ИЗМЕРИТЕЛЬ RLC-2

[vlad5]

что емкости в СД перед АЦП такими выбраны.

У меня много лет прибор работает вообще без этих емкостей, в свое время на proradio пробовали разные варианты, и такой тоже работает.

[Dӧppelganger_857]

Он работает за счёт интегрирующих свойств АЦП, но мне не очень такая затея нравится с точки зрения пульсаций

[0leg-ch]

Сколько килогерц реально на тактировании микры?

Нормального частотомера у меня нет, а 34401A говорит, что там 100,004 кГц. В сети при этом 50,025 Гц. Но, как показали дальнейшие исследования, основной вклад в пилу даёт не сетевая наводка. Незначительное изменение частот тактирования и измерительной не влияет на период пилы.

Длительность цикла измерения у ICL7135 -- 40002 такта. И вот эти два лишних такта и вызывают постепенное изменение фазы измерительного сигнала относительно начала фазы интегрирования. На графике ниже -- значения напряжения (Re и Im) на холостом ходу, в отсчётах АЦП. Максимумы и минимумы напряжения совпадают с моментами, когда на начало интегрирования попадают верхушки и донышки синусоиды.


Спрячем два лишних такта, раздробив один из периодов тактовой. Сверху -- BUSY, снизу -- CLK.

Теперь фаза измерительного сигнала жёстко (но в рандомном месте) прибита к началу интегрирования. Результат:

Улучшение почти в два раза. Пила с периодом в ~120 измерений исчезла. (Но заметны пики с периодом в ~500 измерений.)

[Dӧppelganger_857]

Хитрый способ, однако. Но я не до конца понимаю, как это работает с подавлением частоты сетевой помехи чисто в рамках самого АЦП, потому что по факту, длительность интегрирования входного сигнала у 7135 ровно 10000 импульсов тактовой частоты, а вот повторение измерений идёт через 10001 такт автонуля и 20001 такт деинтегрирования, да.
Возможно дело в том, как мк обрабатывает результаты измерения и управляет АЦП?

[0leg-ch]

Помимо сетевой помехи тут ещё есть какой-то баг, вероятно, где-то между ключом U/I и МК. На картинке я отметил два периода интегрирования АЦП -- красный и зелёный. В них всегда укладывается целое число периодов измерительного сигнала. И, по идее, результаты преобразования должны быть одинаковы, вне зависимости от того, в какой момент АЦП начал интегрировать. Но почему-то результат в красном периоде будет меньше, чем в зелёном. А если сдвинуть на -90 градусов, то ещё меньше.

Управления АЦП там как такового нет, просто измерение длительности сигнала BUSY. На обработку результатов ещё можно былобы погрешить (типа ошибки округления и т.п. после преобразования Int->FP), но сырые целочисленные данные с АЦП говорят об обратном.

[u37]

Помеха от сети - это вовсе не "синусоида". Страдает тот квадрант, в каком месте сосредоточен импульс. Если вся оцифровка синронна частоте сети, то скачков не будет, это "смещение" приклеится к результатам как фиксировонное смещение. Если синхронности нет, то смещение будет плавать.
Как-то в вольтметре боролся с сетевой помехой - DC плавало. Попытки точнее синхронизироваться с сетью давали пользу, но сама сеть нифига не стабильная и ничего путного не получалось. Потом поставил в тракт банальный ФНЧ, который сделал из сетевой помехи синус, и всё легко подчистил.
Матчасть говорит, что при полном периоде всё компенсируется, но забывает добавить, что сферический конь находится в вакууме и философия к импульным сигналам мало применима.

[Dӧppelganger_857]

Управления АЦП там как такового нет, просто измерение длительности сигнала BUSY.

А, то есть АЦП просто молотит и МК смотрит на BUSY, понятно. А длительность там мериется по числу тактовых импульсов, пришедших за время единицы на BUSY (по принципу скок насчитает минус 10001), или отдельным параллельным счетом на таймере в МК?

[0leg-ch]

Доделал вывод данных из режима Debug, теперь можно проверить отдельно каналы тока и напряжения. Покрутил номиналы RC-цепочек между СД и АЦП. DUT -- резистор 30 МОм, 100 Гц, частота АЦП 100 кГц, напряжение Re (синий) и Im (красный), два доп. периода тактовой убрал.

10 кОм, 10 нФ:


100 кОм, 10 нФ:


1 кОм, 0 нФ:

А длительность там мериется по числу тактовых импульсов, пришедших за время единицы на BUSY

Да, счётчик импульсов работает постоянно, значения считываются по фронту и спаду BUSY. Результат -- Tс - Tф - 10001.

[0leg-ch]

Добавил ФНЧ по схеме s Vadim:

ОУ TPA1882, конденсаторы 47 нФ и 470 пФ для частот 100 Гц и 10 кГц (1 кГц пока не проверялся). Ку фильтра не подгонялся к 1, поэтому есть незначительные расхождения при измерениях с фильтром и без него.
На 100 Гц заметно улучшение до 1,5 раз по уровню шума:


На 10 кГц на больших сопротивлениях аналогично:

66,5 Ом, R (Ом) синий, L (Гн) красный, без фильтра:

С фильтром:

ПТМН 1 кОм, R (Ом) синий, X (Ом) красный, с фильтром:

На последних графиках заметно какое-то ограничение R и X снизу, L сверху. Вероятно, уже не хватает разрядности АЦП выдавить из себя +/- 1 ЕМР из-за уменьшившегося уровня шума.