Нужно мерять сигнал (колокол) амплитудой 0...100 мВ на фоне постоянной составляющей +16 В. Постоянная медленно дрейфует туда-сюда в небольших пределах и нужно непрерывно ее отслеживать. Как можно устроить ее следящую компенсацию? Е еще попутно вопрос. На вход диф.усилителя с к=3 (собственно им пытаюсь компенсировать) подаю постоянное с потенциометра - все нормально (не считая дрейфа). Как только пробую компенсационную составляющую подать с выхода ОУ - на выходе диф.усилителя ерунда полная хотя постоянная составляющая та же что и была на потенциометре. Как это можно объяснить? Спасибо.

Маловата постоянная времени?

Вы бы еще рассказали, с какой точностью и скоростью Вы хотите измерять.... и пр., и пр. и пр.

Придумайте какой-нибудь нелинейный ограничитель на входе, измеряющем постоянку. Чтобы он не реагировал на приращения сигнала, ну скажем 10 мВ... Тогда импульсы в 100 мВ не будут добавляться к компенсирующему сигналу...
А вообще надо больше данных. Как часто идут колоколы относительно изменений постоянной?
Или же можно сигнал подать на Сигма-дельта АЦП. Там стоит хороший фильтр, и он колоколы подавит...

Два встречно-последовательных электролита по входу с подвязкой потенциала входа ОУ к нужному уровню резистором.
Тау будет равно эрцэ.
Проще наука пока ничего на придумала.

Я только так и измеряю в весовых технологиях, только при амплитуде полезного сигнала ~10 мВ. Напряжение питания 5 или 12 Вольт стабилизированное обычной КРЕНкой или простым импульсным БП, питание обычно дополнительно загружено 200 мА динамически изменяемого тока индикатора.
Просто необходимо делать мостовую схему при питании от плохо стабильного источника. Ваш полезный сигнал ~100 мВ должен быть сигналом дисбаланса моста. Далее этот дисбаланс регистрируется электронной схемой или стрелочным прибором. Именно в мостовых схемах можно получить минимальную зависимость от питающего напряжения.
Сейчас я делаю мостовую схему стабилизированную КРЕНкой но с чувствительностью к пикоВольтам полезного сигнала, посмотрим что получится.

И утечка у них тоже будет будьте нате, а потому поплывет все по времени и по температуре. Так что для приличных измерений - не подойдет...

Подать куда и с выхода какого ОУ? Того же самого? И на какой вход?


Осталось, определиться, что такое приличные измерения.
И какая степень приличия интересует автора.

На случай, если часть постоянки все-таки протечет через конденсаторы, я бы компенсировал её уже по выходу усилителя, заодно со смещением ОУ.

Оцифровывать все (в пределах дрейфа с запасом) , а дальше программно.

Колокол следует раз в 10 мс и имеет ширину 5 мс. Далее он должен быть усилен в разы и оцифрован. АЦП 12 разрядов. Идея сейчас такая. Питание двуполярное. Сигнал подается на один вход дифф.усилителя, а компенсационное напряжение на другой. Далее следует детектор перехода через ноль. С его выхода сигнал поступает на МК, который подстраивает напряжение на выходе ЦАП. С выхода ЦАП напряжение поступает на масштабирующий усилитель (т.к. выход ЦАП 0...3 В, а компенсационное должно быть от - 9 В до + 9 В). С выхода масштабирующего усилителя снимается то самое компенсирующее напряжение. Постоянная составляющая в сигнале относительно общего провода примерно 4 В. Проблема такая: если подать компенсирующее напряжение с движка потенциометра - сигнал получается как надо. Если подать сигнал с выхода масштабирующего ОУ то сигнал кака. Управлять масштабирующим ОУ пробовал ка ЦАПом так и потенциометром - результат одинаковый. Грешу на опорный источник т.к. из трех стабилитронов последовательно сделан. Завтра будет из TL431. Посмотрел питание - там пила 100 мВ от стабилизатора. Возможно из-за этого, но при подаче компенсационного c потенциометра питание не влияет.

Какие именно параметры усечённого гауссовского импульса необходимо измерить?
Каковы параметры помехи?
Отетьте на вопросы и воспользуйтесь теорией оптимальных оценок.

Мерить нужно амплитудное значение с точностью лучше 1%. Опора АЦП 2,5 В. Если мерим 10 мВ, то сначала усиливаем с известным Ку до около 2 В и меряем.

А для чего такой наворот? Возьмите фильтр второго порядка с частотой среза 1-2Гц, входной сигнал параллельно на него и +дифф. усилителя, на -дифф. подать выход фильтра.

Совершенно ага! Вроде самый естественный схемотехнический путь.
Оцифровывать 100-разрядным АЦП и потом программно ловить блох в стогу сена - слишком по-эмбеддерски.

Если известно, что во входном сигнале некоторое время присутствует некая мешающая постоянная составляющая в чистом виде, то можно попробовать так:
- отследить смену знака производной входного сигнала
- отловить момент когда она (производная входного сигнала) равна нулю
- выждать некоторое время(необязательно)
- запомнить значение входного сигнала в УВХ
- Разность входного сигнала и УВХ подать на вход измерителя
P.S. Если использовать фильтр, как в постах выше, после фильтра будет сумма мешающей постоянной составляющей и постоянной составляющей "колокола". В итоге после диф. усилителя (сумматора) будет знакопеременный сигнал.

Да, замечание существенное.

Вот-вот. Проблема не такая простая как поначалу кажется. До меня предыдущий разработчик делал все цифровым фильтром, но там тоже много разных обстоятельств. Так и не получилось толково. Вывод такой, что сначала сигнал нужно готовить к оцифровке аналоговыми средствами, а потом обрабатывать.

Сигнал необязательно готовить только аналоговыми средствами: до колокола можно измерить постоянную составляющую с помощью АЦП, скомпенсировать её с помощью ЦАПа и ОУ и спокойно мерить колокол, оставив при компенсации на всякий случай небольшое смещение по постоянной составляющей.

Таким путем и двигаюсь. См. пост №1.

Вероятно, дело в неправильно рассчитанном усилителе, а не в методе компенсации. Ну и алгоритм компенсации тоже следует отладить. Вполне возможно, что стоит учитывать тенденцию дрейфа с некоторым запасом.

По какому уровню измерена ширина? Это уже почти синус 100 Гц. Если и не синус, то первая гармоника будет 100 Гц. А у дрейфа какая постоянная времени? Больше секунды?

Как я понимаю не таким. Вам предлагается вычесть постоянную составляющую измеренную/запомненную между "колоколами" .

Вот еще вариант. Он на мой взгляд лучше Вашего подхода.
Сигнал поступает на инвертирующий усилитель-фильтр - два резистора и конденсатор. Возможна модификация с ключиком и интегратором.
Сигнал с выхода поступает на сумматор-усилитель с тремя входами - сигнал, сигнал после фильтра-инвертора и смещение.
Далее - АЦП. Возможно... и еще один усилитель до.

Тему надо переименовать в "Что такое PSRR? Если это еда, то каковы могут быть последствия?" и перенести в раздел для начинающих.

Да, больше секунды. Ширина мерялась по уровню, близкому к нулю.

Основная проблема сейчас в том, что на выходе масштабирующего усилителя есть пила примерно 50 мВ. Если взять опорное не с ИОН, а с общего, то амплитуда падает втрое. Частота пилы 100 - 105 Гц.

ФВЧ (любым, хоть на одном конденсаторе, хоть на операционном усилителе) отрезать постоянное напряжение. Остальное - усилить, и - на быстрый АЦП. Найти минимум, найти максимум, вот и размах. Если вдруг аналоговый фильтр не отфильтровывает все изменения постоянного уровня, использовать цифровой фильтр после АЦП - накопить среднее значение, и вычесть его из измеренного по колоколу. Как?

Вопрос кажись решился. Плавал управляющий сигнал относительно опорного.


Очень хорошо. Так и будет. Это уже второй контур отсечки постоянки. А пока нужно отсечь по максимуму чтобы не усиливать ее вместе с сигналом.

+++
Конденсаторы на вход, опер подвязать к середине диапазона, далее - АЦП и чистая арифметика.
За 1% можно даже не париться, если АЦП соответствует.
Мне в ближайшее время предстоит примерно то же самое на порядок точнее измерить и при динамическом диапазоне 10000:1, и частота сигнала 10кГц...

совсем дикое предложение:
взять в точности такое же устройство, запитанное от того же самого источника, которое будет дрейфовать синхронно с первым. Только без сигнала.
И дальше работать с разностью между ними, которою и явится полезный сигнал))))))

на СУРН для устранения постоянной состовляющей ставится вибропреобразователь...который замыкал сигнал на землю...далее можно уже заниматься фильтрацией...как фильтровать...а вот так...

А что конкретно мешает использовать такой способ? Есть искажения сигнала?

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

А подробнее? Очень интересно.


Надо пробовать. Сейчас похоже сделано только процессор вместо интегратора. В аналоговом варианте есть опасность что в минус сигнал уйдет.

Я думал, Вы это пробовали. Ибо первое, что напрашивается. Можно рассчитать насколько уйдёт, проинтегрировав (приблизительно) Ваш колокол и сравнив с "площадью" под постоянной составляющей в паузах. Можно смещением от опоры подрегулировать.
Но в целом, если дрейф постоянной составляющей медленный по отношению к периодичности импульсов, то выбирая подходящую постоянную интегрирования можно этим несложным приёмом кардинально улучшить картину.

Можно улучшить. Будет свободная минутка - попробую. Только вот ту AD8275 взять негде.

Есть простой вариант с чередованием пиковых детекторов — тактовый генератор подключает выход очередного детектора к опорному входу усилителя, после чего отключённый детектор сбрасывается. Частота переключения должна быть ниже нижней частоты сигнала.

Можно расширить схему нелинейным фильтром, увеличив число детекторов (и периодов измерения, соответственно) — выбор из них того, на который в очередной такт будет скинут вход усилителя, определять по наименьшему модулю отличия их уровней от текущего.

AD8275 там совершенно не обязательна. Это лишь пример, демонстрирующий принцип. Можно взять любой другой подходящий дифусилитель. И даже не дифусилитель.

Вот это на мой взгляд правильное решение. Где то раньше я это видел.
Вот попробовал в MultiSimе просимулировать. Где один канал фильтр, выделяет постоянную состовляющую, а дальше смешивается. Попробовал смещение от 0 до 2в. в
результате синусоида в центре. Здесь надо резисторы более точно для вашего случая расчитать.

Нет, это вряд ли поможет. Неизвестно, чем вызван дрейф. И нет гарантии, что он будет одинаков ни по величине, ни по знаку для обоих каналов. Это в симуляторе всё просто - там модели одинаковые.

Даже если применить конструктивно-технологические и сборочные ухищрения, то можно уменьшить взаимный дрейф от температуры в пару-тройку раз во всем диапазоне. А так - следуйте рекомендации ув. Herz
Помню, много лет назад мой молодой коллега смоделировал усилитель и получил уровень НИ в сотню раз меньший, чем лучшие усилители того времени и был страшно горд. После предложения слегка поменять модели, все стало на свои места. Проблема в том, что неизвестно, какие именно параметры моделей дергать и куда, хотя и понятны параметры моделей.

Нужно пробовать. Такие вещи если мне надо, я симулирую потом делаю схему и довожу до положительного или отрицательного конца.

Herz и я гарантируем Вам "отрицательный конец". Конечно не при идеальных внешних условиях. Очень небольшое улучшение можно получить при использовании матриц резисторов для обоих каналов, резисторов с малым темп. дрейфом, сдвоенных/счетверенных ОУ при перекрестном использовании ОУ в соседних каналах, тщательной проработки конструкции и т.п. Но все это ерунда, по сравнению с общим уровнем дрейфов каналов.

Эту схему я как бы от балды нарисовал, что бы показать сам принцип. Можно сделать два канала один канал фильтр, который срезает переменную, второй линейный,
эти каналы как можно точнее отстраиваются(соответственно применяются прецензионные ОУ) потом эти два канала подаются на АЦП микропроцессора где вычетается постоянка от основного канала. Таже в процессе отладки вводятся таблица погрешностей на основе тестирования. Этот процесс очень долгий и муторный, а как вы думали, прецензионные приборы стоят дорого.

Спасибо. Но только синусоида нужна лежащей нижней кромкой на нуле. Процессорные вычитания и так будут, но это сужает динамический диапазон и разрешающую способность. Если кто знает не очень дорогие ЦАП с 16 бит и больше да с внутренней опорой с шумами поменьше и без резких скачков (пусть малых) - прошу подсказать. Уже интересно. А так идея работает, но нужен малый шаг по напряжзению от ЦАП и диапазон изменения напряжения хочется от - 5 В до + 8 В с шагом 0,5 мВ и лучше. Но это в идеале. Можно и от - 1 В до + 5 В с тем же шагом и меньше.

Это называется компенсацией ветра....это первая ступень
вторая ступень...подавление местников используя потенциалоскопы...и выделение полезных сигналов на фоне местников....
и не надо пугать что уже выехали....

Теперь очень интересует ФВЧ, который при входном сигнале, колоколе в плюсовую сторону сформирует на выходе тоже колокол в плюсовую сторону относительно нуля, а не симметрично. Есть такие?

Долго же Вам придётся изобретать ФВЧ, пропускающий постоянную составляющую...

Ну я так и думал, что народ поймет меня буквально )) Я не имел конечно ввиду второй отдельный ящик))))
Медленный дрейф вызывается чаще всего двумя причинами: нестабильностью источника питания и прогревом входного каскада. Вклад остальных каскадов на порядки меньше.
Первое я уже сказал - запитать оба канала от одного и того же источника питания.
Второе - скопировать только входной каскад. Всунуть копию по возможности ближе к рабочей плате, чтобы одинаковые тепловые условия. А самое лучшее - сдвоенный ОУ, в одном корпусе: один канал рабочий, другой - опорный. Тогда - дрейф будет близким, это точно.

ЗЫ:
Но стопроцентно от него, как и от всякого вполне случайного шума, такимс пособом освободиться не удастся конечно. Хотя значительно уменьшить можно.
Ведь стоит задача, как я понимаю, привести сигнал к удобоваримой для оцифровки величине.

Вообще, вопрос к автору: сколь велика амплитуда дрейфа в сравнении с амплитудой сигнала?

Совсем не факт. Ну совсем.
Коэффициент подавления влияния источника питания у современных ОУ очень велик. Очень маловероятно, что он вызывает дрейф на выходе предварительного каскада, сопоставимый с уровнем сигнала. Хотя, как именно построен входной каскад - мы не знаем.
Тем не менее, и второй вариант весьма маловероятен. Чему там прогреваться в слаботочных цепях?
Тут дело наверняка в другом. Либо ОУ (ОУ ли?) выбран с большим дрейфом смещения нуля, либо сам сигнал с датчика имеет такую природу. Гадать можем бесконечно, пока автор не пояснит. Поэтому пытаться компенсировать дрейф достаточно бессмысленно, не зная его причину.

Автор поясняет. Дрейф вызван в основном изменением температуры прибора, а с ним и датчика сигнала которого нужно измерять. Ну еще в некоторой степени присутствует вырождение самого датчика и еще что-то наверняка есть, но это уже в меньшей степени.

Если в конструкции можно где-нибудь взять синхроимпульс к полезному сигналу, то возможен гораздо более простой и эффективный путь.
Берем обычный аналоговый ключ, и при помощи его подключаем накопительную емкость к выходу в промежутках между импульсами полезного сигнала. Таким образом получаем на конденсаторе чистый опорный уровень с автоматически учтенным дрейфом.
Тут уже много раз возвращались к этой мысли; не знаю, чем Вас она не удовлетворяет.

Нету синхроимпульса? Но его же можно "изготовить". Берем обычный ФВЧ, фильтруем им импульсы сигнала, усиливаем в 5 .. 10 раз, пропускаем через компаратор, потом на задержку в полпериода, потом на одновибратор - и на управление аналоговым ключом.