Задачка такая... Есть импульсы тока, по форме близки к прямоугольным. (импульсы генерю я, то есть знаю их привязку по времени) Длительность до 200 мс, период повторения 300 мс. Пока не знаю, в каких пределах будет варьироваться ток, но не суть важно. Вопрос как поточнее получить его интеграл. В делах этих я новичок, но разобраться охота. Интеграл надо считать за большой период времени - до нескольких минут. Чисто цифровой метод думаю не стоит, т.к чтобы достаточно точно оцифровать этот импульс потребуется приличная частота семплирования, что плохо совместимо с высокоразрядным АЦП. Пока мысль такая - ставлю интегратор. Перед подачей импульса его сбрасываю, измерею дельта-сигмой 16 битной какой нибудь напряжение на его выходе (ну там всякие смещения да дрейфы чтобы обнулить.. наверное..), потом подаю этот имульс, и в конце цикла опять спокойно измеряю напряжение на интеграторе. Результат запоминаю, интегратор сбрасываю и так далее.. В общих чертах так ? Бред или нет ? Есть другие варианты ? Это велосипед изобрел или нет ?

Похоже вроде. Только надо за 100мс все успеть. Конденсатор интегратора что нибудь типа КМ-5. Обнуление - выход интегратора ключиком на инверсный вход (на нем ставится кондер с малыми утечками) и одновременно положительный вход на ref (то от откуда импульсы растут и от чего АЦП измерять будет)

Км 5 не ставте для подобных вещей не применяется.

Но по факту этот вариант лучше, чем тупая оцифровка самого сигнала, без предварительного краткосрочного аналогового интегрирования ?

С операционниками наверняка намаятесь. Цифровой вариант в первом приближении выглядит надежнее и точнее. Попробуйте помоделировать с различными периодами квантования.

Зачем в минуты ? Я же и написал - интегрирую только один импульс, потом замеряю приращение и обнуляю. Просто в чисто цифровом методе мне не нравится, что для хорошей точности мне и частоту придется иметь хорошую, скажем для 0.01 процента уже 50 кГц. А получить на 50 кгц чистых 14 бит... ну не знаю.. может и несложно, но я в основном с медленными ацп типа AD7705 работал.. Хотя может и стоит подумать о прямой оцифровке.... Собственно в этом и вопрос - что лучше то ?
PS КМ-5 давно сданы все на палладий Полистирол пойдет от Epcos полагаю ?

Велосипед Ваш неправильный... В духе Вашей идеи (сбрасывать конденсатор) надо делать самопальный (раз уж Вы заикнулись про это слово" - сигма-дельта") АЦП. Тогда и выбор конденсатора не столь критичен... за малое время емкость не уплывет (да и пусть плывет, только бы не было утечки), на нелинейность наплевать и забыть... и проч. и проч...
Иными словами, Вы одной рукой туда (в конденсатор) загоняете неизвестный (а если примерно известно, то еще лучше..) имульс тока, а другой - известный, но обратной полярности... Меряете или время или число импульсов... Аккумулируете... Все.

А чем все-таки мой способ плох ? Идея с преобразованием в частоту ясна, но уж больно аналоговая, я еще недорос до достаточно сложных точных аналоговых схем, а простой интегратор с постоянной менее секунды думаю осилю еще как-нибудь. А дельта-сигма в системе все равно есть в системе для другого, многоканальный, так что тут он как бы бесплатно... И мне не очень понятно, как в описанном Вами преобразователе прекращать отсчет без остаточной погрешности ? По окончании подачи мной импульса интегрирование должно быть закончено и результат точно известен. То есть мне не только интеграл за эти минуты нужен, но и достаточно точные промежуточные значения заряда.

Он тем плох, что хуже, чем сигма-дельта... Почитайте теорию этого дела...
Да и интегратор аналоговый, действительно, не так прост...

Интегратора живьем значит тоже не видели Во всех починенных вольтметрах сов. периода использующих интегрирующие АЦП интегратор содержал упомянутый сабж.


Выбор конденсатора для интегратора является весьма критичным! Причем обеих конденсаторов - и собственно интегрирующего, и отвечаючего за удержание нуля. И ОУ должен быть полевым...


Идея интересна по любому. Тут правда надо бы уточнить задачу:
- амплитуда импульза постоянна для каждого из них, меняется от импульса к импульсу или нет;
- требуемая точность.

Не туда или плохо смотрели.Или мало чинили.Если не лень посмотрите требования на 572 ПВ 2.У ваших V какая была погрешность?
DASM ПНЧ выпускаются в виде микросхем,посмтрите может подойдут.
А задачку вы ставите оригинально.Вы определитесь,вам надо интегрировать каждый импульс или пачку.

Как говорят в рекламе-Размер имеет значение.

Даже если это велосипед, он не противоречит основному устройству - колесу.
Решение вполне работоспособное, но возникает ряд вопросов, которые надо прояснить, прежде чем его окончательно одобрить.
1."Есть импульсы тока" - где физически - врезаемся непосредственно в цепь протекания тока или имеем сигнал с датчика (например резистора или чего-то еще), есть ли связь с "общей точкой" , какой импенданс имеем право внести в измеряемую цепь,и т.д.
2. Вопрос о размере и диапазоне измеряемой величины - в случае врезки непосредственно в цепь протекания тока будет иметь возможно даже определяющее значение.
3. Желаемая точность интегрирования - ну это наверное понятно
Без этих трех "китов" дать окончательный "одобрямс" затруднительно.
Конденсатор ( и его тип) несомненно играет важную роль - в измерительных "штучках" его несомненно лучше (надо) брать "прецизионным" . Определяющим параметром (среди прочих равных) в Вашем применении - будет величина адсобрции (естественно брать с минимальной).

Если не ошибаюсь К572ПВ2 это 12бит. Такие в основном и попадались - 3 1/2 разряда со знаком. И везде КМки. Только с интегатором на ОУ плюс ключи. Я не утверждаю что это идеал, время не стоит на месте. Но три-четыре знака на них получалось без проблем.

Есть такие микросхемы (Battery Fuel Gauge), готовые счётчики заряда для отслеживания состояния аккумуляторов.
Некоторое время тому назад присмотрел себе BQ2018 для похожей задачи.
http://focus.ti.com/paramsearch/docs/param...allingPage=null

Там, в цифровых вольтметрах двойное интегрирование, скорее всего...
Для сигма-дельта конденсатор можно взять значительно меньшей емкости и, даже с большей утечкой - еще один +... Наличие быстрого АЦП на борту (у автора) позволит сделать не однобитный преобразователь....
P.S. А что, у Вас конденсаторы женского рода попадались? Они лучше?

ПНЧ сделать проще, чем интегратор. При этом ПНЧ сам является и интегратором, и АЦП. Вам не надо сбрасывать ПНЧ в промежутках, пусть держит то, что успел наинтегрировать в предыдущем импульсе. А вам вообще можно "плевать в потолок" и просто считать импульсы, пришедшие с ПНЧ.

Думаю, что готовые интегральные ПНЧ вполне могут подойти, но если хочется бОльшей точности - можно сделать самому. Тогда ПНЧ надо конструировать так же как интегратор: ОУ и ключи с малыми утечками, конденсатор с фторопластовым диэлектриком, при разводке "охранное кольцо" вокруг цепей, связанных с "-" входом ОУ.

Часть сложнее целого?

Интегратор в составе ПНЧ будет намного проще "настоящего" интегратора за счет того, что к ним разные требования.

Интегрируются импульсы длительностью примерно по 200 мс с паузами по 100 мс в течении минуты (60 сек). Делаем ПНЧ таким, чтобы при макс. входном (скажем 10В) в течении 60 сек насчитать, скажем не более чем 2^20 = 1М импульсов. То есть, макс. частота ПНЧ при 10 В входного равна примерно 17.5 кГц, мин. период повторения примерно 57 мкс. Если (для прикидки) на входе в интегратора поставить резистор R1=10к, то кондер в интеграторе должен быть не более 5.7 нФ (чтобы в конце интервала на выходе интегратора было 10В). Такой емкости кондер можно поставить фторопластовый, нет проблем. А токи через R1 достаточно велики, чтобы не сильно заморачиваться с утечками. При этом результирующий АЦП получился с 20-битным разрешением.

Теперь прикидываем интегратор, который при 10В входного в течении 200 мс наинтегрирует не более 10В на выходе. Ставим большой фторопластовый кондер, скажем, 0.1 мкф. I=C*U/t=0.1мкФ*10В/200мс=5 мкА. R1=10В/5мкА=2 М. С таким интегратором придется повозиться, особенно с токами утечки, т.е. с качеством ключей и с разводкой. Для получения хотя бы 12-битной точности, утечки должны быть по крайней мере в 4000 раз меньше, чем 5 мкА.

Вы бы как-то поаккуратнее.Почему в течении минуты.Автор вполне разумно хочет интегрировать в течении одного импульса.Максимальная частота ПНЧ (если не путаю)=100 КГц,За 200мСек получим 20000 импульсов,ежли автора устроит такое разрешение то хорошо.Это при максимальном входном напряжении.

Сам люблю ПНЧ и с удовольствием их применяю.(Любимый с детства - AD654).

В своем предложении Автор предлагает (см. пост №1) интегрировать только импульс тока, причем один. Поэтому дальнейшее обсуждение применительно к данному случаю будет иметь "общий" характер.

Автор говорил про ток, причем даже не указал его диапазон. Поэтому откуда 10 вольт - не ясно.

Вообще -то, как мне кажется, Автора больше волнует точность. Большое разрешение хорошо, но точность лучше.
Более того, ничего не сказано о том, что твориться между импульсами тока, может случиться что там "не хорошо", так зачем это интегрировать?

Цифры не вызывают сомнений, только зачем входное 10 вольт, можно гораздо меньше, а емкость больше.
А требования к конденсатору в общем почти такие же как и к хронирующему в ПНЧ.
В некотором диапазоне токов, если имеется связь цепи прохождения импульса тока и общей точкой, применение интегратора (входной резистор выкидываем, т.е. =0) будет предпочтительней.(это естественно мое мнение).

tyro в данном случае точность и разешение взаимосвязаны,если пнч счтает до неприличия точно ,но очень медленно -результат интегрирования будет так себе.

Это вдруг почему? Вы считаете, что если ПНЧ имеет точность 10 разрядов, то за минуту 12 , а за 10 минут 120 разрядов? Даже если он считает до неприличая быстро?

Я вас не понял,но ...Предположим вы имеете супер прецизионный ПНЧ но с крутизной 1Гц на вольт.
За 200 мСек вы ничего не намеряете.Те постоянку такое чудо будет мерять точно а про импульс можно напроч забыть.

Разрешение не тождественно точности. Пусть есть ПНЧ с частатой преобразования 100кгц при максимальном входном напряжении с точностю преобразования 0.1% . Если за ним поставить счетчик с достаточным количеством разрядов, то за секунду (при максимальном входном напряжении) он насчитает 100К импульсов, за 10 сек. - 1000К импульсов, за 100 сек - 10000К импульсов.
Это , грубо говоря и будет его разрешением на временном диапазоне. Точность измерения от этого никак не меняется, как была так и останется 0.1%.(Она ведь определяется параметрами микросхемы, а не как долго считали).

Все правильно но ... Предположим ПНЧ и входной сигнал по амплитуде все идеально(без погрешностей).
Далее:Вы не будете возражать что ПНЧ выдает частоту только при наличии сигнала?
Если нет то продолжим.
Предположим за импульс длительностью 1 Сек вы получили 100 импульсов.те 1 импульс за 0.01Сек.Вы не возражаете?
Теперь Предположим,что длтиельность импульса 1,009999999999999999999.Но на счетчик вы получите все теже 100 импульсов и как следствие погрешность определения площади импульса в примерно 1%.
Если подать более короткие импульсы то погрешность по площади будет ужасающей.
Мы с вами говорили о разных погрешностях.Вы про амплитудную,а я применительно к теме про площадь.
Поэтому для обеспечения требуемой точности необходимо и высокое разряшение.

Вроде начинаю понимать, что Вы имеете ввиду. Я думаю что о точности подсчета интеграла, иначе при чем здесь ширина импульса.
Полностью согласен, что число импульсов должно быть достаточно, что бы реализовать точность ПНЧ. Отсюда собственно и выбирается частота (крутизна) преобразования. Но увеличение числа импульсов сверх минимально необходимого не приведет к увеличению точности определения интеграла (собственно это борьба за последний (в пределах точночти) значащий раряд), поскольку ПНЧ - реальный, и обладает погрешностью.
В случае ПНЧ без погрешностей имеем бесконечную точность на бесконечном времени.
Я правильно понял или опять уехал нитуда?

Вернусь в тему из облаков. Человек до меня делал для этой задачи именно ПНЧ, по его утверждению 22 бита динам. диапазон получился. Нисколько не сомневаюсь в его компетентности, просто пробую подойти к задаче с другой стороны. Самое поганое - я толком пока не знаю ТЗ, поэтому временно ничего добавить не могу, но суть та же... Да - итогом является интеграл - именно его празднично рисуем как содержание воды в образце. Но для получения результаты я должен регулировать свои имульсы (которые подаются на генераторые электрды) по времени и по амплитуде. ПНЧ - это отлично. Как им управлять ? Как ему задать Tstart = 0 , Tstop = 165.345 mS и при это получить точное значение пропущенного заряда ? Я знаю, вопросы наивные, но так и пишу в разделе для новичков. Задать этому ПНЧ частоту много мегагерц ? Ставить ключик на вход ? Почему-то мне кажется это все слишком искуственным. Я не прав, знаю, но должен это понять.

Если точность должна быть равна динамическому диапазону, то не спасут мегагерцы без соответствующей точности самого ПНЧ.
А ключик ставить на вход счетчика.
Вопрос не по теме: а как он его калибровал? Чем задавал эталон и чем мерил?

Потому что в исходном сообщении сказано: "Интеграл надо считать за большой период времени - до нескольких минут."


Так же, как интегратором - поставив на входе ключ. Только рассуждать надо не в терминах "Tstart, Tstop", а так: "ключ включен - ПНЧ интегрирует входной сигнал, ключ выключен - ПНЧ замер, но его интегратор хранит накопленное значение, которое не пропадет даром и будет учтено в следующием интервале интегрирования". То есть, это не "старт-стоп", а "run-pause". Это нужно только если полезный сигнал существует не постоянно, а прерывисто.

А "старт-стоп" - это моменты времени, когда значения считываются с накапливающего счетчика в мк, который интегрирует ПНЧ. В момент "старта" считали и запомнили, в момент "стопа" считали и вычли то, что было при "старте", ничего не сбрасывая.

Точное значение заряда получится за большой период интегрирования, чем больше - тем лучше, тем точнее. Несколько минут - очень хорошо. А если все сбрасывать каждую пару сотен миллисекунд, такой точности не будет.

Тут система... Выходной результат - да, полный заряд. Но ток подаю я. И его величиной и длительностью управляю тоже я. Поэтому за цикл подачи напряжения мне желательно знать интеграл тока, ака заряд, за один такой импульс (5 Гц) для принятия решение о величине и длительности следующего подаваемого импульса. Поэтому полный заряд - важнейжая характеристика - итоговый выход прибора, а интеграл за период подачи импульса надо знать чтобы оценить что подавать в следущий цикл.. Сокращаю извержение сознания. Это спидометр. Важнее всего пройденный путь. Но водила должен знать скорость, чтобы не превысить ее и подстроить оптимальней..

ПНЧ прекрасно укладывается в задачy. Никто не заставляет вас считывать значение счетчика один единственный раз.

В самом начале запомните начальное значение счетчика, оно потом понадобится для вычисления полного интегралa заряда.

В начале каждого частного интервала запомните начальное значение счетчика. В конце частного интервала запоминаете текущее значение счетчика, вычитаете из него начальное значение (для частного интервала), получаете то, что успело наинтегрироваться за этот интервал. Делите на длительность частного интервала, получаете скорость накопления заряда на частном интервале, хоть и не очень точно, но оперативно - "чтобы оценить что подавать в следущий цикл".

А общий заряд продолжает интегрироваться. Через минуту (или сколько там) вы считаете конечное значение, вычтите самое начальное и получите точный интеграл за полный период.

Абсолютно правильно.
Однако если забыть о ПНЧ и интеграторе и взять маленький 8 выводной АЦП с частотой в 100КГц и разрядностью бит10-12 то для полного и всеобъемлющего счастья больше ничего не надо.За исключением преобразователя ток-напряжение.Я посоветовал бы автору подумать что проще и дешевле.

Наши с Вами (подходы) предложения очень похожи. Однако, имеется существенное отличие. В Вашей системе необходимо иметь конденсатор с очень стабильными параметрами, а в моем - нет. Разница в том, что я предлагала разряжать конденсатор интегратора эталонным стабильным токовым импульсом обратной полярности, который вычисляется прикидочно по напряжению (АЦП - бесплатный). При этом напряжение на конденсаторе намного меньше (почти ноль) - следовательно влияние сопротивления утечки тоже, дрейф емкости тоже очень сильно ослабляется. Мертвого времени интегратора тоже нет - он интегрирует и полезный сигнал и компенсирующий одновременно.

Если Вы имеете ввиду (без всяких дополнительных оговорок и пояснений) то, что выделено жирным шрифтом, то это очень сильное утверждение.
Точность представления интеграла определяет точность ПНЧ, а не разрядность счетчика (период интегрирования) (при условии что число его разрядов достаточно для предоставления результата с заданной точностью). По моему это очевидно: -Если точность ПНЧ - х%, то и точность интеграла (т.е. суммы) не может быть лучше х%

А зачем такие сложности, в мк - суммируем, счетчик сбрасываем -имеем всю информацию без всяких вычитаний и лишних связей с излишними разрядами счетчика?



Есть мнение, что счастие если и будет,то трудным, добытым в муках.
Посотрите на предлагаемый динамический диапазон. А если и точность нужна такая-же?

Для хорошо сконструированной системы погрешность скорей всего будет определяться шумами датчика, а не нелнейностью ПНЧ. При увеличении длительности интегрирования "шумовая" погрешность будет уменьшаться.


МК проделает эту "сложную" (для вас) работу быстро, качественно, без "качания прав", т.е. без требований выделения немеряных ресурсов.

Смотрю,автор желал 16 бит(см его первое сообщение),если предположить,что он погорячился,то счастье рядом(12 бит),если нет то ads8325 (16 бит 6.667мкСек) и все равно рядом .Я думаю можно поискать и параллельное АЦП.Кстати у вашего любимого ПНЧ какой диапазон?Кроме того вы не учитываете его фразу о знании параметров импульса.При этом возможно увеличить динамический диапазон за счет изменения коэф усиления усилителя.Кстати все мы,и ,похоже,автор тоже, ничего не знаем о сигнале.

При максимальном входном сигнале,частоте 250 КГц, напряжении питания > 5.25 вольт:
динамический диапазон - 80 db
максимальные:
нелинейность 0.1%
максимальная погрешность градуировки (full-scale calibration error) - 0.1%/V




Я бы сказал несколько иначе: Для хорошо сконструированного ПНЧ его погрешности не будут влиять на погрешности работы системы в которую он встроен.

MSP430 позволяет запросто получить 100 отсчетов на 10 мс.
Народ мощность импульсов лазера оцифровывает.
Стоит ли бодаться с интегрированием?

Извиняюсь за поднятие темы - на форуме долго отсутствовал, а заинтересовало...
На мой взгляд, наилучший способ здесь один - оцифровывать сигнал как можно "ближе" к датчику, а затем суммировать результаты в цифрЕ. Любые "аналоговые" подходы при отсутствии опыта работы в данной области приведут только к ухудшению результата.

Очень даже неплохо сочетается.

Простите, а почему бы, например, просто не измерять напряжение с датчика тока дельта-сигмой?

Автокоррекция - вещь правильная. Только, имхо, для решения данной задачи лишний (сиречь, предлагаемый Вами) интегратор вовсе не нужен.

Не факт. Оцифровка не сигма-дельтой тоже может быть применена. Правда, её нужно делать аккуратно.

Нет, не так. Частота дискретизации "честным" (не сигма-дельта) АЦП может быть выбрана гораздо меньшей. Только на входе этого АЦП нужно поставить RC-фильтр с тау порядка 10 мС для сигнала с Вашими параметрами.
14 бит на 50 кГц получали ещё даже не в конце 20-го века. Вот, например, посмотрите что делают сейчас.
О точности в 0,01% лучше забудьте сразу - это серьёзная, кропотливая и небыстрая работа для специалистов высокой квалификации (не в обиду). Кроме того, потребуются дорогие прецизионные приборы и компоненты. Себестоимость продукта выйдет соответствующей.

На мой взгляд, альтернатива - это либо "честный" АЦП, либо сигма-дельта, прямо на датчике тока (ну, возможно, ещё с нормирующим усилителем, но лучше без него, если сигнал достаточно сильный).
Насколько мне известно, наиболее подходящие для интеграторов из доступных на сей день - полифениленсульфидные (PPS, можно найти у AVX, Panasonic, etc). Только лучше не заморачивайтесь на эту тему - по-моему, это лишнее.

Tanya, простите, но хорошо ли понимаете Вы то, о чём здесь пишете?
Основа любого сигма-дельта АЦП (точнее, модулятора) - интегратор, в котором к качеству конденсатора предъявляются практически такие же высокие требования, как и в "обычном" интеграторе со сбросом (утечка, абсорбция, и т.д.). Так что сии весчи весьма эквивалентны есмь.
А огород городить незачем - в штатных сигма-дельта всё это уже сделано. На кристалле. И интеграторы, и "компораторы". Ручками на коленках подобное вряд ли соорудить получится.

А чего стОит хотя бы сделать прецизионные термостабильные источники тока, которые не будут "плыть" за время порядка долей секунды, Вы не задумывались?
Tanya, с таким подходом разработка может затянуться на долгое время с хорошо предсказуемым результатом.

Тройное, однако.