он поточнее.
Во времена СССР выпускался очень неплохой вольтметр,тип не помню,на переменку.Из серии В7.
Входную цепь проще скопировать,если нет опыта создания подобных устройств.

[Vishv]

Он называется В7-53, выпускается и поныне под маркой "БЕЛВАР" и именно его я и посмотрел в первую очередь. Вот только меня не устраивают напряжения питания, используемые в этом приборе. Примененные в этом приборе реле РВ-5а не устраивают меня по габаритам, а городить самодельные реле на герконах МКА-10501 не хочется.
Схему входных цепей Agilent 34401A я посмотрю, спасибо за наводку.

У меня встречный вопрос - я сейчас заканчиваю разработку прибора класса 0.05% и мне интересно в чем заключается сертификация?
Можете вкратце описать или привести ссылки?

К сожалению привести ссылки сейчас не могу их нужно искать (непосредственно процедурой сертификации я не занимался).
Ну а общий подход - Вы оформляете заявку на сертификацию, где указываете заявляемые характеристики, представляете предполагаемые методики проведения испытаний. Старшие товарищи из центра сертификации Вас поправляют, Вы переделываете методики, Вас опять поправляют и тд .
Ну и передаете свой прибор на испытания. Оба этих процесса в принципе могут идти параллельно - главное чтобы в конце концов все сошлось.

[Белый дед]

Наивная молодежь думает, что все проблемы можно решить или просто, или быстро. Такая точность на постоянном токе достижима, но рекомендую купить какой-нибудь нановольтметр Keithley и разобрать. Минимизация термо-эдс будет для вас сложнейшей задачей.

[Tanya]

Во времена СССР выпускался очень неплохой вольтметр,тип не помню,на переменку.Из серии В7.
Входную цепь проще скопировать,если нет опыта создания подобных устройств.

А можно, я крамольную мысль скажу...
Не вижу никакого смысла в измерении с такой точностью переменного напряжения. Если амплитуду мы хотим знать, то как быть с формой? Надо сначала гармоники того, что хотим измерить поизучать. а потом уже измерять?
И что предполагается измерять? Амплитуду? Средний модуль? Действующее значение?
Кому эти цифры нужны с такой точностью? Никому, кроме одного-двух "умников".

[тау]

Vishv, а стабильность номинала входного резистора 10 МОм как собираетеь обеспечить? Долговременную.
а цепей автокалибровки входного делителя у Вас не видно.

[Tanya]

Vishv, а стабильность номинала входного резистора 10 МОм как собираетеь обеспечить?

А есть микропроволочные таких номиналов... Или - были? Или около того.

[Белый дед]

Человек хочет переменное напряжение измерять, так что микропроволочные не подойдут. Я бы, скорее всего, из соображений стабильности выбрал тонкопленочный аттенюатор - все напыленные резисторы на одной подложке. Точность делителей высокая не очень нужна, можно потом откалиброваться.

[Tanya]

Человек хочет переменное напряжение измерять, так что микропроволочные не подойдут.

Вот я и думаю, что не нужно его измерять - переменное напряжение. И неизвестно, что это, вообще, такое - переменное напряжение. С такой точностью и в таком диапазоне частот.

[Белый дед]

Да нет, почему же. Переменное тоже измерять нужно. Лет пять назад я бы тоже сказал, что точность преобразования 0,1% - совершенно нереальная. Но сейчас сделать среднеквадратический детектор из АЦП и контроллера несложно. Принципиальных препятствий нет, по крайней мере.
А вот калибратор такой точности где взять на 100 кгц?

[Tanya]

Да нет, почему же. Переменное тоже измерять нужно. Лет пять назад я бы тоже сказал, что точность преобразования 0,1% - совершенно нереальная. Но сейчас сделать среднеквадратический детектор из АЦП и контроллера несложно. Принципиальных препятствий нет, по крайней мере.
А вот калибратор такой точности где взять на 100 кгц?

У нас есть генератор 14-бит, хороший. Только объясните, зачем с такой точностью среднеквадратичный детектор в таком частотном диапазоне нужен. Раз в квадрат возводим, - точность нужна в два раза выше... Если контроллер используем, - нельзя пропускать и интерполировать далеко... - сколько точек в микросекунду нужно на 100 кГц? А разрядность АЦП?
И, главное, - что мы измерили, и как это число применять...

[Евгений Германов...]

А можно, я крамольную мысль скажу...
Не вижу никакого смысла в измерении с такой точностью переменного напряжения.

Татьяна,Ваша мысль крамольна.
Точность ,вообще то,так себе. Для поверки генераторов можно использовать подобную штучку.
Насколько я помню В1-9 может обеспечить подобную погрешность,и диапазон у него 100КГц.
Могу соврать,но В3-63 на 1КГц имеет погрешность 0.05%.

[Tanya]

Татьяна,Ваша мысль крамольна.
Точность ,вообще то,так себе. Для поверки генераторов можно использовать подобную штучку.
Насколько я помню В1-9 может обеспечить подобную погрешность,и диапазон у него 100КГц.
Могу соврать,но В3-63 на 1КГц имеет погрешность 0.05%.

Вот и скажите, зачем нужно измерять это... При этом только для синусоиды... Иначе нужно знать форму сигнала...
Про синусоиду тоже нужно знать, что она синусоида..
Повторяемость... и проч. и проч. и проч.

[Designer56]

Татьяна,Ваша мысль крамольна.
Точность ,вообще то,так себе. Для поверки генераторов можно использовать подобную штучку.
Насколько я помню В1-9 может обеспечить подобную погрешность,и диапазон у него 100КГц.
Могу соврать,но В3-63 на 1КГц имеет погрешность 0.05%.

В1- 9 может. Я в последнее время пользовался В7- 72 часто в качестве образцового. http://www.mnipi.by/multimetr13.html Вот поверяли его с помощью В1- 9. Кстати, мне снабженцы самовольно впарили вместо этого вольтметра упомянутый Агилент. По сравнению С В7-72 так себе прибор. Даже старый В7-34 ему не уступает, если взять реальные погрешности- я сам на В1-9 это проверял. Вообще, халтура. У него (Агилента) в качестве свидетельства о первичной поверке бумажка с измерениями погрешностей в нуле и на краю диапазона. И то я её выдрал у дистрибьютеров с трудом. Где- то близко есть под рукой. Могу отсканировать, если кто не верит. А описание типа они почему- то не смогли предоставить. Интересно, почему?

Вот и скажите, зачем нужно измерять это... При этом только для синусоиды... Иначе нужно знать форму сигнала...
Про синусоиду тоже нужно знать, что она синусоида..
Повторяемость... и проч. и проч. и проч.

Ага. это у меня старый спор с потребителями. Они все хотят СКВ для синуса, зачем- не знают. когда спрашиваешь- в каком частотном диапазоне, отвечают- в самом широком.

Тут интересовались резисторами прецизионными и безиндукционными. С5-61 и Р2-67.

Прикрепленные файлы

 C5_61TU.zip ( 512.58 килобайт ) Кол-во скачиваний: 88
 P2_67TU.zip ( 38.17 килобайт ) Кол-во скачиваний: 390

 

[Евгений Германов...]

Вот и скажите, зачем нужно измерять это... При этом только для синусоиды... Иначе нужно знать форму сигнала...
Про синусоиду тоже нужно знать, что она синусоида..
Повторяемость... и проч. и проч. и проч.

Про ЭТО ничего не скажу. Но измерение СКЗ возможно без знания формы сигнала. Важна воспроизводимость формы.
И если форма стабильна-Вы сможете измерять с большим разрешением,большей точностью и большим удовольствием.
Знания при проведении измерений всегда необходимы. Я про синусоиду. И про спектральную чистоту синусоиды.

[Designer56]

Но измерение СКЗ возможно без знания формы сигнала. Важна воспроизводимость формы.

Вообще, это не совсем так. Любой СКЗ детектор имеет ограничение по частотному диапазону, где его погрешность не превышает предельной. Даже тепловые в реале. Так что вообще, не любая форма. Кроме того, зачем измерять мощность помех и увеличивать тем самым погрешности измерения? У Вас, скажем, искаженная синусоида 50 Гц на вторичке трансформатора. Ну пусть 10 гармоник значимых с точки зрения СКЗ И на ней всякая ВЧ всячина. Её зачем мерять?

[Евгений Германов...]

Вообще, это не совсем так. Любой СКЗ детектор имеет ограничение по частотному диапазону, где его погрешность не превышает предельной. Даже тепловые в реале.

Так что вообще, не любая форма. Кроме того, зачем измерять мощность помех и увеличивать тем самым погрешности измерения? У Вас, скажем, искаженная синусоида 50 Гц на вторичке трансформатора. Ну пусть 10 гармоник значимых с точки зрения СКЗ И на ней всякая ВЧ всячина. Её зачем мерять?

С частью первой Вашего ответа полностью согласен.
Со второй-полностью нет.Сигналом может быть,например,меандр. Я согласен и с Вами и с Татьяной,что для синуса вольтметр СКЗ явно избыточен.

[Designer56]

Со второй-полностью нет.Сигналом может быть,например,меандр.

Это если подходить чисто теоретически- считая, что и меандр у Вас идеальный, чего в жизни не бывает и быть не может, и в сигнале совсем нет шумов. Чего тоже, к сожалению, не случается.

[Евгений Германов...]

Это если подходить чисто теоретически- считая, что и меандр у Вас идеальный, чего в жизни не бывает и быть не может, и в сигнале совсем нет шумов. Чего тоже, к сожалению, не случается.

Можно и практически. Сформировать меандр можно с очень высокой точностью. Шум-это неотъемлимая часть сигнала.

[Designer56]

Можно и практически. Сформировать меандр можно с очень высокой точностью. Шум-это неотъемлимая часть сигнала.

Так то оно так....Если Вам этот шум нужен в результатах измерения- нет вопросов. И кроме того, ваш высокоточный сигнал все- таки никогда меандром не будет. Поскольку Вам никогда не получить истинно разрывной функции в реале. То есть, и здесь есть предел по точности измерения СКЗ. Да и зачем это все? Для этих целей есть уже приборы, измеряющие мгновенные значения, разумеется, с оговорками на точность опять же.

[Евгений Германов...]

Так то оно так....Если Вам этот шум нужен в результатах измерения- нет вопросов. И кроме того, ваш высокоточный сигнал все- таки никогда меандром не будет. Поскольку Вам никогда не получить истинно разрывной функции в реале. То есть, и здесь есть предел по точности измерения СКЗ. Да и зачем это все? Для этих целей есть уже приборы, измеряющие мгновенные значения, разумеется, с оговорками на точность опять же.

Предел есть,но согласитесь,что сформировать меандр(и не только) можно с точностью существенно превосходящую точность вольтметра.
У вольтметров В4 точность так себе.У осциллографов-2%.Суть не в этом.Если у изделия выходной сигнал нечто горбатое,но стабильное-то все равно придется измерять вольтметром СКЗ.А,согласитесь,что измерять с большей точностью,и за чужие деньги,всегда приятнее.
Было бы неплохо уточнить предмет спора.Вы случайно не против вольтметров СКЗ?

[Designer56]

Предел есть,но согласитесь,что сформировать меандр(и не только) можно с точностью существенно превосходящую точность вольтметра.
У вольтметров В4 точность так себе.У осциллографов-2%.Суть не в этом.
..........
Было бы неплохо уточнить предмет спора.Вы случайно не против вольтметров СКЗ?

Ну и как точно сформировать тогда? У осциллографов точность 2%- это точность полки. В лучшем случае. И то надо ещё линейность смотреть. И точность по горизонтали. Ессть ведь специальные калибраторы осциллографов, которые генерируют меандры точной формы. И стоят они очень не слабо по этой причине.

Я не против, но во многих случаях СКЗ вольтметры только портят жизнь. Измеряют то, что не нужно. Они действительно полезны при измерении шумоподобных сигналов ограниченного спектра. Хотя эталонные вольтметры и установки измерения напряжений/токов- именно СКЗ. Тепловые. Даже для синуса.

[Евгений Германов...]

Кварцованный генератор имеет погрешность по длительности порядка -6 степени. Если сформировать нч меандр-то вклад нестабильности кварца будет ничтожен. По горизонтали у аджилентов и тектрониксов -0.002%. Если не вру.
По второй части Вашего ответа возражений нет. Хотелось бы только дополнить полезность измерением площади.

[Designer56]

Кварцованный генератор имеет погрешность по длительности порядка -6 степени. Если сформировать нч меандр-то вклад нестабильности кварца будет ничтожен. По горизонтали у аджилентов и тектрониксов -0.002%. Если не вру.
По второй части Вашего ответа возражений нет. Хотелось бы только дополнить полезность измерением площади.

Да, но это все в среднем. И очень в среднем.

[Евгений Германов...]

Да, но это все в среднем. И очень в среднем.

Дак и измерение то среднеквадратическое

[Designer56]

А, это интересно. А как СКЗ прибор узнает период усреднения? Для него ведь он неизвестен.

[Евгений Германов...]

А, это интересно. А как СКЗ прибор узнает период усреднения? Для него ведь он неизвестен.

Вы про что?

[jam]

Измерительных приборов такой точности не делал - на мой взгляд в делителе проблем нет - реле должны быть герконовые, монтаж на фторопласте, детали с точностью не хуже заявленой -
основные проблемы не во входе - они будут дальше с АЦП и true rms.
А вот, что смутило
1. Вход находится под потенциалом ad780 - лучше повесить на 0, соответственно сделав питание двуполярным.
2. У Вас будут проблемы с конденсаторами 0.1% - найти сложно - может сделать термостатирование?
3. Нет защиты от HV - в такой схеме сделать её проблематично.
4. Странные у Вас коэффициенты деления - 1: 11 вроде как не стандарт - но вполне осмысленно если потом править результат ацп.

[Designer56]

Вы про что?

К примеру, у вас идеальный меандр периодом 1 сек и с коэф. заполнения 0,5, а время интегрирования СКЗ детектора- 0,5 сек. Это самый грубый случай. Могут быть и тоньше эффекты.

[jam]

К примеру, у вас идеальный меандр периодом 1 сек и с коэф. заполнения 0,5, а время интегрирования СКЗ детектора- 0,5 сек. Это самый грубый случай. Могут быть и тоньше эффекты.

Время интегрирования связано с полосой - например у в3-57 полоса 5гц-5мгц. Если надобно полосу 0.1Гц - 100 кгц необходим переключатель....

[Designer56]

Вообще говоря, делитель 10 МОм просто так для частот до 100 кГц смысла делать не имеет. Входная емкость, емкость компенсации + емкость кабеля все испортят. Или нужно подключаться к точке с низким вых. импедансом. Нужно делать или вход наподобие осциллографического+ кабель с делителем+ аттенюатор, тоже как у осциллоскопа, или ограничится обычным значением порядка 100 ком для входов переменного тока. Бывают, конечно более высокоомные входы, но или частотный диапазон уже, или погрешности выше, или измерения на переменке на ВЧ производятся при подключенной параллельно низкоомной нагрузке, или все вместе.

[jam]

Вообще говоря, делитель 10 МОм просто так для частот до 100 кГц смысла делать не имеет.

Согласен - может есть смысл сделать стандартный вход 1Мом 12pF для подключения стандартых делителей от осцилографа? Думаю, что когда нужна точность можно подключать напрямую, а в большинстве случаев можно и так.
Однако - true rms и так во всех осцилографах имеется.
В одном старом TEK475 я приделал микровольтметр к выходу усилителя - он там выведен на заднюю стенку - очень удобно и без глюков современных цифровиков.

[Designer56]

Время интегрирования связано с полосой - например у в3-57 полоса 5гц-5мгц. Если надобно полосу 0.1Гц - 100 кгц необходим переключатель....

вот и я об этом- в среднем. И долго. У современных вольтметров типа В7- 72 есть настраиваемое усреднение в дополнение к усреднению детектора и АЦП. Даже у старого В7- 34 такая штука есть. Но только в 10 кратном размере.

[Vishv]

Уважаемые участники обсуждения!
Приятно, что предложенная тема Вас заинтересовала.
Видимо необходимо внести некоторые уточнения перед тем, как продолжить эту тему.
Итак:
1.Предполагаемый прибор является вольтметром постоянного и переменного напряжения, причем при измерении переменного напряжения используется RMC-DC преобразователь AD637. Дальше сигма-дельта АЦП и МК для управления, калибровки и т.д.
2. Прибор является лабораторным.
3. Заявленные мной в начале темы требования к входному каскаду являются предельными (то, чего мне очень хотелось бы достичь).
4. Естественно я понимаю, что готовое решение мне никто не предложит.
Теперь о двух главных проблемах с которыми я столкнулся:
1. АЧХ вольтметра имеет немонотонный характер, кроме того вид АЧХ зависит от амплитуды входного сигнала, что делает затруднительным обработку результатов измерений с целью линеаризации характеристики.
2. Противоречие между требованиями малого дрейфа и низкого уровня шумов при измерении постоянного напряжения (при применении AD8551 c зарезанной до 10 Гц полосой результаты получились более менее..) и необходимостью работать в широком частотном диапазоне при измерении переменного напряжения.
Я предполагаю, что первая проблема обусловлена наличием паразитных емкостей в схеме и конечными параметрами ОУ, но не могу оценить степень их влияния и соответственно "методы борьбы".
Разрешение второй проблемы мне видится в использовании "правильного" ОУ (или "хитрой" схемотехники) или простого разведения измерений постоянного и переменного напряжений по разным каналам начиная с входных клемм прибора (мне этот вариант не нравится).
Если кто-то поможет "пинком" в правильном направлении я буду благодарен.
Если кто-то может, поделитесь ссылками на схемы реальных приборов, пожалуйста.

[jam]

1. Доводилось иметь дело с ad637 - для него нужно двуполярное 15 вольт - зачем тогда требование однополярных 5 вольт
2. Погрешность будтет 1% и зависеть от формы сигнала до +10% на прямоугольниках.
3 . Если нужна точность больше можно взять 16битный ацп на мегагерц 10 и обрабатывать в цифре - но советовать тут легко , а сделать сложно.
4. Есть ещё болометрические true rms конвертеры - кажется Linear что-то достойное предлагал

Причина редактирования: Излишнее цитирование

[Vishv]

1. Доводилось иметь дело с ad637 - для него нужно двуполярное 15 вольт - зачем тогда требование однополярных 5 вольт
2. Погрешность будтет 1% и зависеть от формы сигнала до +10% на прямоугольниках.
3 . Если нужна точность больше можно взять 16битный ацп на мегагерц 10 и обрабатывать в цифре - но советовать тут легко , а сделать сложно.
4. Есть ещё болометрические true rms конвертеры - кажется Linear что-то достойное предлагал

В "прошлой жизни" у меня AD637 работал при +-5 В с индивидуальной калибровкой и обеспечивал 0.5% без проблем, а в тут я его назвал "по инерции".. sorry!
Идея с АЦП у меня крутится уже давно, видимо в "следующей жизни" буду пробовать.
Болометрические конвертеры не смотрел - спасибо, посмотрю обязательно!
Однако перед реализацией такой архитектуры проблему с немонотонностью АЧХ входного каскада необходимо решить.

[Designer56]

Идея с АЦП у меня крутится уже давно, видимо в "следующей жизни" буду пробовать.
Болометрические конвертеры не смотрел - спасибо, посмотрю обязательно!
Однако перед реализацией такой архитектуры проблему с немонотонностью АЧХ входного каскада необходимо решить.

А как Вы думаете, почему промышленные лабораторные вольметры и мультиметры все сделаны на интегрирующих АЦП?
Вам нужно разработать стандартный аттенюатор- как в обычных вольметрах. Обратите внимание, у резисторов есть такой параметр- "предельное напряжение" он отражает область линейности зависимости тока от напряжения. При увеличении номинальной мощности рассеяния резистора (только не путайте с рассеиваемой на нем мощностью) предельное напряжение- больше. Т.е. резистор, скажем, 0.5 Вт может работать при больших напряжениях, чем 0,125 Вт при тех же номиналах. И так далее- конденсаторы частотной компенсации тоже нужно выбирать с запасом по напряжению- иначе их утечка скажется. Н90 и т.п. барахло в такие цепи не идут. Входные токи последующего каскада тоже нелинейно зависят от напряжения. В общем, при Ваших уровнях погрешностей учитывать приходится все.

[jam]

В "прошлой жизни" у меня AD637 работал при +-5 В с индивидуальной калибровкой и обеспечивал 0.5% без проблем, а в тут я его назвал "по инерции".. sorry!
Идея с АЦП у меня крутится уже давно, видимо в "следующей жизни" буду пробовать.
Болометрические конвертеры не смотрел - спасибо, посмотрю обязательно!
Однако перед реализацией такой архитектуры проблему с немонотонностью АЧХ входного каскада необходимо решить.

Посмотрите 16-битные оу для ацп - в рекомендациях по применению ацп, например в Analog Devices.
При работе с ad637 у меня в схеме были сильные выбросы на фронтах прямоугольников, поскольку на входе стоял резонансный трансформатор , потом куча коррекции ачх - всё это портит точность - вполне возможно, что в нормальной схеме ад637 даст 0.5% или лучше - надо смотреть datasheet.

[Designer56]

П. С.: автору- Ваш аттенюатор по структре сделан неверно. В вашей схеме на коэффициент деления влияют сопротивления замкнутых контактов. Вам нужно сделать обычный лестничный делитель с коммутацией его выходов на высокоомный вход. Защищенный, естественно.

[Белый дед]

Автор, вот вам говорят, а вы не слушаете. Основная трудность - не выбор подходящих компонентов, хотя и это достаточно сложно. Намного важнее обеспечить температурную и долговременную стабильность и минимизировать термо-эдс в схеме. А затем поднять метрологию на производстве. Даже сделать входной контроль резисторов 0,01% вам малой кровью не удастся.
Кстати, "правильный" ОУ вам не удастся найти, их в природе таких нет.

[Vishv]

П. С.: автору- Ваш аттенюатор по структре сделан неверно. В вашей схеме на коэффициент деления влияют сопротивления замкнутых контактов. Вам нужно сделать обычный лестничный делитель с коммутацией его выходов на высокоомный вход. Защищенный, естественно.

Обычный лестничный делитель (видимо имеется в виду делитель у которого все резисторы соединены последовательно? - не встречал такого термина) я пробовал делать. И отказался - не смог придумать методику его настройки по переменному напряжению. При подборе конденсаторов любой из ступеней уходили коэффициенты передачи на всех остальных.
По поводу высокоомного входа - не могу определиться с архитектурой этого входа.
Либо не устраивает по частоте, либо шумит, либо имеет большие дрейфы - вот тут я и прошу помощи!
По поводу влияния сопротивления замкнутых контактов - ситуация аналогичная (проблема выбора), я прошу "наводку" на тип или производителя подходящих, для данного применения, реле, электронных ключей.

Автор, вот вам говорят, а вы не слушаете. Основная трудность - не выбор подходящих компонентов, хотя и это достаточно сложно. Намного важнее обеспечить температурную и долговременную стабильность и минимизировать термо-эдс в схеме. А затем поднять метрологию на производстве. Даже сделать входной контроль резисторов 0,01% вам малой кровью не удастся.
Кстати, "правильный" ОУ вам не удастся найти, их в природе таких нет.

О том, что абсолютно "правильных" ОУ в природе не существует, я знаю. Я ведь прошу ОУ наиболее подходящий для данной задачи.
Минимизацией термо-эдс в схеме я занимался специально, да и сейчас про нее не забываю.
Абсолютная точность 0,01% резисторов мне не нужна - разброс учитывается при калибровке.
А вот долговременная ( в течении межповерочного интервала) и температурная стабильность (причем стабильность коэффициента передачи, а не абсолютная) играют решающую роль - тут я полностью с Вами согласен.

[jam]

Абсолютная точность 0,01% резисторов мне не нужна - разброс учитывается при калибровке.

Точность резисторов определяется не возможностью померить их на производстве (она там есть), а именно долговременной стабильностью. Насколько я помню , Farnell раньше продавал 0.01% по цене 3-4 долл.
Есть высокоомные Р1-43 . Делают только под заказ- связвался, просят подписать договор и 3 месяца на изготовление. Конденсаторы фторопластовые 0.1% тоже видел, но где брать не знаю. Может термостат поможет?

[Белый дед]

Именно для вашей задачи и нет "правильного" ОУ, который вы просите подсказать. Последние несколько лет жизни я занимаюсь похожей тематикой, такой усилитель построить реально - но обсуждение реализации займет примерно месяц. Так что придется вам подумать самому
Термо-эдс в каких элементах схемы вы учитываете?

Точность резисторов определяется не возможностью померить их на производстве (она там есть)

Мне кажется, вы очень легкомысленно это сказали Очень сомневаюсь, что реально сможете измерить сопротивление 10 мом резистора с такой точностью, а также измерить его ТКС.
И опять же - нужна методика ускоренного старения.

Сообщение отредактировал Белый дед - Aug 31 2009, 04:13

[jam]

Мне кажется, вы очень легкомысленно это сказали Очень сомневаюсь, что реально сможете измерить сопротивление 10 мом резистора с такой точностью, а также измерить его ТКС.

Никогда не измерял 10Мом с такой точностью - небыло надобности. Но у тех кто этим занимается, например на заводе, где делают точные резисторы, соответствующие приборы наверняка имеются.
А измерение сопротивлений в районе 1ком-10ком проблем нет.... Может проблема в эталоне?
Какие проблемы добавляются при измерении 10Мом? И почему усилителей готовых нет для меня тоже странно - для DC есть готовые ацп, которые дадут нужную точность, а для AC 0.1% - чем прецизионные усилители плохи? - ну скажем LMP7721?
А при чём тут старение - смотрел Vishay резисторы, всё вроде понятно - без старения 0.01%. Одно время занимался терморезисторами - вот их мы и термоциклировали и 2-3 года в шкафу держали и потом ещё раз калибровали.
Какие эталонные резисторы покупали уже не помню - кажется 0.005% и AD77XX для измерения сопротивлений. Конечно , для измерения 10Мом они напрямую не подходят - но принцип тот же.

[Tanya]

Термо-эдс в каких элементах схемы вы учитываете?


Мне кажется, вы очень легкомысленно это сказали Очень сомневаюсь, что реально сможете измерить сопротивление 10 мом резистора с такой точностью, а также измерить его ТКС.

Вот резистор с такой точностью - несложно...У меня получаются....в тысячи раз больше с такой точностью...
Да и ТКС, термоЭДС... Все это совсем не страшно, если распределение температуры стационарно...

[Designer56]

Мне кажется, вы очень легкомысленно это сказали Очень сомневаюсь, что реально сможете измерить сопротивление 10 мом резистора с такой точностью, а также измерить его ТКС.
И опять же - нужна методика ускоренного старения.

А зачем? если у автра есть деньги, он может купить резисторы металлофольговые, наподобие тех, что я приводил. Или другие прецизионные с приемкой "9". Они уже состаренные. Как раз в таких вещах и используются. Правда, стоит штука дороже чем проц. "Пентиум". Поэтому и вольметры недешевы....

И почему усилителей готовых нет для меня тоже странно - для DC есть готовые ацп, которые дадут нужную точность, а для AC 0.1% - чем прецизионные усилители плохи? - ну скажем LMP7721?

0,1% точности для AC- это +-0,0087 дБ. Вы представляете себе ОУ, который даже будучи включен повторителем, обеспечит такую неравномерность АЧХ вплоть до 100 кГц?

[Евгений Германов...]

А зачем этот ОУ представлять. Почему вообще ОУ в интегральном исполнении. Для подобных задач нужен усилитель на дискретных элементах.В вольтметрах серии В3 полоса намного шире(и погрешность намного больше ) и ничего страшного,все работает.
А в В3-49(63) полоса до гигагерц.И чем меньше внутри прибора будет существовать переменка тем лучше.

К примеру, у вас идеальный меандр периодом 1 сек и с коэф. заполнения 0,5, а время интегрирования СКЗ детектора- 0,5 сек. Это самый грубый случай. Могут быть и тоньше эффекты.

Простите,не заметил Ваш текст.А Вы не подавайте идеальный меандр на вход прибора,который не желает его измерять
Все должно быть обосновано.

[jam]

А зачем? если у автра есть деньги, он может купить резисторы металлофольговые, наподобие тех, что я приводил. Или другие прецизионные с приемкой "9". Они уже состаренные. Как раз в таких вещах и используются. Правда, стоит штука дороже чем проц. "Пентиум". Поэтому и вольметры недешевы....

И вовсе не великих денег стоют - гораздо дешевле, чем состаривать у себя. Другое дело высокоомные, скажем 1Гом - 0.1% 25евро.

0,1% точности для AC- это +-0,0087 дБ. Вы представляете себе ОУ, который даже будучи включен повторителем, обеспечит такую неравномерность АЧХ вплоть до 100 кГц?

Вот например старый-престарый ad8021 - setting time to 0.01% 23ns - 100кгц это 10000ns
А новые наверно получше будут.

[Designer56]

Вот например старый-престарый ad8021 - setting time to 0.01% 23ns - 100кгц это 10000ns
А новые наверно получше будут.

Не стоит путать божий дар с яичницей...Время установления измеряется с учетом ошибки от установившегося значения. А оно с какой ошибкой установится- не важно. В этом случае. К тому же, эти цифры по setting time- не более, чем оценки разработчиков. Измерено по осциллографу с погрешностью по вертикали/горизонтали порядка 5% на этих частотах.

И вовсе не великих денег стоют - гораздо дешевле, чем состаривать у себя. Другое дело высокоомные, скажем 1Гом - 0.1% 25евро.

а вы попробуйте, например, у Вишей, приобрести резисторы с гарантией долговременного дрейфа, подтвержденного документом. Наподобие наших с пр. "9".

[jam]

а вы попробуйте, например, у Вишей, приобрести резисторы с гарантией долговременного дрейфа, подтвержденного документом. Наподобие наших с пр. "9".

Не берусь обсуждать операционники в этом плане - нету соответствующего опыта - но даташиты коллекционирую....
У Вишей действительно сложно заказать такие , пробывал - никто из дистрибутеров не взялся - но это означает лишь , что не очень надо было.
С другой стороны я вовсе не предлагал заказывать их у Вишей - а заказать у нас P1-43 и поставить их в термостат.

[Designer56]

С другой стороны я вовсе не предлагал заказывать их у Вишей - а заказать у нас P1-43 и поставить их в термостат.

Вот в этом плане все сведется к одному и тому же- заранее оплаченный заказ, причем время изготовления- месяцы, более 3-х. И цена совсем не из каталога. Наши честнее в этом случае. Никто такие вещи под склад или магазин не делает. Или сами старьте- под свою ответственность.

[jam]

Вот в этом плане все сведется к одному и тому же- заранее оплаченный заказ, причем время изготовления- месяцы, более 3-х. И цена совсем не из каталога. Наши честнее в этом случае. Никто такие вещи под склад или магазин не делает. Или сами старьте- под свою ответственность.

Я и говорил выше - срок изготовления 3 месяца...

[Designer56]

Да, и деньги оччень немалые.

[jam]

[

Да, и деньги оччень немалые.

Но и приборы то наверно не 100 руб стоить будут... А в перый экземпляр можно купить пару штук например в Церне по 25 евро...

[Vishv]

Уважаемые участники обсуждения!
Очень внимательно прочитал Ваши соображения по этой теме - спасибо!
Видимо я все-таки недостаточно четко и акцентированно сформулировал задачу и, соответственно, вопросы.
Попробую еще уточнить задачу и свои подходы к ее решению.
1. Я разрабатываю прибор с межповерочным интервалом 1 год.
2. В приборе заложена процедура программной калибровки (калибровочные коэффициенты по каждому виду и диапазону измерений хранятся в EEPROM управляющего МК).
3. Измерение переменных напряжений проводится с использованием аналогового RMC-DC конвертора.
4. Конструкция прибора и топология печатных плат проработана довольно тщательно с точки зрения экранирования, обеспечения минимальных градиентов температуры в области аналоговых цепей, а также предприняты меры для максимальной компенсации паразитных термо-эдс.
Еще раз напомню наиболее сложные для меня проблемы и постараюсь объяснить почему мне нужно решить именно их.
1.Немонотонная зависимость АЧХ канала измерения переменного напряжения от частоты и уровня входного сигнала.
Видимо эта проблема связана также с неудачным выбором коммутационнных элементов (сейчас используются герконовые реле SIL-series).
Если я исключу немонотонность АЧХ по частоте и уровню входного сигнала при приемлемой нелинейности, то я смогу скомпенсировать эту нелинейность при калибровке прибора.
2.Проблема коммутационных элементов.
Нужно обоснованно определить наиболее критичный параметр (с точки зрения метрологических характеристик тракта) коммутационных элементов, а затем выборать между электормеханическими, герконовыми и электронными ключами.

Эти две проблемы, видимо, тесно связаны между собой. Может быть решение лежит где-то рядом и состоит в изменении схемы входного каскада?

3. Проблема входного ОУ.
Я понимаю, что требования к нему существенно отличаются при измерении постоянного и переменного напряжений.
Может быть решение состоит в том, чтобы этот каскад построить на 2-х ОУ - 1-й буфер для преобразования импеданса и 2-й для для получения необходимого коэффициента усиления?
Если не сложно - поделитесь своими соображениями по типам ОУ для такой конфигурации.

Теперь вопросы и рассуждения по прочитанному..
1. Я не понял, почему входной усилитель, сделанный на дискретных элементах будет работать лучше, чем монолитный, особенно если учитывать напряжение питания +5 В. Наверняка для этого усилителя потребуются согласованные пары транзисторов + прочая прецизионная дискретная россыпь. Или я не прав?
Я полностью согласен с тем, что "переменка в приборе должна жить как можно меньше"(прошу прощения если процитировал неточно).
2.Я не понимаю, почему очень много говорилось о точности и долговременной стабильности собственно резисторов и конденсаторов. На мой взгляд, с учетом приведенного выше межповерочного интервала, здесь нужно учитывать долговременную (и температурную) стабильность соотношения резисторов и конденсаторов во входном делителе и цепях "обвязки" ОУ. Хотя, конечно, чем точнее резисторы, тем они стабильнее во всех смыслах.
И, заканчивая тему резисторов, если можете, подскажите "на вскидку" производителей наборов резисторов для подобных задач, конечно я также попробую их найти.

[Designer56]

Уважаемые участники обсуждения!
Очень внимательно прочитал Ваши соображения по этой теме - спасибо!
Видимо я все-таки недостаточно четко и акцентированно сформулировал задачу и, соответственно, вопросы.
Попробую еще уточнить задачу и свои подходы к ее решению.
1. Я разрабатываю прибор с межповерочным интервалом 1 год.

Вы сертификат типа СИ получили? Если да, нельзя ли взглянуть на описание типа и методику поверки. А так же что у Вас написано в ТУ о предназначении вашего изделия. Это эталон? Калибратор? Просто вольтметр?
все остальные вопросы- вторичны во многом.....

[jam]

Не стоит путать божий дар с яичницей...Время установления измеряется с учетом ошибки от установившегося значения. А оно с какой ошибкой установится- не важно. В этом случае. К тому же, эти цифры по setting time- не более, чем оценки разработчиков. Измерено по осциллографу с погрешностью по вертикали/горизонтали порядка 5% на этих частотах.

Посмотрел ADA4941-1 - там на страничке 11 очень внятные картинки по этому поводу.

[zltigo]

Посмотрел ADA4941-1 - там на страничке 11 очень внятные картинки по этому поводу.

Не смотрел картики за ненадобностью, ибо все очень просто, усилитель коэффициентом усиления 10 на для получения погрешности 0,1% должен иметь усиление на 100KHz c разомкнутой петлей обратной связи под 100dB а сколько там на картинках?

Следующий вопрос - какую частоту единичного усиления должен иметь операционник, дабы при коэффициенте усиления 10 иметь на частоте 100KHz завал много менее 0,1%
где то под 100МГц...

Вообще-то гигагерцы

[Designer56]

Посмотрел ADA4941-1 - там на страничке 11 очень внятные картинки по этому поводу.

Не связаны грубо- напрямую время установления с какой либо точностью и частота, которую повторитель на ОУ способен усилить с той же точностью. Пример, первое попавшееся под руку: HA5190. Время установления до 0,01%- 100 нс, при этом- усиление на частоте 10 МГц- всего 20 дБ, т.е. 10. Вы хотите сказать, что 10 МГц он передаст с точностью до 0,01%? У него на постоянном токе усиление всего 30000 типовое, а минимальное- 15000. И так для всех ОУ, а для быстродествующих- Ку вообще меньше, чем у обычных даже на постоянке. Другое дело, частота единичного усиления большая. Чтобы передать синус частотой 10 МГц с точностью 0,01% повторителем, ОУ должен иметь на этой частоте усиление 10000.

[proxi]

Вообще-то гигагерцы

с чего это..перебор...

[jam]

Не связаны грубо- напрямую время установления с какой либо точностью и частота, которую повторитель на ОУ способен усилить с той же точностью. Пример, первое попавшееся под руку: HA5190. Время установления до 0,01%- 100 нс, при этом- усиление на частоте 10 МГц- всего 20 дБ, т.е. 10. Вы хотите сказать, что 10 МГц он передаст с точностью до 0,01%? У него на постоянном токе усиление всего 30000 типовое, а минимальное- 15000. И так для всех ОУ, а для быстродествующих- Ку вообще меньше, чем у обычных даже на постоянке. Другое дело, частота единичного усиления большая. Чтобы передать синус частотой 10 МГц с точностью 0,01% повторителем, ОУ должен иметь на этой частоте усиление 10000.

Если считать по Вашему, т.е как я понял для ошибки 0.1% на 100кГц нужно там иметь +60дб. - у ada4941 сходится почти (50db). Хотя это далеко не самый быстрый усилитель - тот же древний AD8021 имеет на этой частоте 80дб. Но на деле такой подход не учитывает сдвига фазы, поэтому реально усиления требуется меньше.
Откуда у Вас 100дб?

[Designer56]

AD8021 скорее ВЧ дифусилитель. Если Вы заметили, то у него и токи вх. большие, и источники сигнала для него требуются низкоимпедансые. Иначе все его ЧХ поплывут далеко от приведенных. От делителя 10 МОм он точно работать не будет Он просто засвистит. Я уж о погрешностях по постоянке и не говорю. Автору вопроса он явно не подойдет. Такие усилители давно делались, с 80-х годов примерно. Его можно использовать, так же как и другие М/С, но к нему нужно многое добавлять. Есть ещё трансимпедансные усилители и т.п. А 60 дб и 50 дБ большая разница- более 3-х раз. сдвиг же фазы- это палка о двух концах. Он может на одних частотах улучшить АЧХ, на других- ухудшить. Кроме того, сдвиг фазы в петле ООС, отличный от нуля, если система 1- го порядка, уменьшает глубину ОС, что явно не способствует увеличению точности, в частности- линейности и стабильности Ку системы в целом.

[jam]

AD8021 скорее ВЧ дифусилитель. Если Вы заметили, то у него и токи вх. большие, и источники сигнала для него требуются низкоимпедансые. Иначе все его ЧХ поплывут далеко от приведенных. От делителя 10 МОм он точно работать не будет Он просто засвистит. Я уж о погрешностях по постоянке и не говорю. Автору вопроса он явно не подойдет. Такие усилители давно делались, с 80-х годов примерно. Его можно использовать, так же как и другие М/С, но к нему нужно многое добавлять. Есть ещё трансимпедансные усилители и т.п. А 60 дб и 50 дБ большая разница- более 3-х раз. сдвиг же фазы- это палка о двух концах. Он может на одних частотах улучшить АЧХ, на других- ухудшить. Кроме того, сдвиг фазы в петле ООС, отличный от нуля, если система 1- го порядка, уменьшает глубину ОС, что явно не способствует увеличению точности, в частности- линейности и стабильности Ку системы в целом.

AD8021 вовсе не диффусилитель - но несколько осбенный конечно. Я его не предлагал ставить на вход сразу, а для начала можно поставить lmp7715 например - впрочем вариантов много
На 100кгц усиление упадёт на 0.003% при усилении 10 . По Вашим расчётам как я понял должно быть 0.1% . Разница в 30 раз , а на более высоких частотах будет больше.
Более того , можно скомпенсировать АЧХ подобрав ёмкости... В этом случае получаем 0.001% на 1 МГц - что с Вашей логикой не вяжется вобще. Или я заблуждаюсь?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Vishv]

Вы сертификат типа СИ получили? Если да, нельзя ли взглянуть на описание типа и методику поверки. А так же что у Вас написано в ТУ о предназначении вашего изделия. Это эталон? Калибратор? Просто вольтметр?
все остальные вопросы- вторичны во многом.....

Да, это именно просто вольтметр.
Я уже писал ранее, что сформулированные мною требования - предельные (в смысле, что лучше, на данном этапе, не нужно).
Выполнении этих требований мне намного "облегчит жизнь" при производстве прибора, ну и кроме того:
"пить- так спирт, красть- так миллион, любить- так королеву!"
А если серьезно - я поднял эту тему в первую очередь для того ,чтобы выслушать мнение специалистов, ну "проговорить" возникшие передо мной проблемы "вслух" - мне такая метода помогает..
Читая Ваши сообщения кое-что уяснил, пришли в голову новые идеи, посмотрел предложенное - спасибо!
Ну и я все-таки надеюсь что эта тема продолжится: "настоящему мужчине всегда есть,что сказать -если он, конечно, настоящий мужчина!"

[zltigo]

с чего это..перебор...

Тогда рассчеты на бочку . Я ранее привел величину усиления на этой частоте - возражать будем ? Ну а дальше типичные -20dB на декаду..

Откуда у Вас 100дб?

Букварь, любой (ну почти , где хоть что-то про неидеальнсти операционников говорится) берем и читаем.

[jam]

Букварь, любой (ну почти , где хоть что-то про неидеальнсти операционников говорится) берем и читаем.

Дык я в spice посчитал с моделью от производителя - на собственном опыте скажу - модель хорошо описывает...
Почему Вы считаете что результаты моделирования не верны?
Можети Вы AC и DC попутали?

[jam]

3. Проблема входного ОУ.
Я понимаю, что требования к нему существенно отличаются при измерении постоянного и переменного напряжений.
Может быть решение состоит в том, чтобы этот каскад построить на 2-х ОУ - 1-й буфер для преобразования импеданса и 2-й для для получения необходимого коэффициента усиления?
Если не сложно - поделитесь своими соображениями по типам ОУ для такой конфигурации.

Теперь вопросы и рассуждения по прочитанному..
1. Я не понял, почему входной усилитель, сделанный на дискретных элементах будет работать лучше, чем монолитный, особенно если учитывать напряжение питания +5 В. Наверняка для этого усилителя потребуются согласованные пары транзисторов + прочая прецизионная дискретная россыпь. Или я не прав?
Я полностью согласен с тем, что "переменка в приборе должна жить как можно меньше"(прошу прощения если процитировал неточно).
2.Я не понимаю, почему очень много говорилось о точности и долговременной стабильности собственно резисторов и конденсаторов. На мой взгляд, с учетом приведенного выше межповерочного интервала, здесь нужно учитывать долговременную (и температурную) стабильность соотношения резисторов и конденсаторов во входном делителе и цепях "обвязки" ОУ. Хотя, конечно, чем точнее резисторы, тем они стабильнее во всех смыслах.

Что-то конкрентых пердложений нету - поэтому предолжу использовать связку или попробывать combined ada4817 и ad8021 (а если combined, то можно что-то с токовой связью ), Linear советует LT1227
Конечно резисторы надо брать точные, и чем точнее тем меньше головной боли. Всё надо термостатировать и по возможности герметизировать и если какой-то элемент греется - отодвинуть его подальше от других, сделать теплоотвод. ad637 не даст желаемой точности - в даташите стоит 1%, про 0.1% там ничего нет, в этом плане лучше LTC1968. Ну АЦП в этом плане ещё лучше.

[proxi]

Тогда рассчеты на бочку . Я ранее привел величину усиления на этой частоте - возражать будем ? Ну а дальше типичные -20dB на декаду..

Ну да при еденичном усилении 0.1% это 60дБ, получаем 3 декады частота 100МГц, при Ку=10 это 80дБ получаем 4 декады это 1Гиг

[Designer56]

AD8021 вовсе не диффусилитель - но несколько осбенный конечно......

вот именно- несколько теряется смысл таких вещей, как КОСС, КВИП.... И так далее. Да и вообще попадают под сомнения результаты их измерения.

[jam]

вот именно- несколько теряется смысл таких вещей, как КОСС, КВИП.... И так далее. Да и вообще попадают под сомнения результаты их измерения.

Да беда в том , что мерить не чем - а так бы с раостью снял бы ачх с точностью 0.01% - но увы у меня всё кривое. Остаёнся только моделирование...

[Евгений Германов...]

Если биться насмерть за проценты-то может стоит сделать отдельный вход для переменки? И делитель на кондерах?

[zltigo]

Дык я в spice посчитал с моделью от производителя - на собственном опыте скажу - модель хорошо описывает...

Для этих рассчетов ни нужен ни Spice, ни тем более модель операционного усилителя. Совсем не нужны. Нужно просто элементатно представлять, как влияет неидеальность ввиде конечного коэффициент усиления усилителя без обратной связи на коэффициент усиления усилителя охваченного обратной связью.

Можети Вы AC и DC попутали?

Коэффициент усиления, он в данных рассчетах, просто "коэффициент усиления" вне зависимости от AC/DC. А разговор о критичности коэффициента усиления идет именно в первую очередь за AC, странно, если Вы этого еще не заметили

Остаёнся только моделирование...

В первую очередь надо уметь прикидывать на бумажке, дабы представлять степень достоверности результатов моделирования, тем более, когда речь идет о граничных условиях. В данном случае самое интересное и не смоделировать, поскольку паразитные параметры обусловленные, в том числе и конструкцией, вносят в модель дикие неопределенности.

[Designer56]

Да беда в том , что мерить не чем - а так бы с раостью снял бы ачх с точностью 0.01% - но увы у меня всё кривое. Остаёнся только моделирование...

Так это и есть основной вопрос метрологии

Если биться насмерть за проценты-то может стоит сделать отдельный вход для переменки? И делитель на кондерах?

Именно так. Во многих точных вольтметрах- либо визуально отдельный вход, либо виртуально- когда переключаешься на переменку- ко входу подключается другая цепь.

[jam]

Коэффициент усиления, он в данных рассчетах, просто "коэффициент усиления" вне зависимости от AC/DC. А разговор о критичности коэффициента усиления идет именно в первую очередь за AC, странно, если Вы этого еще не заметили

В интернете ничего путного по этой теме не нашёл - посоветуйте букварь - буду читать...
Другой момент - я всегда полагался в этом вопросе на моделирование - неужели модели настоль плохи , что им не стоит доверять?

[Евгений Германов...]

И входной каскад на лампе. Вход лучше делать отдельным разъемом на СР50. 100КГц это уже частота. На обычных шнурках будет дополнительная погрешность.

[zltigo]

В интернете ничего путного по этой теме не нашёл - посоветуйте букварь - буду читать...

Ну, Вы, блин, даете, с удивлением нашел, что даже в самом букваристом букваре Викпедии, на русском языке "есть формула".
http://ru.wikipedia.org/wiki/Операционный_усилитель

[Designer56]

И входной каскад на лампе. Вход лучше делать отдельным разъемом на СР50. 100КГц это уже частота. На обычных шнурках будет дополнительная погрешность.

Бывают ещё специальные кабели и входы у который компенсируется емкость самого кабеля, включая экран, а также утечка изоляции кабеля. С виду- обычный 2- клеммный вход + 3 клемма для подключения экрана.

[jam]

Ну, Вы, блин, даете, с удивлением нашел, что даже в самом букваристом букваре Викпедии, на русском языке "есть формула".
http://ru.wikipedia.org/wiki/Операционный_усилитель

Посмотрел - это формула для DC - как в ней например учитывается внутренняя коррекция усилителя? Про АЧХ ни слова...

[Designer56]

Посмотрел - это формула для DC - как в ней например учитывается внутренняя коррекция усилителя? Про АЧХ ни слова...

А Вы подставтье в формулы вместо Кур или как- там у них- Gр, K(jw) или G(jw). Первый полюс передаточной ф-и разомкнутого ОУ- это почти всегда от внутренней коррекции.

[Евгений Германов...]

Бывают ещё специальные кабели и входы у который компенсируется емкость самого кабеля, включая экран, а также утечка изоляции кабеля. С виду- обычный 2- клеммный вход + 3 клемма для подключения экрана.

Бывают. Но вроде только для постоянки.А 100КГц вряд ли закомпенсирует.

[Designer56]

Бывают. Но вроде только для постоянки.А 100КГц вряд ли закомпенсирует.

Нет, В7-34 работает именно от такого. У него коаксиального входа нет. Правда, вх. цепи переменки и постоянки- разные, насколько я помню. В7- 72 тоже.

[Евгений Германов...]

Нет, В7-34 работает именно от такого. У него коаксиального входа нет. Правда, вх. цепи переменки и постоянки- разные, насколько я помню. В7- 72 тоже.

Если не путаю у 34 шнур неснимаемый. Те все ёмкости шнура-это часть общей емкости. И она,емкость,просто учитывается. И 34 вроде не до 100КГц.
Про 72 не знаю,не пользовался. Всё равно,гораздо предпочтительнее,вынести усилитель на конец шнура.

[Designer56]

Если не путаю у 34 шнур неснимаемый. Те все ёмкости шнура-это часть общей емкости. И она,емкость,просто учитывается. И 34 вроде не до 100КГц.
Про 72 не знаю,не пользовался. Всё равно,гораздо предпочтительнее,вынести усилитель на конец шнура.

Нет, у него (34- го) обычные клеммы винтовые, только позолоченые. И их 3: +, - и защитная. А кабель - 2 экранированных провода, экраны соединяются с 3- м штырем. Вернее, даже не три, их шесть, но вторая тройка используется либо как собственный канал измерения Uy, либо для измерения сопротивления 4- х проводным методом, либо напряжение с него подается внутри вольтметра вместо опорного в режиме измерения отношения Ux/Uy. Н можно и обычные провода подключать к + и -. Очень удобная вещь, только нет измерения токов.

[Евгений Германов...]

Вы правы, я на него сегодня посмотрел.