RLC Meter, аналоговая часть

[balmer]

Добавил в сравнение параметров конденсаторы и индуктивности. Если с конденсаторами все достаточно предсказуемо, то с индуктивностями очень большие расхождения. Причем проблема не в точности, а в чем-то другом. То ли эквивалентные схемы разные, то-ли способы измерения так влияют на результат.

[Neekeetos]

Если с конденсаторами все достаточно предсказуемо, то с индуктивностями очень большие расхождения.

Если мерить конденсаторы в режиме последовательного замещения получится примерно таже каша что и у катушек только в виде кривого ESR. Предлагаю замерить емкости хотябы от 0,1мкф в режиме последовательного замещения, это гораздо интереснее чем цифры 90,00 везде. И если уж указывать угол, то с точностью замера, то есть до 4 знака после запятой минимум.

Причем проблема не в точности, а в чем-то другом.

Ну точность показывает насколько измеренное значение совпадает с истинным, а вовсе не величину шума при измерениях, так что дело именно в точности. Сейчас судя по таблице погрешность в 0,1% там где должна не вписывается?

[balmer]

Если мерить конденсаторы в режиме последовательного замещения получится примерно таже каша что и у катушек только в виде кривого ESR. Предлагаю замерить емкости хотябы от 0,1мкф в режиме последовательного замещения, это гораздо интереснее чем цифры 90,00 везде. И если уж указывать угол, то с точностью замера, то есть до 4 знака после запятой минимум.

Ориентируюсь на точность определения угла 0.1 градуса при измерении комплексных сопротивлений от 10 Ом до 100 КОм на частотах от 100 Гц до 100 КГц. Наличие всяких графиков в зависимости от частоты очень сильно помогает избавиться от иллюзий излишней точности.

Сопротивление конденсатора 0.1 мкФ на частоте 10 КГц примерно 160 Ом. При этом ESR сильно меньше 0.1 Ом. Зачем измерять заведомо шум?

Впрочем вот графики для 100 nF конденсатора.
ESR:


ФАЗА:

[Neekeetos]

Сопротивление конденсатора 0.1 мкФ на частоте 10 КГц примерно 160 Ом. При этом ESR сильно меньше 0.1 Ом. Зачем измерять заведомо шум?

Например посмотреть среднее значение, если уж там шум. А вообще, раз уж тут систематическая погрешность, то вместо околонулевого значения ESR, график ESR в зависимости от емкости будет какой то определенной формы, по нему можно разобраться что именно вносит ошибку.

Впрочем вот графики для 100 nF конденсатора.

А не осталось значений реактивной составляющей для резисторов?

[balmer]

А не осталось значений реактивной составляющей для резисторов?

Вот для примера. Резистор 200 Ом.

[Neekeetos]

Вот для примера. Резистор 200 Ом.

Получается вся динамика 200/0.05 = 4000 единиц на том участке диапазона, где все еще работает дифусилитель, маловато, должно быть порядка 100к из за фурье.
Вообще говоря график для одного резистора не очень показателен. Нужен график зависимости импеданса от номинала резистора/конденсатора для фиксированных частот, по нему можно судить об ошибках TIA и дифусилителей.

[balmer]

Получается вся динамика 200/0.05 = 4000 единиц на том участке диапазона, где все еще работает дифусилитель, маловато, должно быть порядка 100к из за фурье.

Тут очень важна линейность аналогового тракта. Даже минимальное искривление формы синусоиды приводит к таким результатам.

Нужен график зависимости импеданса от номинала резистора/конденсатора для фиксированных частот, по нему можно судить об ошибках TIA и дифусилителей.

Очень долго такой график строить. Как паллиатив - можно посмотреть на импеданс конденсатора в зависимости от частоты. Там несколько коэффициэнтов усиления проходится.

[Neekeetos]

Тут очень важна линейность аналогового тракта. Даже минимальное искривление формы синусоиды приводит к таким результатам.

А как именно линейность тракта может давать колебания фазы замереной величины в +-0,02 градуса в зависимости от частоты да еще и в таком узком частотном диапазоне?

Очень долго такой график строить. Как паллиатив - можно посмотреть на импеданс конденсатора в зависимости от частоты. Там несколько коэффициэнтов усиления проходится.

Наверно зависит от того что нужно посмотреть, график зависимости импеданса конденсатора от частоты будет выглядеть одинаково что для косого прибора что для ровного, те не будет показывать ошибки, разьве что грубые вроде ступенек от пга и то не везде, а только в случае если импеданс меняется и пересекает границы диапазонов измерения.

[balmer]

А как именно линейность тракта может давать колебания фазы замереной величины в +-0,02 градуса в зависимости от частоты да еще и в таком узком частотном диапазоне?

Ждем сравнимых графиков от тебя, иначе разговор получается несколько беспредметным.

[Neekeetos]

иначе разговор получается несколько беспредметным.

По моему ты сам эти графики копировал в данную тему, именно график ошибки в зависимости от номинала. Потом учти что в моем рлц просто в принципе нету тех источников ошибок что у тебя из за схемы. В плане сравнения думаю тебе будет полезно попросить боба замерить аналогичные номиналы на его 100к пинцете. Там сделано с двумя пга, по идее характер ошибок такой же будет как и у тебя

[bob1]

Потом учти что в моем рлц просто в принципе нету тех источников ошибок что у тебя из за схемы.

В вашем есть свои приколы.... Аналоговая часть простая - это плюс, диапазон неполный - это минус. К примеру от 0.01рф до 680 000мкФ может?

Там сделано с двумя пга, по идее характер ошибок такой же будет

Второй раз слышу про какие то ошибки от Вас и где они?? Поконкретней можно?
Если в пинцете установить коэфф. усиления по 1 и изменив пару элементов, то получим по характеристикам ваш прибор. С PGA конечно сложнее и настройка непростая, но характеристики то лучше получаются!!

[Neekeetos]

В вашем есть свои приколы.... Аналоговая часть простая - это плюс, диапазон неполный - это минус. К примеру от 0.01рф до 680 000мкФ может?

Неа, но конденсаторы подобной емкости и не встречаются в жизни.

Второй раз слышу про какие то ошибки от Вас и где они?? Поконкретней можно?

Можно , к примеру
- учитывая схему преобразователя ток-напряжение, на частотах от 100к виртуальная земля содержит тестовый сигнал подавленый примерно на 40дб(в 100 раз), если посмотреть подавление синфазной составляющей у дифусилителя, то выходит, что на напряжение на детали накладывается сигнал с виртуальной земли на нижнем краю диапазона. На более низких частотах думаю не так актуально.
- два независимых канала измерения для тока и напряжения дают ошибку фазы, которая зависит от температуры. Поскольку возможности измерить один и тот же сигнал обоими пга нету, то ошибка не особо поддается калибровке.

PGA конечно сложнее и настройка непростая, но характеристики то лучше получаются!!

Я не спорю, пга полезная штука . Сам хочу что-то вроде AD8231 применить.

[bob1]

на частотах от 100к

Не использую. Пробовал до 200кГц. Делать похоже опоры для усилителей нужно как у balmer, да и выше 100кГц для пинцета думаю перебор.

на напряжение на детали накладывается сигнал с виртуальной земли

Если брать сигнал напрямую от детали, то ничего не накладывается.

которая зависит от температуры

Кондер 1090рФ. Частота 10кГц. 25-28 градусов - тангенс угла 0,0043. Нагрел участок платы, где дифф.усилители до 70-90 гр. тангенс - 0,0046. Зависимость не такая уж и большая.

[Neekeetos]

Если брать сигнал напрямую от детали, то ничего не накладывается.

Интересный подход. Если на виртуальной земле не ноль, то тот сигнал, который на ней, добавится к обоим напряжениям на детали как синфазная составляющая. Подавление ее в инструментальном усилителе не бесконечное, к примеру у балмера на 100к это менее 30дб, так что сигнал с виртуальной земли у него пройдет на вход пга с уровнем всего лишь в ~10 раз меньше чем был на самой виртуальной земле. В принципе эффектный загиб из за этого эффекта у него виден на последнем графике.

Кондер 1090рФ. Частота 10кГц. 25-28 градусов - тангенс угла 0,0043. Нагрел участок платы, где дифф.усилители до 70-90 гр. тангенс - 0,0046. Зависимость не такая уж и большая.

Зависит от диапазона, как на счет небольших сопротивлений и наоборот больших?

[bob1]

сигнал, который на ней, добавится к обоим напряжениям на детали

Речь о каком канале напряжения или тока? Правильную "виртуальную землю" можно и подобрать правильными элементами. Смотрю на про радио вы уже провели некоторые эксперименты

100к это менее 30дб

Даташит рис.17,18 CMRR не менее 60дб

небольших сопротивлений

резистор 1.6Ом Ls=10нГн. Нагрев 16нГн. Для интереса приведите показания вашим прибором резисторов 0805 или 1206 1 Ом -Ls?? и 100кОм-Сp??

[balmer]

Взаимопроникновение каналов у меня довольно слабое. Когда отключал щупы и провода до схемы, проверял. Получалось, что проникновение каналов примерно как эквивалент 1.6 pF 400 МОм на входе. (При максимальном коэффициэнте усиление естественно.)

Сигнал через виртуальную землю не передается. Совершенно. У меня 4 ОУ на виртуальной земле!

Основных источника ошибок (по моему естественно мнению) два.
- недостаточная битность DAC на низких частотах
- небольшая систематическая нелинейность усилителей на высоких частотах. Причем эта нелинейность зависит от амплитуды сигнала.

Кстати пробовал ради интереса AD9830 с 10-битным DAC. Результаты получались еще хуже на частотах в 100 Гц. Там даже можно было подключить наушники и услышать свист от гармоник.
Так, что надо на низких частотах либо Audio ADC-DAC, либо тщательно фильтровать сигнал.

[Neekeetos]

Речь о каком канале напряжения или тока? Правильную "виртуальную землю" можно и подобрать правильными элементами.

Канал напряжения на нижнем краю диапазона и тока на верхнем. Интересно послушать что за правильные элементы в виртуальной земле.

Даташит рис.17,18 CMRR не менее 60дб

У ваших действительно порядка 50-60дб, у балмера на ad8221 как я написал.

Для интереса приведите показания вашим прибором резисторов 0805 или 1206 1 Ом -Ls?? и 100кОм-Сp??

У него сейчас этап дезинтеграции, чуть позже замерю. На какой частоте у вас 10нгн ошибка вышла?

Взаимопроникновение каналов у меня довольно слабое.

Взаимопроникновение это несколько иная тема, я говорю о ситуации , когда при замкнутых контактах LPOT HPOT ( входы канала напряжения) у тебя будет тем не менее измеряться ненулевое напряжение на детали.

[balmer]

Взаимопроникновение это несколько иная тема, я говорю о ситуации , когда при замкнутых контактах LPOT HPOT ( входы канала напряжения) у тебя будет тем не менее измеряться ненулевое напряжение на детали.

С этим все тоже очень хорошо. Проводил и такой эксперимент. Припаивал напрямую на плату проводник (толстый проводник), чтобы закоротить щупы. И включал/выключал DAC при максимальном коэффициэнте усиления (чтобы разницу увидеть). Сигнал был настолько ниже уровня шума, что разглядеть/измерить не смог его. А шум у меня не очень большой в таком режиме, 3 LSB среднеквадратической ошибки примерно.

[bob1]

что за правильные элементы

Более быстродействующий усилитель. Параллельно резистору в U-J преобразователе припаять небольшую емкость.

на нижнем краю диапазона

Напряжение с виртуальной земли прикладывается на мой взгляд только к одному концу детали, а не к двум. На другом будет сигнал только с DACа через резистор.

ad8221

смотрел на даташит ad8221.

10нгн ошибка

Это не ошибка!! Частота 100кГц.

когда при замкнутых контактах LPOT HPOT ( входы канала напряжения) будет тем не менее измеряться ненулевое напряжение на детали.

Не очень понятно. Подключить деталь или замкнуть сами выводы щупов??

[Neekeetos]

Напряжение с виртуальной земли прикладывается на мой взгляд только к одному концу детали, а не к двум. На другом будет сигнал только с DACа через резистор.

Это философский вопрос. Если на одном конце детали ноль то на другом будет напряжение падения на ней пропорциональное току через деталь. Если же на одном конце детали не ноль, то на другом конце детали будет напряжение суммы этого не ноля и падения на детали. Иными словами напряжение виртуальной земли будет присутствовать на обоих выводах детали в равной степени, для дифусилителя это синфазная составляющая.

смотрел на даташит ad8221.

Действительно чуть менее 60, ошибся.

Это не ошибка!! Частота 100кГц.

Почему, у смд резистора очень небольшая индуктивность, так что реактивную составляющую можно рассматривать как ошибку прибора, или я не прав?

Не очень понятно. Подключить деталь или замкнуть сами выводы щупов??

нужно замкнуть щупы и подключить на оба входа дифусилителя канала напряжения сигнал с виртуальной земли, проще всего их замкнуть на плате между собой. При этом замереное напряжение будет как раз неподавленной синфазной составляющей.