Измерение амплитуды переменного напряжения Опции

[UralAlex]

Добрый день, форумчане!

Посоветуйте, пожалуйста, какой лучше использовать подход для решения следующей задачи:
необходимо измерять изменение амплитудного значения переменного синусоидального сигнала, амплитуда около 10 В (размах 20 В), изменения амплитуды около 100 мВ (это изменение и необходимо измерять), необходимая разрешающая способность 0,3 мВ, частота сигнала 3 кГц, могут быть высокочастотные шумы, выходное сопротивление источника сигнала 500 Ом. Питание схемы однополярное 3-5 В.
Посоветуйте, ставить делитель на входе или пробовать сдвинуть сигнал и, тем самым, не потерять в чувствительности?
Первоначально предполагал сделать так: делитель (резистивный), дифференциальный усилитель (или инструментальный усилитель для преобразования дифференциального сигнала в сигнал с общей землей), ФНЧ, повторитель на ОУ (для согласования уровней), АЦП. Цифровать ли сигнал полностью (накладывается ограничение на скорость АЦП) и определять максимум, или организовать пиковый детектор на аналоговой схемотехнике и цифровать постоянный уровень? Какому из подходов отдать предпочтение? Может есть еще варианты? Раньше мне не приходилось фиксировать небольшие изменения на фоне больших сигналов, поэтому опыта нет. Прошу помощи.
Заранее благодарю за ответы.

[Plain]

Решение на суммирующих усилителях и пиковых детекторах:




К отрицательной полуволне добавлена ступенька 100 мВ, чтобы показать привязку усиления.

Прерываться можно по слегка отфильтрованному падению в насыщение ОУ ПД, и тогда же оцифровывать и сбрасывать ПД.

V4 и V5 изображают из себя два подкручивающих соответствующие смещения ЦАП'а, с весами, заданными R2 и R10.

[UralAlex]

Решение на суммирующих усилителях и пиковых детекторах:




К отрицательной полуволне добавлена ступенька 100 мВ, чтобы показать привязку усиления.

Прерываться можно по слегка отфильтрованному падению в насыщение ОУ ПД, и тогда же оцифровывать и сбрасывать ПД.

V4 и V5 изображают из себя два подкручивающих соответствующие смещения ЦАП'а, с весами, заданными R2 и R10.

Спасибо за вариант схемы. С первого взгляда кажется сложноватой из-за обилия источников. Пока разбираюсь, есть вопросы...
V4 и V5 задают смещения для возможности работы схемы от источника питания 3.3V? Почему это должны быть ЦАПы, а не ИОНы, например?
Ступенька 100 мВ задается V3?
Не могли бы вы привести осциллограммы на инвертирующих входах U1, U4?
А можно оцифровывать постоянно с выходов ПД и выбирать максимумы?
Заранее благодарю за ответ.

Есть еще вопросы:
- С какой точностью известно значение частоты сигнала 3 кГц?
- Может ли частота сигнала изменяться на интервале измерения?
- И чему равен этот интервал измерения?

- неизвестно
- частота может меняться
- чем меньше, тем лучше (не более 1-2 секунд)

[Plain]

Почему это должны быть ЦАПы

Потому что, как сказано выше, они задают точные подстройки смещений, грубо заданные R3 и R11.

Странно, чего ж тут ещё может быть непонятного — схема усиливает сигнал до 100 В и по отдельности смещает две его вершины во входной диапазон АЦП — ведь ясно видно, что 100 мВ внедрённой в горб 10 В ступеньки преобразовались в 1 В и очутились в рамках диапазона 3-вольтового АЦП.

Кратковременная стабильность питания/опорного и совокупные температурные дрейфы должны быть лучше требуемого разрешения.

А можно оцифровывать постоянно с выходов ПД и выбирать максимумы?

Нет — синхронный детектор, как понятие, требует синхронного же и немедленного восприятия захваченных данных и неотложного последующего сброса конденсаторов ПД.