| |
 Высокоточный входной делитель, Нетривиальные требования к тривиальной схеме |
|
|
|
|
 Aug 29 2009, 19:19
|
Местный
Группа: Участник
Сообщений: 310
Регистрация: 11-07-09
Из: Екатеринбург
Пользователь №: 51 154
|
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...
|
|
|
|
|
|
|
 |
Ответов
|
|
Aug 31 2009, 03:41
|
Местный
Группа: Участник
Сообщений: 310
Регистрация: 11-07-09
Из: Екатеринбург
Пользователь №: 51 154
|
Цитата(Designer56 @ Aug 31 2009, 01:17)  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. Цитата(Белый дед @ Aug 31 2009, 09:17) 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.
|
|
|
|
|
|
|
|
Aug 31 2009, 04:11
|
Местный
Группа: Участник
Сообщений: 495
Регистрация: 6-05-09
Пользователь №: 48 727
|
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? Цитата(jam @ Aug 31 2009, 11:01) 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
|
|
|
|
|
|
|
|
Aug 31 2009, 07:51
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 2 932
Регистрация: 13-10-06
Из: Уфа
Пользователь №: 21 290
|
Цитата(Белый дед @ Aug 31 2009, 10:11) 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.... Цитата(jam @ Aug 31 2009, 10:19) 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?
--------------------
"...Дьяволу ведомо многое не потому, что он- Дьявол, а потому, что он стар..."
|
|
|
|
|
|
|
|
Aug 31 2009, 15:43
|
Знающий
Группа: Свой
Сообщений: 792
Регистрация: 9-08-05
Из: Транай
Пользователь №: 7 474
|
Цитата(Designer56 @ Aug 31 2009, 11:51) 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. Цитата 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.
|
|
|
|
|
|
|
|
Aug 31 2009, 16:05
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 2 932
Регистрация: 13-10-06
Из: Уфа
Пользователь №: 21 290
|
Цитата(jam @ Aug 31 2009, 21:43) 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. Цитата(jam @ Aug 31 2009, 21:43) 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".
--------------------
"...Дьяволу ведомо многое не потому, что он- Дьявол, а потому, что он стар..."
|
|
|
|
|
|
|
|
Aug 31 2009, 20:11
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 13 372
Регистрация: 27-11-04
Из: Riga, Latvia
Пользователь №: 1 244
|
Цитата(jam @ Aug 31 2009, 21:48) 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? Цитата(proxi @ Aug 29 2009, 23:41) 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
--------------------
Feci, quod potui, faciant meliora potentes
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 1 2009, 15:12
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 13 372
Регистрация: 27-11-04
Из: Riga, Latvia
Пользователь №: 1 244
|
Цитата(proxi @ Aug 31 2009, 22:36) 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.. Цитата(jam @ Aug 31 2009, 23:34) Откуда у Вас 100дб? Букварь, любой (ну почти , где хоть что-то про неидеальнсти операционников говорится) берем и читаем.
--------------------
Feci, quod potui, faciant meliora potentes
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 1 2009, 18:53
|
Знающий
Группа: Свой
Сообщений: 792
Регистрация: 9-08-05
Из: Транай
Пользователь №: 7 474
|
Цитата(zltigo @ Sep 1 2009, 19:12) 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?
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 4 2009, 13:57
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 13 372
Регистрация: 27-11-04
Из: Riga, Latvia
Пользователь №: 1 244
|
Цитата(jam @ Sep 1 2009, 21:53) 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. Цитата 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  Цитата(jam @ Sep 4 2009, 00:04) 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.
--------------------
Feci, quod potui, faciant meliora potentes
|
|
|
|
|
|
|
|
Sep 5 2009, 06:12
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 13 372
Регистрация: 27-11-04
Из: Riga, Latvia
Пользователь №: 1 244
|
Цитата(jam @ Sep 5 2009, 01:26) 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
--------------------
Feci, quod potui, faciant meliora potentes
|
|
|
|
|
|
Сообщений в этой теме
 Vishv Высокоточный входной делитель Aug 29 2009, 19:19 Tanya Цитата(Vishv @ Aug 29 2009, 23:19) Доброг... Aug 29 2009, 19:53  Vishv Цитата(Tanya @ Aug 30 2009, 01:53) Вот и ... Aug 29 2009, 20:41 zltigo Цитата(Vishv @ Aug 29 2009, 23:41) Уважае... Aug 29 2009, 20:48 Vishv Цитата(zltigo @ Aug 30 2009, 02:48) Чудес... Aug 29 2009, 21:03 zltigo Цитата(Vishv @ Aug 30 2009, 00:03) Конкре... Aug 29 2009, 21:07 Vishv Цитата(zltigo @ Aug 30 2009, 03:07) Ну на... Aug 29 2009, 21:11 zltigo Цитата(Vishv @ Aug 30 2009, 00:11) 2*1.41... Aug 29 2009, 21:20 proxi Следующий вопрос - какую частоту единичного усилен... Aug 29 2009, 21:41 Vishv Цитата(zltigo @ Aug 30 2009, 03:20) Мне? ... Aug 29 2009, 22:01 zltigo Цитата(Vishv @ Aug 30 2009, 01:01) Прошу ... Aug 29 2009, 22:37 alexkok Цитата(Vishv @ Aug 30 2009, 00:41) Уважае... Aug 29 2009, 23:11 zltigo Цитата(Vishv @ Aug 29 2009, 22:19) Я прош... Aug 29 2009, 20:08 vvs157 Цитата(Vishv @ Aug 29 2009, 23:19) 2. Час... Aug 29 2009, 23:09 Евгений Германович Цитата(vvs157 @ Aug 30 2009, 03:09) Посмо... Aug 30 2009, 04:49 Tanya Цитата(Евгений Германович @ Aug 30 2009, 08... Aug 30 2009, 07:51 Евгений Германович Цитата(Tanya @ Aug 30 2009, 11:51) А можн... Aug 30 2009, 10:46 Tanya Цитата(Евгений Германович @ Aug 30 2009, 14... Aug 30 2009, 11:01 Евгений Германович Цитата(Tanya @ Aug 30 2009, 15:01) Вот и ... Aug 30 2009, 12:10 Designer56 Цитата(Евгений Германович @ Aug 30 2009, 18... Aug 30 2009, 12:16 Евгений Германович Цитата(Designer56 @ Aug 30 2009, 16:16) В... Aug 30 2009, 12:37 Designer56 Цитата(Евгений Германович @ Aug 30 2009, 18... Aug 30 2009, 12:46 Евгений Германович Цитата(Designer56 @ Aug 30 2009, 16:46) Э... Aug 30 2009, 12:56 Designer56 Цитата(Евгений Германович @ Aug 30 2009, 18... Aug 30 2009, 13:02 Евгений Германович Цитата(Designer56 @ Aug 30 2009, 17:02) Т... Aug 30 2009, 13:12 Designer56 Цитата(Евгений Германович @ Aug 30 2009, 19... Aug 30 2009, 13:22 Designer56 Цитата(Евгений Германович @ Aug 30 2009, 16... Aug 30 2009, 11:12 Vishv Он называется В7-53, выпускается и поныне под марк... Aug 30 2009, 05:35 Белый дед Наивная молодежь думает, что все проблемы можно ре... Aug 30 2009, 06:59 тау Vishv, а стабильность номинала входного резистора ... Aug 30 2009, 08:12 Tanya Цитата(тау @ Aug 30 2009, 12:12) Vishv, а... Aug 30 2009, 08:32 Белый дед Человек хочет переменное напряжение измерять, так ... Aug 30 2009, 08:47 Tanya Цитата(Белый дед @ Aug 30 2009, 12:47) Че... Aug 30 2009, 09:10 Белый дед Да нет, почему же. Переменное тоже измерять нужно.... Aug 30 2009, 09:28 Tanya Цитата(Белый дед @ Aug 30 2009, 13:28) Да... Aug 30 2009, 09:41 Евгений Германович Кварцованный генератор имеет погрешность по длител... Aug 30 2009, 13:42 Designer56 Цитата(Евгений Германович @ Aug 30 2009, 19... Aug 30 2009, 13:45 Евгений Германович Цитата(Designer56 @ Aug 30 2009, 17:45) Д... Aug 30 2009, 13:57 Designer56 А, это интересно. А как СКЗ прибор узнает период у... Aug 30 2009, 14:16 Евгений Германович Цитата(Designer56 @ Aug 30 2009, 18:16) А... Aug 30 2009, 14:40 Designer56 Цитата(Евгений Германович @ Aug 30 2009, 20... Aug 30 2009, 17:52 jam Цитата(Designer56 @ Aug 30 2009, 21:52) К... Aug 30 2009, 18:02 Designer56 Цитата(jam @ Aug 31 2009, 00:02) Время ин... Aug 30 2009, 18:20 jam Измерительных приборов такой точности не делал - н... Aug 30 2009, 17:51 Designer56 Вообще говоря, делитель 10 МОм просто так для част... Aug 30 2009, 18:07 jam Цитата(Designer56 @ Aug 30 2009, 22:07) В... Aug 30 2009, 18:17 Vishv Уважаемые участники обсуждения!
Приятно, что п... Aug 30 2009, 18:21 jam 1. Доводилось иметь дело с ad637 - для него нужно ... Aug 30 2009, 18:33 Vishv Цитата(jam @ Aug 31 2009, 00:33) 1. Довод... Aug 30 2009, 18:57 Designer56 Цитата(Vishv @ Aug 31 2009, 00:57) Идея с... Aug 30 2009, 19:08 jam Цитата(Vishv @ Aug 30 2009, 22:57) В ... Aug 30 2009, 19:08 Белый дед Автор, вот вам говорят, а вы не слушаете. Основная... Aug 31 2009, 03:17 jam Цитата(Vishv @ Aug 31 2009, 07:41) Абсолю... Aug 31 2009, 04:01 jam Цитата(Белый дед @ Aug 31 2009, 08:11) Мн... Aug 31 2009, 04:19 Tanya Цитата(Белый дед @ Aug 31 2009, 08:11) Те... Aug 31 2009, 04:49 jam Цитата(Designer56 @ Aug 31 2009, 20:05) а... Aug 31 2009, 16:19 Designer56 Цитата(jam @ Aug 31 2009, 22:19) С другой... Aug 31 2009, 16:23 jam Цитата(Designer56 @ Aug 31 2009, 20:23) В... Aug 31 2009, 16:27 jam [Цитата(Designer56 @ Aug 31 2009, 20:38) ... Aug 31 2009, 16:56 Designer56 Цитата(jam @ Sep 5 2009, 20:32) Посмотрел... Sep 5 2009, 14:42 proxi Цитата(zltigo @ Sep 1 2009, 18:12) Тогда ... Sep 3 2009, 14:22 Designer56 Цитата(jam @ Sep 1 2009, 01:48) Посмотрел... Aug 31 2009, 20:20 jam Цитата(Designer56 @ Sep 1 2009, 00:20) Не... Aug 31 2009, 21:34 Евгений Германович А зачем этот ОУ представлять. Почему вообще ОУ в и... Aug 31 2009, 12:59 Designer56 Да, и деньги оччень немалые. Aug 31 2009, 16:38 Vishv Уважаемые участники обсуждения!
Очень внимател... Aug 31 2009, 18:04 Designer56 Цитата(Vishv @ Sep 1 2009, 00:04) Уважаем... Aug 31 2009, 18:10 Vishv Цитата(Designer56 @ Sep 1 2009, 00:10) Вы... Sep 1 2009, 14:57 jam Цитата(Vishv @ Aug 31 2009, 22:04) 3. Про... Sep 2 2009, 23:27 Designer56 AD8021 скорее ВЧ дифусилитель. Если Вы заметили, т... Aug 31 2009, 22:16 jam Цитата(Designer56 @ Sep 1 2009, 02:16) AD... Aug 31 2009, 23:27 Designer56 Цитата(jam @ Sep 1 2009, 05:27) AD8021 во... Sep 3 2009, 17:18 jam Цитата(Designer56 @ Sep 3 2009, 21:18) во... Sep 3 2009, 21:04 Designer56 Цитата(jam @ Sep 4 2009, 03:04) Да беда в... Sep 4 2009, 17:15 Евгений Германович Если биться насмерть за проценты-то может стоит сд... Sep 4 2009, 12:49 Евгений Германович И входной каскад на лампе. Вход лучше делать отдел... Sep 5 2009, 05:48 Designer56 Цитата(Евгений Германович @ Sep 5 2009, 11... Sep 5 2009, 13:49 Евгений Германович Цитата(Designer56 @ Sep 5 2009, 16:49) Бы... Sep 5 2009, 15:07 Designer56 Цитата(Евгений Германович @ Sep 5 2009, 21... Sep 5 2009, 15:11 Евгений Германович Цитата(Designer56 @ Sep 5 2009, 18:11) Не... Sep 6 2009, 03:24 Designer56 Цитата(Евгений Германович @ Sep 6 2009, 09... Sep 6 2009, 17:08 Евгений Германович Вы правы, я на него сегодня посмотрел. Sep 7 2009, 12:07
2 чел. читают эту тему (гостей: 2, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|
