Re: LCR meter - konstrukce

JB asrock70 na seznam.cz
Úterý Březen 13 17:55:55 CET 2012 

Pravda , zkusme si to trochu rozebrat.

Metod mereni impedanci je cela rada, nejcasteji pouzivanou metodou pro frekvence do radove stovek kHz, je auto-balancing bridge.
viz obr prilohy.
S pouzitim Ohmova zakona pro neznamou impedanci objetku DUT Zx plati

 Zx=Vx/Ix

pokud je proud Ix stejny jako proud znamym odporem Rr plati  

Zx=Rx*(Vx/Vr)

Protoze merime na "vlne" jde o vektory a jejich vzajemnou polohu.
viz obr3.http://www.uloziste.net/full/4f5f7ae7acac0/LCR.jpg


Vypada to jasne jednoduse a primitivne.

Pustme se pod povrch a proberme prakticke mereni
potrebujeme tyto bloky

1. Blok OSC  -  blok stridaveho signalu, tento blok se doplnuje o zdroj stejnosmerneho napeti, kvuli mereni parametru kondenzatoru.
2. Blok Vx   -  blok jehoz ucelem je "sejmout" napeti na DUT
3. Blok Vr   -  blok jehoz ucelem je "sejmout" proud na DUT cehoz dosahuje merenim napeti na Rr
4. Blok PD   -  blok fazoveho detektorujehoz ucelem je zjistit vzajemny posun Vx a Vr
5. Blok ADC  -  blok v kterem se provadi samotne mereni Vx a Vr


Predpokladejme, ze cheme postavit neco srovnatelenho s LOW-END Agilent 4263B za 50k Kc a proto budeme parametry porovnavat a smerovat k tomuto stroji.


Blok OSC
HP
- pevne frekvence 100Hz,120Hz, 1kHz,10kHz,100kHz
- amplituda 20mV az 1Vrms v krocich 5mV
- DC Bias +1,5 a +2V

Nase konstrukce
Ja bych pouzil DDS.

Volba DDS.
- AD9834 male,levne ale jen 10bit,clock 75MHz. Plati, cim nizsi rozliseni DAC tim vyssi kvantizacni sum u 10bit DAC SQR=61,96dB. Dale plati, cim nizsi je pomer mezi 

generovanou frekvenci a hodinami tim horsi.
- AD9854 200(300) MHz, 12bit tj.SQR=74dB uvadim hlavne protoze generuje jak sin tak cos. coz by se pri jistem pojedi fazoveho detektoru mohlo hodit, na druhou stranu vleke 

pouzdro a vysoka spotreba.
- AD9951 400MHz 14bit tj .SQR 86dB dalsim + mala spotrteba - 1,8V napajeni.

Pouzitim DDS hrave prekoname original co do rozsahu a variability generovanych frekvenci otazkou je jak to bude vypadat s cistotou generovaneho spektra
na http://www.uloziste.net/full/4f5f7b1769aee/DDS.jpg
jsem porovnal generovane spektrum AD9834 a AD9951 pri generovani 100kHz s max hodinami v pasmu 0 az 1MHz. U 10bit DAC je videt relativne znacny podil II a III harmonicke
U AD9951 je situlace radove lepsi.
II harmonicka na -50dB je nejakym zpusobem pritomna vzdy a je otazkou jak dalece nam vadi, umime ji kompenzovat nebo ji budeme muset potlacit.
Zatim nevime jak presny bude zbytek meraku hlavne ADC tak tezko soudit.
Pokud vadit nebude nebo ji budeme umet sw kompenzovat neni co resit a vystacime si s jednoduchym rekonstrukcnim filtrem posazenym na 1MHz pokud vadit bude, 
bude to komplikace. Bud by se musel pouzit nejaky system s prepinanymi filtry , napriklad pevny na 100kHz a k tomu nejaky aktivni variabilni.
Napada me  http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX7418-MAX7425.pdf , ale je jen do cca 40kHz.

Za filtrem budeme mit zakladni cistou frekvenci, tu ted potrebujeme oddelit, zesilit/zeslabit , oddelit, primichat DC slozku a pres 100Ohm odpor privest na BNC konektor 

prvniho vystupu naseho budouciho meraku.

HP na vystup nastavitelny v neajkych 196 krocich 20 az 1000mVrms. Uprimne nevim k cemu to je dobre, podle meho by melo stacit nejakych 8 kroku.
Pokud by stacilo 8 kroku. Odelime a zesilime na max OZ AD8021 nebo AD867x nasledne zaradine 3x prepinatelny utlumovy Pi clanek. opet oddelime stejnym OZ.
Pokud budeme trvat na vice krocich. Napada me pouziti nejakeho VGA zesilovace, AD8337 http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8337.pdf.
0-20dB by pak slo ridit vystupem DAC 0-1V, ale priznam se ani jsem necetl datasheet tak nevim jakou chybu by VGA OZ vnesl do signalu.

DC bias
Tak uplne nevim jak se tato cast ma chovat. DC+1,5V znamena, ze se AC slozka posune o +1,5V nebo se jen primicha DC na vystup, udrzuje se +1,5V na vystupu nebo se jen 

pripoji 1,5V? Pokud se primichava znamenalo by to kondenzator na vystupu a musel by mit nejakou relativne velkou kapacitu ~100uF kvuli 100Hz rozsahu.


Pokud nekdo vyjasni:
- kvantifukuje vliv druhe harmonicke na mereni tedy jak dalece je treba pouzivat laditelne a prepinatelne filtry (predpokladejme spise zpracovanim rychlym ADC a tim zisk 

realne a imaginarni slozky nez pomaly ADC a nejaky fazovy detektor)
- vhodnost pouziti VGA OZ , treba AD8337
- jak je to s DC Bias
- vse co jsem prehledl nebo nedomyslel


Pokusim se to nakreslit, hrubym odhadem pri cene soucastek kolem 1000Kc by z toho mohl byt zdroj vice nez srovnatelny s tim co je v HP. A to by pri torse snahy slo 

zachovat funkci DDS a tim to cele pouzivat jako zdroj hodin do 150MHz , samozrejme bez nastaveni amplitudy.
Podobne by snad slo probrat i ostatni bloky, pokud bude zajem a nalada. 

JB

> ------------ Původní zpráva ------------
> Od: Daniel Valuch <daniel.valuch na orange.fr>
> Předmět: Re: LCR meter - konstrukce
> Datum: 13.3.2012 09:17:56
> ----------------------------------------
> tak to ste urcite dobre :-) Treba byt zvedavy a pytat sa. Z odpovedi 
> treba niekedy odfiltrovat kopy balastu, ale urcite sa dozviete aj 
> relevantne informacie.
> Presne ako pisete treba zacat s navrhom a rozborom meracej metody. 
> Uvidite co sa da zrealizovat a co nie a akym smerom ist. Nemozem sa 
> ubranit dojmu ze vacsina ludi co chce merac postavit sa v provom rade 
> rozhoduje aky procesor pouzit a meracia metoda "sa uz nejak doriesi". 
> Tade cesta urcite nevedie.
> Pred casom sme tu rozoberali meranie impedancie aj na vyssich 
> frekvenciach pomocou dds generatora, odporoveho delica, rychleho AD 
> prevodnika a kvadraturnej demodulacie. Je to trochu zlozitejsia metoda 
> ale mala by byt schopna merat komplexnu impedanciu v sirokom rozsahu 
> hodnot aj frekvencii. Matematika nebola velmi zlozita, je to viacmenej 
> len impedancny delic. Skusim pohladat vypocty co som robil.
> 
> 
> 
> 
> On 3/12/2012 22:57, hutta.j na seznam.cz wrote:
> > Dekuji za reakci.
> > Neni az tak daleko od mych predstav. Tema jsem nazval konstrukce protoze mi
> primarne jde o vlastni stavbu nebo alespon nastin nebo pomoc s konstrukci.
> > Jsem stale jeste stredoskolak se zajmem o elektroniku, ktery ma snahu, ale
> nemam se koho zeptat, postupem casu jsem zjistli, nejvice se naucim pri snaze
> neco postavit.
> > Pri svych pokusech narazim na absenci slusnejsiho merice impedanci a snazim se
> proniknout do veci okolo vlneni rozhodl jsem se zkusit minimalne teoreticky
> sestrojit LCR metr.
> >
> > Samozrejme jsem si na netu nasel ruzne konstrukce s PIC, ATMEGA nebo s audio
> DAC, ale rad bych zkusil neco lepsiho . Treba srovnatelneho s tim "poloprofi"
> nerakem za 50k Kc :-).
> > Mozna to je moc ambiciozni a zjistim, ze to nezvadnu, ale i tim se toho dost
> naucim.
> >
> > Proto
> >> Pokud by byl zajem muzeme si nastinit problemy na ktere jsem prisel a jiste
> se najde rada, ktere mi unikly.
> >> Je to vsak spise na serial nez na jeden prispevek.
> > Minimalne ja budu za poznatky vdecny. Stejne tak za doporuceni jakou
> literaturu precist.
> >
> > Jiri Hutta
> >
> _______________________________________________
> HW-list mailing list  -  sponsored by www.HW.cz
> Hw-list na list.hw.cz
> http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list
> 
> 
>

Další informace o konferenci Hw-list