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

 

[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.

[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.

[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".

[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.

[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.