Малошумящий источник Опции

[MegaVolt]

А можете дать пример подобного транса?

Увы быстро не найду. Но в темах по анализу последних мультиметров от Keithley это есть. И даже в самом последнем 7510 тоже есть.
Причём там какой то хитрый патент на двух торах. Гугл думаю подскажет.

чтобы уж совсем поиздеваться, на данной картинке AD7195EBZ был запитан прямо от USB компьютера, т.е. самого чистого метрологического источника питания, который только можно придумать, что, тем не менее, ему никак не помешало.

Чтобы издеваться над 3458a неплохо бы для начала вытянуть ещё бита 4-5 к имеющимся 24. Довести линейность до 0,05 ppm. И тогда уж сравнивать то что получилось. А то как то не честное выходит сравнение по одному единственному параметру.

[iosifk]

Причём там какой то хитрый патент на двух торах. Гугл думаю подскажет.

Берем тороид, наматываем на нем первичку.
На втором тороиде - вторичку.
Потом делаем такую кастрюлю. Вниз кладем первый тороид, потом металлическую шайбу, потом сверху - второй тороид. По центру все это свинчиваем шпилькой, тоже металлической.
получаем трансформатор "первичный тороид - виток, создаваемый кастрюлей - вторичный тороид". Кастрюлю заземляем, она работает как экран. КПД конечно ужасный, зато экранирование идеальное. Так делали трансы для сигнальных цепей развязанных измерительных усилителей.

[blackfin]

Увы быстро не найду. Но в темах по анализу последних мультиметров от Keithley это есть. И даже в самом последнем 7510 тоже есть.
Причём там какой то хитрый патент на двух торах. Гугл думаю подскажет.

тау должен знать. Он когда-то ссылался на этот патент: раз и два..

[borodach]

включить импульсник
зарядить ионистор в питании измерительной части
выключить импульсник

...и тишина....

[_pv]

Чтобы издеваться над 3458a неплохо бы для начала вытянуть ещё бита 4-5 к имеющимся 24. Довести линейность до 0,05 ppm. И тогда уж сравнивать то что получилось. А то как то не честное выходит сравнение по одному единственному параметру.

мне дин. диапазон наверх не очень интересен, сигналы не сильно большие, а вот шумы жить мешают.
тем более когда они почти на порядок подрастают без синхронизации от сети просто потому что в приборе за десяток килобаксов не очень аккуратно сделали питание.
и вот я поусреднял 100сек получил 1нВ шумов при +-40мВ входной шкалы у ad7195 или 26 бит.
а вот 3458а усредняй\не усредняй будет 100нВ от +-0.1В шкалы, сколько это в разрядах?
ну а линейность при желании тоже откалибровать можно, было бы чем.
тем более сигма-дельта АЦП всё-таки в принципе должен быть более линеен чем преобразователь двойного (ну или даже multislope) интегрирования на элементной базе родом из 80х.
если их одинаковыми коррекциями/калибровками обвешать.

[iosifk]

включить импульсник
зарядить ионистор в питании измерительной части
выключить импульсник

...и тишина....

Да, или так. Покупаем шуруповерт или беспроводной пылесос или хотя бы электро-самокат. Заряжаем аккумулятор. Потом его вынимаем и подключаем к прибору. Пару дней живем без помех...
И что удобно, на этом же самокате не работу ездить можно...

[MegaVolt]

а вот 3458а усредняй\не усредняй будет 100нВ от +-0.1В шкалы, сколько это в разрядах?

Народ на eevblog для оценки шумов вычисляют вариацию алана. И строят вот такие картинки.



Опять же вот картинки шумов в зависимости от усреднения вполне линейно снижаются:




Ну и до кучи вот распределение шумов для 3458a




Вроде всё оооочень хорошо. В районе 0,3 ppm pk-pk. Это для диапазона 100мВ = 30 нВ что по моемум очень достойно.

ну а линейность при желании тоже откалибровать можно, было бы чем.

Для единичного прибора да наверное можно. Сделать миллионы измерений с ppm-ной точностью. Но не технологично это для более масштабных вещей.

тем более сигма-дельта АЦП всё-таки в принципе должен быть более линеен чем преобразователь двойного (ну или даже multislope) интегрирования на элементной базе родом из 80х.
если их одинаковыми коррекциями/калибровками обвешать.

Так вот как бы у них линейность обеспечивается именно АЦП без коррекции. Т.е. получается что multislope в их исполнении линейнее сигма дельта. И линейнее очень сильно. НА два порядка.

[_pv]

Опять же вот картинки шумов в зависимости от усреднения вполне линейно снижаются:


Ну и до кучи вот распределение шумов для 3458a


Вроде всё оооочень хорошо. В районе 0,3 ppm pk-pk. Это для диапазона 100мВ = 30 нВ что по моемум очень достойно.

первая картинка с уменьшением шумов подозреваю снята с режимом autozero, то есть читерство, если я от входа буду постоянно периодически отключаться для автокалибровки смещения по ходу измерения, можно что-нибудь интересное и пропустить. ну и не на шкале в 0.1В где шумы гораздо заметнее.
на 10В шкалы, шумов действительно не видно, но на картинке - это 3мкв p-p, которые в 30нВ p-p, при переключении на 0.1В ну никак не превратятся.
там дейтствительно около 30нВ шумов правда RMS, что в 6 раз больше, и только при ~10NPLC, шаг влево шаг вправо - расстрел. При увеличении апертуры вылазит 1/f шум и лучше не становится. у кисли 2182а так вообще становится гораздо хуже с увеличением времени усреднения.
а если апертуру не привязывать к сети (не целое число PLC) то шумы тоже сразу же портятся, собственно из-за чего я эту картинку и привёл. в ответ на утверждение что импульсные преобразователи ни в коем случае использовать нельзя, только 50Гц трансформаторы, только хардкор.

Для единичного прибора да наверное можно. Сделать миллионы измерений с ppm-ной точностью. Но не технологично это для более масштабных вещей.Так вот как бы у них линейность обеспечивается именно АЦП без коррекции. Т.е. получается что multislope в их исполнении линейнее сигма дельта. И линейнее очень сильно. НА два порядка.

вы уверены что с такой стоимостью прибора, он не калибруется девственницами в полнолуние по всей шкале, и 0.1ppm обеспечивается исключительно схемотехникой?
ну и не настолько там большая нелинейность чтобы миллионы измерений делать, десятка другого точек поди хватит.

[blackfin]

В качестве малошумящего LDO предполагается использовать, например, микросхему LT3042 или что то с аналогичными характеристиками.

пассивный ФНЧ по питанию на 50Гц? а какая у него будет частота среза, подавление на 50Гц и собственно номиналы элементов?

У упомянутого выше LT3042 PSRR на частоте 120 Hz равен 117 dB. Зачем ему на входе ещё какой-то особенный ФНЧ?

[iliusmaster]

мне дин. диапазон наверх не очень интересен, сигналы не сильно большие, а вот шумы жить мешают.
тем более когда они почти на порядок подрастают без синхронизации от сети просто потому что в приборе за десяток килобаксов не очень аккуратно сделали питание.
и вот я поусреднял 100сек получил 1нВ шумов при +-40мВ входной шкалы у ad7195 или 26 бит.
а вот 3458а усредняй\не усредняй будет 100нВ от +-0.1В шкалы, сколько это в разрядах?
ну а линейность при желании тоже откалибровать можно, было бы чем.
тем более сигма-дельта АЦП всё-таки в принципе должен быть более линеен чем преобразователь двойного (ну или даже multislope) интегрирования на элементной базе родом из 80х.
если их одинаковыми коррекциями/калибровками обвешать.

1. Кто вам рассказал про такие высокие шумы + невозможность усреднения на 3458? GBIP интерфейс осваивайте.////
2. "тем более сигма-дельта АЦП всё-таки в принципе должен быть более линеен чем преобразователь двойного (ну или даже multislope) интегрирования на элементной базе родом из 80х." очень глубокое заблуждение. Вопрос возможной реализации того и другого.
3. Шум в 1 нВ - это круто! Нужно писать статью, даже шумы вида 1/f не проявились, 26дБ эффективного разрешения (Noise free bit resolution). Шумы ИОН не увидели, неужели такая корреляция. Фантастика, теперь главное, чтобы другие тоже смогли такое воспроизвести.
4. Для измерительных устройств важен не сам шум, а соотношение сигнал/шум (SNR).
5. Трансформаторы экранированные отлично работают. При конструировании трансформаторов для малошумящей измерительной аппаратуры приходится учитывать множество факторов. Часто трансформатор - произведение искусства. До минимума снижены межобмотоные емкости, двойная экранировка экранами фарадея. Общий магнитный экран.
6. Придется принимать меры к снижению пульсаций тока при перезаряде емкостей фильтра.
7. Может быть оптимальным будет параллельный стабилизатор напряжения, если нагрузка планируется постоянная.
8. Обычно такие малошумящие источники строят по схеме ИОН - фильтр - ОУ. Причем, возможно, лучше поделить сигнал с ИОН, чтобы ОУ работал не в режиме повторителя, а в режиме усилителя с КУ 3 - 5.

У упомянутого выше LT3042 PSRR на частоте 120 Hz равен 117 dB. Зачем ему на входе ещё какой-то особенный ФНЧ?

Потому как снижается PSRR сильно с увеличением частоты. Погасить 100 и 120 Гц это не проблема. В современной радиочастотной обстановке очень сильно мешает все, что выше 50-100КГц. Особенно из сети(привет импульсным преобразователям), особенно через межобмоточную емкость.

Да, или так. Покупаем шуруповерт или беспроводной пылесос или хотя бы электро-самокат. Заряжаем аккумулятор. Потом его вынимаем и подключаем к прибору. Пару дней живем без помех...
И что удобно, на этом же самокате не работу ездить можно...

Химические источники тока сильно шумят.... Процесс ионообмена сопровождается генерацией значительного шума, трудно фильтруемого. Сеть бывает предпочтительней.

[blackfin]

..., 26дБ эффективного разрешения (Noise free bit resolution).

Точно, 26дБ или, всё-таки, 26 бит?

Потому как снижается PSRR сильно с увеличением частоты. Погасить 100 и 120 Гц это не проблема. В современной радиочастотной обстановке очень сильно мешает все, что выше 50-100КГц. Особенно из сети(привет импульсным преобразователям), особенно через межобмоточную емкость.

Читайте внимательно вопрос, на который я отвечал.

_pv спрашивал про уровень подавления пассивным фильтром частоты 50 Гц. Именно про этот фильтр я и говорил. Понятно, что фильтровать нужно всё, что пролазит из сети, но требования к габаритам и номиналам пассивного фильтра на 1 мГц будут несколько иными, нежели для фильтра на 50 Гц.

[_pv]

1. Кто вам рассказал про такие высокие шумы + невозможность усреднения на 3458? GBIP интерфейс осваивайте.////
2. "тем более сигма-дельта АЦП всё-таки в принципе должен быть более линеен чем преобразователь двойного (ну или даже multislope) интегрирования на элементной базе родом из 80х." очень глубокое заблуждение. Вопрос возможной реализации того и другого.
3. Шум в 1 нВ - это круто! Нужно писать статью, даже шумы вида 1/f не проявились, 26дБ эффективного разрешения (Noise free bit resolution). Шумы ИОН не увидели, неужели такая корреляция. Фантастика, теперь главное, чтобы другие тоже смогли такое воспроизвести.
4. Для измерительных устройств важен не сам шум, а соотношение сигнал/шум (SNR).

1. ну так приведите свой график шумов этого вольтметра от времени усреднения, покажите правдуъ, как оно на самом деле.
2. Понятно что от реализации зависит, просто там самый нелинейный элемент вроде как ёмкость интегратора должна быть, соответственно сигма-дельта обратной связью держит на ней напряжение около нуля, а вот преобразователь двойного интегрирования - не очень. и при прочих равных условиях реализации должно быть лучше, нет?
3. На график посмотрите, там всё видно. При измерении закоротки/околонулевых напряжений шум опоры должен быть заметен?
4. да, важно соотношение сигнал/шум, только вот та часть которая сигнал она от измерительного устройства как-то не очень зависит обычно.

ещё раз, было заявлено что в измерительной аппаратуре источник питания должен быть исключительно с 50Гц трансформатором, иначе никак, ибо импульсные преобразователи шумят и всё испортят.
я лишь привёл график, где у не самого дешевого вольтметра с источником питания на 50Гц трансформаторе эти самые 50Гц отлично пролазят в тракт и их там замечательно видно при измерении собственных шумов с закороченным входом.
а оценочная плата с копеечным АЦП, запитанная вообще от USB показывает при этом куда меньшие шумы.

мне же зачем-то начали рассказывать про линейность агилента, его НЧ шумы доказавая что мультиметр за 10000$ всё же лучше чем АЦП за 10$.

[blackfin]

я лишь привёл график, где у не самого дешевого вольтметра с источником питания на 50Гц трансформаторе эти самые 50Гц отлично пролазят в тракт и их там замечательно видно при измерении собственных шумов с закороченным входом.
а оценочная плата с копеечным АЦП, запитанная вообще от USB показывает при этом куда меньшие шумы.

мне же зачем-то начали рассказывать про линейность агилента, его НЧ шумы доказавая что мультиметр за 10000$ всё же лучше чем АЦП за 10$.

А вы уверены, что ваш Аджилент исправен? Может, в нем все электролиты по питанию уже давно высохли и/или отвалились, а вы пытаетесь на нем что-измерить, и потом ещё строите красивые картинки и на их основании делаете далеко идущие выводы о кривизне всех вообще источников питания с 50 Гц трансформаторами.

Может, пора уже отнести ваш Аджилент в поверку? Или, хотя бы, сделать такие же измерения с вольтметром той же модели, но более позднего года выпуска и сравнить шумы обоих приборов?

[_pv]

А вы уверены, что ваш Аджилент исправен? Может, в нем все электролиты по питанию уже давно высохли и/или отвалились, а вы пытаетесь на нем что-измерить, и потом ещё строите красивые картинки и на их основании делаете далеко идущие выводы о кривизне всех вообще источников питания с 50 Гц трансформаторами.

я не делал выводов о кривизне всех источников питания с 50Гц трансформаторами, я лишь на простом примере опроверг обратное утверждение, что без 50Гц трансформатора в источнике питания ничего работать не будет из-за шумов.

Может, пора уже отнести ваш Аджилент в поверку? Или, хотя бы, сделать такие же измерения, но с более новым вольтметром той же модели и сравнить шумы обоих приборов?

может и пора,
другие измерения с другими вольтметрами, правда не сказать что более новыми, косвенно тоже это показывают, хотя там и других источников шумов хватает, чтобы сказать наверняка.
а так конечно да, надо будет перемерить.
остальные владельцы 3458а могут тоже присоединится, закоротить вход и изменяя значение апертуры (в не целых NPLC) измерить десяток-другой точек и посчитать СКО.

[iliusmaster]

1. Нет такой возможности. Если у вас есть такая возможность, то запустите сканирование при 10NPLC, а уже внешней программой просуммируйте и пробегитесь усреднением.
2. Емкость интегратора да, но она внешняя, что позволяет сделать ее более качественной, чем емкость, которую можно соорудить в техпроцессе на кристалле кремния.
3. Сигнал опорного напряжения всегда приходит на сумматор. Не важно, 0 на входе или нет. Потому вопрос на сколько шумы опоры могут быть ослаблены .
4. Так я не про источник сигнала, а про "Полношкальный" сигнал/шум АЦП. Сверху ограничены опорой, снизу шумами. Величину опорного напряжения на кристалле не поднять, а вот в том же HP, 10 В опора и это уже дает выигрыш!

Сообщение отредактировал iliusmaster - Jul 9 2018, 16:15