Re: LCR meter - konstrukce

[Jiří Kučera]

Tak tady mate muj pokus o stredni cast merice.
Cely navrh vychazi z dvou maluvek viz priloha.

Strucny popis.
Z DDS1, Hign current BNC, prichazi na DUT mezici signal, prochazi DUT a pokracuje do Low current BNC
Prochazejici proud "narazi" na nektry z 8 range rezistoru (RR) prepinanych U12. 
Aby byl mustek vyvazeny musi pres RR prochazet stejny proud jaky k nemu prichazi pres DUT.
To zajistuje prevodnik napeti proud U23+U24,ktery meni napeti z druhe DD2 pripojena na P8 na proud prochazejici pres RR. Obvod zaroven pres R100, C158 injektuje do stineni koaxialove trasy Lc->DUT->Hc proud, ktery je pri prepnuti na RR=50Ohm stejný jako je ten ktery tece stredem koaxialu opacnym smerem a mel by tedy vyvolavat indukci opacneho smeru,ktera bude kompenzovat indukci vyvolanou "stredovym" proudem.
Funguje to jen u nejnizsiho rozsahu, tedy pro DUT s impedanci do 50Ohm, u vyssich impedanci klesa proud a meni se i pomer mezi Udut a Idut, cili by jiz chyba vyvolana mg. indukci nemela byt signifikantni, doufam :-). U nejvyssiho proudoveho rozsahu (RR 100k, nejmensi proud) by mela zafungovat jina vlastnost a to ochranny ring na DPS s timto napetim okolo celeho obvodu, tim by melo byt dosazeno vztahu,kdy napeti v obvodu je stejne jako napeti na jeho ochranem ringu a tim padem proud z obvodu nebude utikat pres svodovy odpor substratu FR4 a umozni mereni impedanci v radu stovek MOhm ( proudy v radu nA). Jelikoz jsem snizil minimalni impedanci z puvodnich 100Ohm na 50Ohm, potreboval jsem do tohoto prevodniku dostastecne rychle, presne, nizkosumove a vykonne OZ, volba padla opet na AD8021 ty vsak maji relativne velky vstupni DC offset (500uV). Offset by vyvolaval DC proud pres RR.Z jednoho pohledu by to nemelo vadit, ale z jineho by mohlo, proto je do obvodu privedeno kompenzacni napeti z 12bit DAC, ktere by melo umoznit tento offset snizit min o dva rady. Proc jsou v obvodu 2ks OZ, jednk proto, aby mohli generovat proud stredem a stinenim, v neposledni rade i proto, aby U24 dokazalo kompenzovat pripadnou DC slozku napeti,ktere by prosaklo pres paralelnim R pri mereni kondenzatoru s zapnutym DC offsetem na HC.
Druha cast U12 pripojuje k zvolenemu RR pristrojovy OZ slozeny z U10+U11, ktery snima napeti na RR tedy meri proud pres RR Irr=Urr/RR
Rozhodujici vlastnosti u tohot zesilovace je pouziti bufferu s co nejnizsim vstupnim proudem, AD8620, ma typicky 3pA a o nicme lepsim s nizkym sumem a pozadovanou rychlosti nevim.
Dale potrebujeme informaci,ktera nam umozni ridit DDS2, to zajistuje obvod na svorce LP, Low potencial.
Pokud proud telouci pres DUT neni stejny jako proud tekouci pres RR neni mustek vyvazen a rozdil proudu potece prave do LP (Id), tam skonci v obvodu s U28  coz je prevodnik proud napeti, s prepinatelnym vazebnim odporem (U27), prevodni pomer je Und=2*Id*R Vlastne jde o null detektor a cilem vyvazovani je dosahnout stavu ,kdy Id bude 0 nebo se ji bude co nejvice blizit. Posledni svorkou je Hp High potencial a k ni je opet pripojen pristrojovy zesilovac,ktery meri napeti na DUT, presneji napeti mezi stredem privodu koaxialu a jeho stineni. Cili jde vlastne Z+z kde Z je DUT a male z parazitni impedance stineni koaxu. Pro rozliseni Z a z se pouziva kalibracni metoda Open/Short a vlastne je to kouzlo cele tehle operace.

Cela konstrukce by mela tvorit uzavreny obvod v kterme tece proud z DDS1 pres DUT, RR a zpet stinenim do DDS1. 
U me to je naruseno v NUll detektoru na Lp, kdy proud Id netece zpet do stineni, ale zatm mi prijde, ze to nevadi, pokud je mustek vyvazen netece sem nic a melo by to byt OK, doufam.
Odpory a C v zemich svorkach Hp, Lp a Lc jsou take zatim spise naznaceny, o tom jake maji mit hodnoty jsem zatim nepremyslel, stejne jako o tom jak se to cele bude sezemnovat pokud se nepouziji koaxialni privody s pospojovanym stinenim na konci koaxialu, ktere maji vyznam jen pri mereni velmi namych impedanci pod 1 Ohm.
Podobne jsem zatim neresil pouzitelnost analogovych switchu tedy ADG1407 a 1404, predevsim vliv parazitnich kapacit, ale verim, ze 50pF pujde prezit.
Ciste teoreticky by uz melo stacit jen spachat zesílovac, 1x,10x,100x a 1000x no a samozrejme najky samotny prevodnik Udut,Uerr a Und na digi informaci.
Puvodne jsem uvazoval o ADC 16bit 3MSPS AD7621, ale ted se mi to zda jako docel uzke misto, cely ten dosud navrzineny bazmek by mel chodit do odhadem 2MHz.

http://www.uloz.to/x1QiFZk/archiv-zip


Jirka

> ------------ Původní zpráva ------------
> Od:  <hutta.j na seznam.cz>
> Předmět: Re: LCR meter - konstrukce
> Datum: 11.6.2012 22:13:14
> ----------------------------------------
> Nemate to nahodou rozkreslene, neco mi nedochazi a treba by mi to pomohlo.
> 
> Dekuji
> 
> Hutta
> 
> >http://photo.uloziste.com/?fotka=05cc5341aeb52845.jpg&d=xa3bc539e101cfda&size=0
> _______________________________________________
> HW-list mailing list  -  sponsored by www.HW.cz
> Hw-list na list.hw.cz
> http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list
> 
> 
>