Господа, у меня такая проблема: нужно усиливать (или повторять) сигнал с высокоимпедансной точки (средняя точка делителя из 2 емкостей, емкости порядка 10 пФ). Соответственно нужен усилитель или буфер с очень высоким входным сопротивлением и с очень малой входной емкостью, т.к. ошибка (по сравнению с работой емкостного делителя без усилителя) должна быть порядка 10E-5. Может ли кто-нибудь посоветовать такой усилитель или идею по его реализации?

Какой диапазон частот и уровень сигнала? Судя по постановке вопроса, ОУ с входной емкостью 1...2pF и корррекцией делителя (решение в лоб) уже рассматривалось. В DS у Аналога были рекомендации по уменьшению Cвх за счет (П)ОС.

Какой диапазон частот и уровень сигнала? Судя по постановке вопроса, ОУ с входной емкостью 1...2pF и корррекцией делителя (решение в лоб) уже рассматривалось. В DS у Аналога были рекомендации по уменьшению Cвх за счет (П)ОС.
[/quote]

Частоты - единицы кГц. Амплитуда сигнала 1 В. Коррекция делителя не подходит - дело в том, что схема измерительная (как раз значения емкостей делителя и меряются), и нужны высокие точности (хотя бы 0.1%, а в идеале еще лучше), а входная емкость ОУ имхо не может быть померяна с такой точностью, кроме того, она, наверно, от температуры здорово плывет. Насчет рекомендаций AD почитаю, спасибо, однако, наверно, сложно скомпенсировать так, чтобы не плавало от температуры :-(.

А усилитель заряда Вам не подойдёт?
Входна ёмкость ОУ от температуры зависит мало. Поэтому, можно ожидать хорошей стабильности к-та преобразования по отношению к этому параметру.
А вообще, без калибровки обойтись вряд ли удастся, поэтому входную ёмкость ОУ измерять не обязательно.

судя по всему, измеритель перемещения... может иначе подойти к задаче? взять AD7745 и... хотя это догадки. расскажите подробнее о задаче, может что-то придумается... потому как измерять в лоб отношение таких емкостей - дело тонкое. может дорого встать

[quote name='norsen' date='Aug 25 2006, 15:24' post='147877']
Какой диапазон частот и уровень сигнала? Судя по постановке вопроса, ОУ с входной емкостью 1...2pF и корррекцией делителя (решение в лоб) уже рассматривалось. В DS у Аналога были рекомендации по уменьшению Cвх за счет (П)ОС.
[/quote]

Частоты - единицы кГц. Амплитуда сигнала 1 В. Коррекция делителя не подходит - дело в том, что схема измерительная (как раз значения емкостей делителя и меряются), и нужны высокие точности (хотя бы 0.1%, а в идеале еще лучше), а входная емкость ОУ имхо не может быть померяна с такой точностью, кроме того, она, наверно, от температуры здорово плывет. Насчет рекомендаций AD почитаю, спасибо, однако, наверно, сложно скомпенсировать так, чтобы не плавало от температуры :-(.
[/quote]

Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах. Давным-давно в журнале "Радио" видел схему выносного щупа (для осциллографа) с нулевой входной емкостью на полевике. Поэтому был вопрос про частоты и амплитуду. Если найду концы, сообщу обязательно. Похоже усилитель заряда совет лучший.

Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.

Десять пикофарад при частотах порядка единиц килогерц это ~1/(6*1e-11*1*e+3)~=1.5e+8 Ом. Даже установка режима входного каскада по постоянному току будет представлять собой проблему. Я бы попытался взять высокоомный ОУ с хорошим запасом по быстродействию, например, СА3140 и включить его как повторитель. Прямой вход подключить к резисторному делителю через высокоомный резистор, делитель запитать от питания ОУ. Последнее, в свою очередь, сделать следящим. Может быть и заработает...

[quote name='Stanislav' post='147953' date='Aug 25 2006, 18:56']
[quote name='HardJoker' post='147949' date='Aug 25 2006, 18:47']Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.[/quote]Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.
[/quote]


Да, согласен, специально оговорил случай именно БП каскада - пара транзюков в микрорежиме. ОУ с БП вообще не пройдет по Iвх.

[quote name='HardJoker' post='147994' date='Aug 25 2006, 21:19']
[quote name='Stanislav' post='147953' date='Aug 25 2006, 18:56']
[quote name='HardJoker' post='147949' date='Aug 25 2006, 18:47']Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.[/quote]Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.
[/quote]


Да, согласен, специально оговорил случай именно БП каскада - пара транзюков в микрорежиме. ОУ с БП вообще не пройдет по Iвх.

Кстати, весьма полезно всю конструкцию прогнать в PSpice :-)))

[quote name='SasaTheProgrammer' post='147987' date='Aug 25 2006, 20:51']
[quote name='Stanislav' post='147953' date='Aug 25 2006, 16:56']
[quote name='HardJoker' post='147949' date='Aug 25 2006, 18:47']Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.[/quote]Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.
[/quote]
Десять пикофарад при частотах порядка единиц килогерц это ~1/(6*1e-11*1*e+3)~=1.5e+8 Ом. Даже установка режима входного каскада по постоянному току будет представлять собой проблему. Я бы попытался взять высокоомный ОУ с хорошим запасом по быстродействию, например, СА3140 и включить его как повторитель. Прямой вход подключить к резисторному делителю через высокоомный резистор, делитель запитать от питания ОУ. Последнее, в свою очередь, сделать следящим. Может быть и заработает...
[/quote]

Дифф.каскад с ГСТ и последовательной ОС в цепях эмитеров, Ku +10..14dB. Никуда рабочая точка не денется.

[quote name='HardJoker' date='Aug 25 2006, 21:25' post='147994']
[quote name='Stanislav' post='147953' date='Aug 25 2006, 18:56']
[quote name='HardJoker' post='147949' date='Aug 25 2006, 18:47']Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.[/quote]Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.
[/quote]


Да, согласен, специально оговорил случай именно БП каскада - пара транзюков в микрорежиме. ОУ с БП вообще не пройдет по Iвх.

[quote name='HardJoker' post='147994' date='Aug 25 2006, 21:19']
[quote name='Stanislav' post='147953' date='Aug 25 2006, 18:56']
[quote name='HardJoker' post='147949' date='Aug 25 2006, 18:47']Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.[/quote]Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.
[/quote]


Да, согласен, специально оговорил случай именно БП каскада - пара транзюков в микрорежиме. ОУ с БП вообще не пройдет по Iвх.

Кстати, весьма полезно всю конструкцию прогнать в PSpice :-)))

[quote name='SasaTheProgrammer' post='147987' date='Aug 25 2006, 20:51']
[quote name='Stanislav' post='147953' date='Aug 25 2006, 16:56']
[quote name='HardJoker' post='147949' date='Aug 25 2006, 18:47']Как Cвх плывет от температуры не знаю, но зависимость от приложенного напряжения есть совершенно точно. Емкость коллектора есть ф-ция от напряжения на нем. Варикап работает на том же принципе. Емкость эмитера ведет себя также, но следует помнить, что эмитерный переход прямосмещенный. Поэтому относительное изменение C у него меньше. Критично, если входной каскад на биполярных транзисторах.[/quote]Простите, но:
- представить себе усилитель сигнала с датчика в 10 пФ и частоте в несколько кГц со входом на БТ ...ммм... сложновато;
- напряжение коллектор-база в БТ входного каскада ОУ вовсе не обязано меняться в зависимости от входного сигнала. Это зависит от схемотехники входного ДУ опера.
[/quote]
Десять пикофарад при частотах порядка единиц килогерц это ~1/(6*1e-11*1*e+3)~=1.5e+8 Ом. Даже установка режима входного каскада по постоянному току будет представлять собой проблему. Я бы попытался взять высокоомный ОУ с хорошим запасом по быстродействию, например, СА3140 и включить его как повторитель. Прямой вход подключить к резисторному делителю через высокоомный резистор, делитель запитать от питания ОУ. Последнее, в свою очередь, сделать следящим. Может быть и заработает...
[/quote]

Дифф.каскад с ГСТ и последовательной ОС в цепях эмитеров, Ku +10..14dB. Никуда рабочая точка не денется.
[/quote]

Возможен вариант построение измерительной схемы с компенсацией (нейтрализацией) входной емкости измерительного каскада. Если использовать мостовую схему и в противоположные (нижние) диагонали моста включить измеряемую емкость и варикап. Верхние плечи моста - образцовые емкости (полигоны на текстолите будут очень стабильны и легко считаются). ОУ подключается в средние точки диагоналей. Изменяя емкость варикапа, на выходе ОУ (или компаратора) фиксируем момент равенства емкостей варикапа и измеряемого конденсатора.
Достоинства. Во-первых, входная емкость ОУ приложена практически одинаково к обоим диагоналям - взаимно компенсируется. Во-вторых, активный участок рабочей характеристики варикапа очень большой 1V/10pF...25V/1pF. Для изменения его емкости на 0.1% управляющее напряжение должно меняться на 25mV (BB833, www.smd.ru).
Недостатки. Сложная реализаяция - мост, цап, управление варикапом, источник питания -30V.

Истоковый повторитель на дискретном транзисторе + ОУ+общая обратная связь для стабилизации режима DC и усиления?
И транзистор КП305Е - дунешь - он и пробьется

Источник сигнала чисто емкостной, т.е. без гальванической связи с землёй. Нужно чем-то подать постоянную составляющую (установить режим) на вход схемы, причём через импеданс существенно больший, чем 150МОм.

простите, чукча не читатель был в тот момент... присоединяюсь к версии ПТ+ОУ

Да, это действительно измеритель малых перемещений; относительно самих величин не все пока понятно, предварительно +-0.2 мм при величине зазора порядка единиц мм (уточняется механиками. AD7745 подошло бы, но температура в месте измерений 175-200 по Цельсию, и данная микросхема, наверно, не будет работать. Да и вообще такая температура накладывет существенные ограничения на выбор элементов, точно знаю только про существование подходящих ОУ. На месте измерений планируется иметь датчик температуры и при обработке корректировать по Т.
Питание +-5В (нельзя изменить). Не совсем представляю себе процесс калибровки данной системы, ведь необходимо будет выдерживать точность тестового перемещения более высокую, чем точность преобразования схемы, иначе прооцесс не имеет смысла. Как это сделать, для меня неясно :-(.

Спасибо всем за советы, буду думать дальше (вернее, разбираться, как работает усилитель заряда, как реализуется ГСТ и почему поможет истоковый повторитель). А то я ведь не гуру в схемотехнике...

ага, все таки перемещения, надо же... а с чего полоса несколько килогерц? потому как у 7745 будут десятки герц

так.... могу Вас уверить, что при такой температуре не будет работать не один усилитель с высокоимпедансным входом, хоть ПТ, хоть ОУ. потому как при такой температуре утечки через затвор будут таковы, что Вы ничего не измерите. Так что про такую температуру забудьте, надо измерительную часть выносить куда то.

А почему частота такая низкая задана? Такие емкости меряются на большей частоте генератора.

Простите, но это не совсем так.
Уважаемый monitor7 как-то приводил ссылку на высотемпературные приборы.
Если удастся раздобыть нечто подобное HT1104, можно попробовать сделать вот такую схемму:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Здесь: Uнак - напряжение "накачки", C1.1и C1.2 - ёмкости обкладок датчика, Rос - резистор ОС по постоянному току, Uвых - выходное напряжение.
Входная ёмкость ОУ в такой схемме не будет играть сколько-нибудь заметной роли.

я имел в виду именно классику - УПТ, а не схему на переменном токе, о которой почему то не подумал.

Был где то проект по лазерному проектору а там как раз для измерения перемешения отражателя лазера использовались емкостные самодельные датчики. Схема запитывалась ВЧ частотой и была мостовая . Кстати вот и она .
http://elm-chan.org/works/vlp/report_e.html

По-моему нужно было задать вопрос не об "усилении с высокоимпендансной точки", а об измерении емкости или перемещения и выяснить:
1. Можно ли решить задачу в принципе, имея в виду, в частности, динамический диапазон полупроводниковых устройств.
2. Можно ли решить задачу в Вашем диапазоне температур.
3. Если на пп. 1 и 2 будут положительные ответы, какова стоимость решения и устроит ли она Вас (заказчика).

Если интересно мое мнение, то никаких принципиальных трудностей, кроме механических и температурных не вижу. то есть на п.1 мой ответ был бы: "однозначно да". Огромный (10пФ) и медленный (наколько килогерц) объект движется на огромное расстояние (0.2мм). Есть роскошное питание (про ограничение потребления и батарейки ничего не говорилось). Традиционно, подобные проблемы решают мостами, "все уже придумано до нас", - читайте книги. Советую не упираться в усилитель с ненужными здесь параметрами, ибо дело не в усилителе, а задаче "в целом".

О п.2 я бы сказал, что реально обойтись только одними биполярными транзисторами (без микросхем), если не смущают размеры.

Приведите ссылочку, пожалуйста.
Не забывая при этом, что температура в точке измерения может достигать 200С.
Простите. а нельзя ли пояснить смысл сказанного?
Я например, считаю, что обойтись схемами на БТ никак не возможно.

Лубая книга о мостовых измерениях. О 200С во втором пункте.

Пояснить в какой части? Работают ли BJT при 200С?

Датчик - не мостовой, а дифференциальный (полумостовой).
Какие преимущества в этом случае будет иметь мостовая схема? Лично я вижу лишь одни недостатки.
Для начала, в части схемотехники.

В этом случае мало информации. В общем случае, - точность.

?

Как усилитель сделать предполагаете?

Нет, в мостовой схеме точность получится хуже. Если её приведёте, могу доказать.

Э-э пока меня никто не нанимал делать усилитель.

А мост... что же, докажите. Учтите, только, что у меня на столе лежит система с параметрами на ТРИ порядка лучшими.

Простите, но зачем тогда писать вот это:
?
Если знаете, как сделать его на БТ, думаю, автор темы будет Вам весьма признателен. Необдуманные же посты способны только причинить вред обсуждению.

Лучшими чего именно? И какое отношение имеет Ваша система к обсуждаемому вопросу?
Для того, чтобы доказать, нужно иметь схему. Иначе мы не продвинемся дальше голословных заявлений и ссылок на таинственную литературу.
Я свой вариант привёл, приведите и Вы свой.

Именно автору темы пытаюсь помочь и подсказать, что проблема не в частностях, будь это БТ или усилитель.

Очень интересно. Считаете мои сообшения необдуманными?

Лучше желаемых автором темы.


Забавно. Объясните пожалуйста, где вы увидели упоминание о моей схеме и сформулируйте "обсуждаемый вопрос".


Мост из четырех элементов. Допустим, конденсаторов. К одной диагонали подключен генератор, к другой - чувствительный элемент. Надеюсь, такую схему каждый представит. Доказывайте!


Таинственную? Учебник по теории линейных цепей, что дети в институтах изучают..

См. выше.

Я бы, пожалуй, не торопился с утверждением, что питание датчика +-5 В менять нельзя. Кста, а насколько оно точно и стабильно? Лучше 0.1%?
Был оглашен диапазон частот сверху. А снизу? Fнч определит требуемое минимальное [эквивалентное] входное сопротивление измерительного преобразователя. Если собираетесь измерять статику, про питание датчика постоянным напряжением стоит забыть.
имхо, измереметр придется разбить на преобразователь C или U во что-нибудь пригодное для передачи на несколько метров, объединенный со схемой питания полумоста и схемой коррекции/компенсации/балансировки, и размещаемый в непосредственной близости от датчика, и удаленный от датчика преобразователь этого "что-нибудь" в требуемый вид.
Возможность использования эскиза схемы, приведенного Stanislav'ом, может быть ограничена конструктивным исполнением датчика. И входной ток для HT1104 при 225 С может составить 10 nA, что просто убийственно для усилителя заряда с 10 pF в ОС (хотя лучшего ОУ на такую температуру я не видел). Проблема решается схемными наворотами, в том числе по питанию полумоста, но сейчас уже не успею - в 22:00 выгоняют с работы.

Станислав, это стандартное решение. Т.е. если речь идёт именно об измерении напряжения, то нужно сильно изгаляться. А в случае ёмкостного датчика всё решается намного проще (жаль, что автор топика сразу об этом не написал).
Датчик запитывается парафазным сигналом, причём амплитуда одной или обоих фаз регулируется (в прошлом веке - ползунком на катушке трансформатора). Средняя точка подключается к низкоомному входу усилителя рассогласования. Все подводки экранируются и защитное кольцо(-а) емкостей также заземляются. Ёмкость кабелей и пр. при этом не играет роли, поскольку экранируемая средняя точка и так сидит на виртуальной земле.
В принципе, можно даже попробовать отказаться от компенсации, т.е. использовать в качестве выходного сигнал непосредственно с выхода усилителя рассогласования. Но в книжке (где-то пылится на дальних полках) для такой задачи почему-то описывался именно автоматический мост. Возможно, так достигалась линеаризация в доцифровую эпоху...

[/quote]
Станислав, это стандартное решение. Т.е. если речь идёт именно об измерении напряжения, то нужно сильно изгаляться. А в случае ёмкостного датчика всё решается намного проще (жаль, что автор топика сразу об этом не написал).
Датчик запитывается парафазным сигналом, причём амплитуда одной или обоих фаз регулируется (в прошлом веке - ползунком на катушке трансформатора). Средняя точка подключается к низкоомному входу усилителя рассогласования. Все подводки экранируются и защитное кольцо(-а) емкостей также заземляются. Ёмкость кабелей и пр. при этом не играет роли, поскольку экранируемая средняя точка и так сидит на виртуальной земле.
В принципе, можно даже попробовать отказаться от компенсации, т.е. использовать в качестве выходного сигнал непосредственно с выхода усилителя рассогласования. Но в книжке (где-то пылится на дальних полках) для такой задачи почему-то описывался именно автоматический мост. Возможно, так достигалась линеаризация в доцифровую эпоху...
[/quote]

Стандартное решение мне знакомо; согласен, что оно снимает жесткие требования к усилителю, однако здесь возникают следующие сложности, связаные с желаемой точностью измерения емкости 0.01%:
1. Надо точно выдерживать амплитуды обеих фаз подаваемого напряжения (отличие уже на 0.005% погубит точность)
2. Не совсем ясно, что включать во вторую диагональ моста (не ту, где дифференциальный емкостной датчик). Дело в том, что температурные уходы включенных туда компонентов (будь то резисторы или емкости) должны быть строго согласованы (см. точность выше).
3. Подавление паразитов - вообще не тривиальная задача, все зависит от конкретной реализации механики датчика (которой пока нет, а для таких точностей и с платой придется мухлевать...
4. Компенсация - это некая обратная связь, с помощью которой можно влиять либо на амплитуды разнофазного напряжения, либо на элементы, включенные в мост, причем принципиальна чувствительность регулировки => опять же (1) или (2).

[/quote]
Уважаемый monitor7 как-то приводил ссылку на высотемпературные приборы.
Если удастся раздобыть нечто подобное HT1104, можно попробовать сделать вот такую схемму:
[/quote]

Stanislav, спасибо за схему. Раздобыть какие угодно приборы в принципе не проблема, за ценой не постоим :-). Только мне кажется, что в схеме к емкости ОС будет прибавляться собственная коррекционная емкость ОУ (м.б. не вся, а частично), а она зависит от температуры весьма сильно.

[/quote]
Я бы, пожалуй, не торопился с утверждением, что питание датчика +-5 В менять нельзя. Кста, а насколько оно точно и стабильно? Лучше 0.1%?
Был оглашен диапазон частот сверху. А снизу? Fнч определит требуемое минимальное [эквивалентное] входное сопротивление измерительного преобразователя. Если собираетесь измерять статику, про питание датчика постоянным напряжением стоит забыть.
имхо, измереметр придется разбить на преобразователь C или U во что-нибудь пригодное для передачи на несколько метров, объединенный со схемой питания полумоста и схемой коррекции/компенсации/балансировки, и размещаемый в непосредственной близости от датчика, и удаленный от датчика преобразователь этого "что-нибудь" в требуемый вид.
Возможность использования эскиза схемы, приведенного Stanislav'ом, может быть ограничена конструктивным исполнением датчика. И входной ток для HT1104 при 225 С может составить 10 nA, что просто убийственно для усилителя заряда с 10 pF в ОС (хотя лучшего ОУ на такую температуру я не видел). Проблема решается схемными наворотами, в том числе по питанию полумоста, но сейчас уже не успею - в 22:00 выгоняют с работы
[/quote]

Xemul, интересно, какие конкретно навороты имеются в виду? :-)
Питание "грязное", его придется как-то вылизывать в любом случае. Вообще, говоря про питание, я имел в виду доступное постоянное напряжение, все остальное (AC питание датчика) надо будет делать.

Electrovoicer, что вы имеете в виду под "полосой" датчика? Я-то писал везде про подаваемую на емкость частоту (емкость ведь от частоты зависит, как и потери в ней). Причем к окончательному варианту по ней еще не пришел.
Судя по тому, что вы сравниваете с 10-ми Гц для AD7745, я так понимаю, что вы имеете в виду частоту обновления измеряемых данных? Если говорить о ней, то четкого требования еще нет, но это несомненно критичный параметр для проекта, там часто надо мерять. М.б. 1-2 кГц обновление результата.

Old Nick и Stanislav, спасибо за вашу дискуссию, она помогает думать; тем не менее, я еще выбираю между мостом ( малые треб. к усилителю, но высокие к установке амплитуды и элементам моста) и полумостом ("хитрый" усилитель заряда).
Кстати, еще мной рассматриваются и другие варианты: управляемый генератор на "хорошем" таймере, у которого частота выходного сигнала отзывается на изменение емкости. И еще вариант - схема не переключаемых конденсаторах (прилагается). Там принцип несколько похож на то, что делается в AD7745, Uout = - Uin*C1/С2, имеется в виду DC.Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Да, но в данной конкретной частности схема на БТ работать не будет.

Предполагаю, что предложение применить БТ во входном каскаде является необдуманным. Потому, что схема измерения с накачкой в несколько кГц и 10 пФ требует только ПТ на входе усилителя.

Под "Вашей системой" я подразумевал систему, лежавшую на Вашем столе.
Обсуждаемый вопрос сформулирован автором темы в постах № 1,3 и 14.

Нет, не каждый. Что есть, например, "чувствительный элемент"?
Вообще, непонятно, зачем писать столько умных слов? Поверьте, специалисту, даже начинающему, схема скажет гораздо больше.
Нет почвы, извините. После предъявления Вашего варианта схемы я это с удовольствием сделаю.

Ну, вот и приведите пример оттуда. С указанием страницы и номера рисунка.

Я понял, что на датчик подаётся переменное напряжение в несколько килогерц. Может, автор темы всё же ошибся или имел в виду что-то другое?
Схему (или эскиз схемы ) такого преобразователя я и привёл. Нужен ещё термодатчик для калибровки. Остальное - удалённо, в "холодной" части измерителя.

Нет, не убийственно. Разность входных токов - 5 нА. Пусть Rос=200МОм, это вызовет сдвиг нуля выхода в схеме без компенсации в 2 вольта, что вполне приемлемо. Подключив второй вход ОУ к "земле" через такой же резистор, зашунтированный небольшим кондёром, получим уменьшение выходного смещения до 1 В. Информационным же является величина переменного напряжения, так что сдвиг нуля можно считать несущественным.
Хорошо бы посмотреть...

Простите, но стандартных решений, по моему мнению, не бывает. А бывают они хорошими или плохими.
В данной конкретной теме я считаю применение моста плохим решением, только и всего. А о том, стандартное оно, или нет - не мне решать.
Сиречь, усилителя заряда, как я понял?
Я тоже думал о таком варианте, однако, он мне не понравился. Основные недостатки привёл norsen в посте №31.

Не понял, о какой ёмкости идёт речь? Во всяком случае, мне этот термин не знаком. Может, речь идёт о ёмкости выход-вход ОУ? Она действительно будет влиять, но её можно минимизировать конструктивом платы, и она представляет собой достаточно стабильную величину.
Заряд из "левой" половины датчика будет полностью перетекать в "правую" его половину, при условии, что входные токи ОУ малы. Смысл применения ОУ состоит в обеспечении низкого выходного сопротивления схемы, и только. Дальше можете делать с сигналом всё, что заблагорассудится.

PS. При поиске высокотемпературных ОУ используйте волшебное слово: SOI (кремний на изоляторе).

Простите, но не совсем понятно, что значит "малые требования к усилителю"? По-моему, они такие же (ну, или почти такие же), как и для полумоста.

Если norsen таки расскажет про:
конструктив датчика (могу предположить, что все-таки имеем три свободных обкладки без конструктивной привязки к корпусу);
частотный диапазон измеряемого сигнала (требуется ли измерять статическое смещение, единицы кГц - предполагаемая частота модуляции питания датчика или верхняя граница полезного сигнала)
Я написал "эскиз схемы", т.к. он показывает только общую идею построения усилителя заряда. Если датчик выполнен с одной заземленной обкладкой, то эта схема уже неприменима. Если требуется измерять статическое смещение - тоже. Схема питания датчика и схема компенсации будут на порядок сложнее приведенного эскиза.
По даташиту на HT1104 Input Offset Current @225C все-таки <10 нА, но это несущественно, т.к. для усилителя заряда я бы предпочел видеть и Input Bias Current, и Input Offset Current <1-10 пикоА (про нижнюю частоту сигнала нам ничего не сказали, так что точнее не скажу).
Во времена стародавние усилитель заряда для пьезокварцевых датчиков я делал с двумя идентичными каналами (один чисто компенсационный) с входными каскадоми на поминавшихся КП305Е (подбирались по характеристикам, корпуса транзисторов жили в общем радиаторе, под которым стояли ОУ). Требования по точности были существенно мягче (1%), удалось получить постоянную времени усилителя 80-100 часов (емкость ОС 100 pF, входные токи считайте сами) - "Брюль и Кьер" отдыхал. На КР1409УД1 (тогда их начали делать в Риге) получилось на порядки хуже.

(1) и (2) описывают одно и то-же. Описываемя схема и есть мост. Парафазный источник, две ёмкости - вот и мост. Усилитель включён в диагональ, просто она наполовину заземлена.Вопросы точности и стабильности будут возникать в любом случае, даже если бы речь шла об измерении сопротивления резисторов "разумных" номиналов.
(3) - припоминаю, что данное решение рассматривалось (в книге) как единственное, вообще позволяющее провести измерения. Высокоомность требует экранировки, а она, в свою очередь, вносит крайне нестабильную дополнительную ёмкость. В данной схеме это противоречие снимается и появляется возможность ввести охранные кольца и вынести схему не несколько метров (!) от датчика.
(4) - вот, подумалось: без компенсации выходной сигнал зависит от номиналов схемы и распределения токов между элементами усилителя, например: какой ток втекает через резистор ООС и какой утекает через ножку ОУ? Насколько стабилен высокоомный резистор в ООС?
С компенсацией усилитель работает просто нуль-органом. т.е. его точность и линейность не влияют на результат.
Мне кажется, что для компенсации (сиречь, балансировки моста) можно будет использовать перемножающий ЦАП.

Есть ещё довольно популярная и остроумная схема резонансного измерителя. Автогенератор на колебательном контуре из"бросовых" элементов подключается к частотомеру. Далее к контуру подключается эталонная ёмкость. По этим двум точкам вычисляются параметры элементов контура, после чего к нему подключается измеряемая реактивность. Всё это, с индикацией, "укладывается" в однокристалку и компаратор (LM311 - в качестве автогенератора). По отзывам для любительских целей работает отлично, но мне кажется что требуемой точности и стабильности она не даст.

Согласен, термин несколько неудачный. С другой стороны - а как назвать решение, являющееся стандартом де-факто?

Ладно, не будем спорить о терминах. Что-же касается "плохости", то мне кажется, что данное мнение недостаточно обосновано

Ну, если усилитель заряда низкоомный, то.. я просто не знаю

Коррекционная емкость - это та, что внутри ОУ, специально сделана для отрицательной ОС. Она включена между выходным каскадом ОУ и инвертирующим входом дифференциального каскада (может быть и между другими каскадами). Поэтому в отрицательной ОС уже есть "своя" емкость ОУ, по величине - от 1ц до десятков пФ. Если датчик дифференциальный, то сигнал на выходе вашей схемы будет пропорционален соотношению емкостей "половин" датчика, а эта самая коррекционная емкость прибавится к емкости второй половины - той, что в ОС, чем испортит результат.



Не скажите. Тут кто-то писал о том, что если мост балансируется, то усилитель включением в диагональ ничего не портит - на этой диагонали и так 0, главное - точность регулировки, которая тоже от усилителя не зависит. Усилитель служит звеном в цепи общей "корректировочной" ООС схемы. В случае же усиления с середины полумоста, где амплитуда U = Uвозб * C1 / (C1+C2), Uвозб - амплитуда возбуждения, C1,C2 - емкости "половин" датчика, усилитель не должен вносить в схему дополнительных импедансов.



Конструктив еще не принят окончательно, это зависит от механиков, но я тоже могу влиять. Пока известно только, что датчик состоит из 2 емкостей, которые противоположно меняются. Частота снятия информации о емкости в идеале 5-8 кГц, соответственно возбуждение должно быть гораздо чаще (я немного наврал в начале форума), может быть, от 20 кГц и выше.



Измеряется только переменный сигнал, о статике речь не идет. Я так мыслю, что смещение на выходе не страшно (в разумных пределах


Я тут еще задумался в рамках вопроса: известно, что емкость сама по себе и потери в ней зависит от частоты, т.е. на разных частотах значения различны. А как считать, если возбуждение емкости происходит не гармоническим, а, например, импульсным сигналом?

В уровнемере для ГСМ делал следующий усилитель:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Сигнал с выхода выпрямляете синхронным выпрямителем (синхронным с генератором возбуждения) и интегрируете (например, используя сигма-дельта АЦП).

Опорным напряжением для AЦП может служить напряжение генератора возбуждения, что хорошо скажется на компенсации этой нестабильности.

Операционник с полевыми транзисторами на входе и быстродействующий... Во время разработки под рукой был только 574УД3, его и пользовал, с неплохими результатами.

Кабели достаточно длинные, MC можно градусов до 250 греть...

Без особого гемороя достигается разрешение порядка 10e-3 (практически зависит только от качества операционника), и абсолютная точность 10e-2 при использовании хорошей емкости в обратной связи. Если есть, чем калибровать (какая либо опорная емкость, подключаемая вместо измерительной), то абсолютная точность сравнима с разрешением

ЗЫ Вся конструкция работает в емкостном уровнемере 0-20метров с точностью +-1мм, при этом весь диапазон разбит на участки по 250мм и они переключаются ключами на вход ОДНОГО усилителя.

ЗЗЫ Кстати, схема нечуствительна к активной проводимости измеряемой емкости (ну, скажем не менее 10МОм), что может помочь в случае большой влажности...

Простите, но Вы имеете несколько превратное представление о корректирующей(их) емкости(ях) в ОУ. Посмотрите схемотехнику ОУ - и убедитесь, что они включаются вовсе не между выходом и входом. Чаще всего с помощью такой ёмкости создают местную частотно-зависимую ОС в каскаде с максимальным усилением, формируя доминирующий полюс АФХ.

Без наличия самОй схемы обсуждать этот вопрос, согласитесь, несколько сложновато.
Совершенно, например, непонятно, какой всё-таки метод балансировки моста предлагается.

Опять ничего не понятно. Каких именно импедансов? И почему в мостовой схеме эти "импедансы" несущественны?

А вот это существенное уточнение!

Импульсный сигнал в ряде случаев может оказаться хуже - к усилителю-преобразователю придётся предъявлять более жёсткие требования по линейности и быстродействию.

Интересно. В общем, усилитель заряда. Хотелось бы прояснить:
1)Почему на датчик подается меандр? (а не синусоида?)
2)Терминологически: под разрешением имеется в виду уровень нечувствительности, а под точностью - относительная погрешность измерений? а то все так говорят и в даташитах пишут, но не всегда есть ясность :-)
И кстати: если у вас не было опорной емкости, как вы сделали вывод о точности? (Ведь для этого нужно знать измеряемую емкость с точностью выше, чем дает схема) Или точность 10е-2 расчетная?
3)Какие параметры ОУ вы имели в виду, говоря о его качестве: входные токи или еще что?
4) Исследовался ли термоуход схемы?

5) Меня не покидает ощущение, что к емкости ОС должно что-то добавляться, обусловленное внутренней емкостью коррекции ОУ. И еще: возможно, лучше не детектировать, а применить АЦП побыстрее, синхронизоваться с источником и детектировать уже в цифре? Линейность, все-таки, а частоты позволяют...

А мне вот, например, кажеся недостаточно обоснованным предложение применить мостовую схему (которую, кстати, здесь представлена только общими словами, со ссылками на некую "понятность").

Тогда не понимаю я.
Идеальный усилитель заряда имеет нулевое входное сопротивление.
В то же время, его активный элемент (ОУ) при таких параметрах датчика обязан иметь высокое входное сопротивление.
Если это не так, поясните свою мысль, пожалуйста.

А как обстоит дело с устойчивостью такой схемы?

1. А какая разница? Меандр проще сформировать, кроме того интеграл модуля сигнала не будет зависить от активной проводимости, а вот с синусоидой надо еще посмотреть...

2. Точность 10e-2 измерена косвенно (так на пальцах не объяснишь, в общем, там в уровнемере все измерения относительные, но можно немного подкорректировав программу, превратить их в абсолютные и по разности оценить точность).

3. Входной ток должен быть как можно меньше, полоса и скорость нарастания побольше.

4. Да, исследовался. Определяется качеством конденсатора в цепи обратной связи.

5. Для меандра - нет

Лучше детектировать (+1 каскад на операционном усилителе и ключи) и потом интегрировать(входит в состав СД АЦП).



Устойчив.

Используется штатная коррекция операционника. Точнее на к=1.

Спасибо.


Например, такие схемы:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Здесь усилитель условно обозначен, главное. что в первой схеме его импеданс влияет на результат, так как включен параллельно 2-ой емкости делителя. Во второй же схеме усилитель служит только индикатором разбаланса, а результат преобразования представляется не усиленным напряжением, как в первой схеме, а схемой контроля, т.е. тем, насколько изменены параметры схемы(источника или пары С0 и С00) для поддержания 0. Я именно это имел в виду, говоря о требованиях к усилителю. О сложностях такого подхода я уже говорил, однако импеданс усилителя здесь действительно не влияет.
Вроде как, с усилителем заряда все должно получаться хорошо...

конечно, приведены здесь не схемы, а, скорее, структуры. Как именно делать коррекцию моста - это другой вопрос

А чем Вам не нравится тот вариант который был приведен в линке ?
http://elm-chan.org/works/vlp/report_e.html (рисунок 4)
http://elm-chan.org/works/vlp/galamp2.png
http://elm-chan.org/works/vlp/galvo.png

Сама измерительная цепочка запитывается 8 МГц и сюдя по описанию - все работающее.
U меня одна просьба - потом опубликуйте пожалуйста здесь практические результаты Вашей схемы по точности измерения, рабочей частоте, подверженности помехам и сложности в настройке. Заранее изиняюсь за возможное ламерство.

А в эскизе схемы, приведённой мной?
Я ведь не предлагаю Вам делать "плохую" схему, а предлагаю делать "хорошую" схему.

Простите, но это главный вопрос. Все остальные - менее существенны.
Ещё один важный вопрос: как собираетесь обеспечивать долговременную температурную стабильность двух "лишних" кондёров, образующих второе плечо моста? Ведь это есть дополнительный источник погрешностей...
Кстати говоря, вход ОУ лучше представлять источником тока, а не активным сопротивлением, т.к. его активная составляющая обычно очень велика - от единиц ГОм и выше.

Ладно, будем считать, что обсуждаем емкостной дифференциальный полумост без конструктивно заземленных обкладок.
Под "частотным диапазоном измеряемого сигнала" я имел в виду именно чатотный диапазон измеряемого перемещения, а не частоту модуляции или частоту выборки/измерения. Соответственно, под "статическим смещением" я имел в виду не смещение нуля на выходе ОУ, а необходимость измерения полезного сигнала на частоте 0 Гц (т.е. подвижный элемент датчика сместили на х мм, и там держат или колеблют его относительно этого положения). Вопрос остается открытым.
Применение моста в данном случае я буду считать возможным, если мне расскажут, как обеспечить требуемую точность пассивного плеча на 200 С или компенсацию емкостей шнурков при удаленном пассивном плече. Хотя, имхо, это нецелесообразно, если использовать двуполярное питание моста (или полумоста). Если бы датчик был не с противофазным, а с синфазным изменением емкостей, то да, их бы пришлось включать в противоположные плечи моста.
Вообще требования к прибору по точности на данном этапе мне представляются изрядно завышенными или преждевременными.
Если нет определенности с конструктивом датчика и, соответственно, с его метрологическими характеристиками хотя бы при комнатной температуре и кучей влияющих факторов (хотя бы паразитные емкости рабочих обкладок относительно корпуса?), бессмысленно пытаться представить, как оно будет не работать при 200 С.
И кто бы мне объяснил назначение емкостей C0 и C00 в том, что почему-то назвали "схемой моста" в посте #45?

Ну, это ещё не повод называть это решение "плохим решением, только и всего".

Станислав, вы твёрдо уверены в последнем тезисе?

Не требует, а может оказатьтья предпочтительной. А может и не оказаться.

Понял. Вы смешали слова "схема" и "система".

Некое устройство, определяющая разбаланс моста, см. учебник.


Мне всегда казалось, что специалист и начинающий, - понятия абсолютно противоположные.
А специалисту, по моему мнению, достаточно выражения "мост". Например, емкостный.
Извольте. Это схема из американского патента, прямо относящегося к теме. Доказывайте!

Издеваетесь?