Re: LCR meter - konstrukce

Středa Březen 14 19:26:48 CET 2012

Pokud pod pojmem svod je myslen Rp tedy odpor paralelne k C (L), tedy dieletricke ztraty v C respektive jadru L tak to by nemel byt problem, pokud mate vektory napeti a proudu na DUT je to pak jiz jen otazka vypoctu a volby paralelniho nebo serioveho modelu merene soucastky. 

Problem muze byt rozsah merenych hodnot. 
HP vzor meri |Z|, R, X v rozsahu 1 mΩ to 100 MΩ

Pokud se podivame jen na snimani napeti na DUT

OSC--R100----DUT-----GND
           | ---> I
           V

Osc - sin 10kHz 1Vrms
DUT - 1mOhm
V=10uV

DUT - 100Mohm
I   - 10nA

Pro snimani napeti musime najit zesilovac s sumem v radu <10nV/Sqrt(Hz) a Input Bias current v radu jednotek pA, ktery nebude mrvit sin na stovkach kHz.
Mozna neco jako http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADA4627-1_4637-1.pdf

Problem, resitelny pokud se podari elegantne vyresit automaticky vyvazovany mustek.
Pripomenme http://www.uloziste.net/full/4f5f7ae7acac0/LCR.jpg

Na prostrednim obr je jeho reseni s OZ , kdy OZ se snazi na svem vystupu nastavit takove napati, aby Ir=Vr/Rr, tedy v bode Lc vznikla virtulani zem s 0 napetim.
To se snadno rekne, ale ne tak snadno dosahne, jelikoz potrebuje rychly, nizkosumovy OZ opet s minimalnim proudem do vstupu.
Proto vsechny amaterske konstrukce konci na max 10kHz a jelikoz ani pri teto f se jim moc nedari, meri napeti na DUT "dvou bodobe" pomoci pristrojoveho zesilovace.

Profici na to zpravidla jsou od lesa viz prvni obrazek. Tedy v bode Lc je detektor, ktery meri napeti v tomto bode a ridi druhy oscilator OSC2 tak, aby z nej generovany signal byl opacny k tomu z Osc1 a vzajemne se "pozraly"
Kouzelne by bylo a za uvahu by stalo zda by se v roli OSC2 nedala pouzit druha DDS identicka s 1?

Receno jinak fundamentalni otazka cele konstrulce je 

- lze najit sezilovac, ktery by umoznil konstrukci Auto Balancing bridge tak, aby v bode LC byla skoro idealni virtualni 0V  i pri f 100kHz?
- pokud ne jit cestou konstrukce dvou pristrojovych zesilovacu , jeden merici napeti na DUT, druhy na Rr?
- pak je zde reseni sdruhou DDS, kde by byl nejspise hlavni problem v rizeni amplitudy ?

Prvni dve reseni si nasledne vyzadaji rychly merici ADC v radu MSPS 
U reseni s dvemi DDS by mel stacit nejaky lenoch, protoze faze signalu bude znama z digitalnich casti DDS, tedy doufam, moc jsem o tom nepremyslel, jen me to napadlo pri psani tothoto emailu.

To jsme zatim nenakousli problematiku vlivu svodu k DUT a jine. V kazdem pripade je nutne pocitat s ctyr terminalovym koax pripojenim (petibodove) a pokud by melo jit o skutecne mereni v rozsahu 1 mΩ to 100 MΩ nejspise by bylo nuten sahnout po tom cemu se rika Four-terminal pair configuration

pro vysvetleni obrazky http://www.uloziste.net/full/4f60dfbb42dc6/4-5.jpg

JB

> ------------ Původní zpráva ------------
> Od: Jan Waclawek <konfera na efton.sk>
> Předmět: Re: LCR meter - konstrukce
> Datum: 14.3.2012 13:28:19
> ----------------------------------------
> Predostieram, ze tato vetva debaty uz nema nic spolocne s praktickymi navrhmi
> pre pana kolegu Huttu.
> 
> Hovorime o tom, co by mohli byt klucove momenty takeho amatersky postaveneho
> meraku s profi ambiciami (t.j. nad 100kHz ;-) )...
> 
> >Napí¹u (mírnì chaoticky) nìkolik faktù:
> 
> A ja k nim niekolko chaotickych odpovedi :-)
> 
> >
> >1) u "výkonového" pou¾ití elektrolytù, co¾ si troufám tvrdit, ¾e je v
> >souèasné dobì dominantní, je rozhodující Rs (ESR), nikoliv Rp. Èasovaèe
> >s RC obvodem pro dlouhé èasy jsem opustil i já, a to u¾ je co øíct ;-)
> 
> To je mozne; kazdopadne je zvod vyznamnym faktorom elektrolytov a im pribuznym
> (t.j. tantalov), a su aplikacie, kde je dolezite ho vediet (napr. u roznych
> referencii (to je miesto kde som sa s tym onoho casu vobec prvykrat bolestne
> stretol), resp. pri nizkospotrebovych obvodoch). 
> 
> Ale co je najdolezitejsie je, ze zmerat ho je pomerne jednoduche, a tak by bolo
> skoda ho u meraku s ambiciami nemerat... :-)
> 
> 
> >2) takto je tedy vhodné elektrolyty mìøit, jinými slovy svod je a¾ nìkde 
> >na x-tém místì. První je kapacita, prakticky na stejné úrovni je ESR. K 
> >tomu mìøení DC odporu: abych jen neteoretizoval, vzal jsem nový, nicménì 
> >del¹í dobu v ¹uplíku le¾ící low ESR elektrolyt 330M/35V a pøipojil ho k 
> >ohmmetru na rozsahu 200k, postupnì v obou polaritách. Nevìøil byste, co 
> >se takto (ne)dá zjistit ;-)
> 
> Taketo praktizovanie ma najvacsi problem v tom, ze u bezneho meraku sa odpor
> meria "nejako"; tomu samozrejme zodpoveda aj "nejaky" vysledok, ked s tym
> nemeriate cisty rezistor.
> 
> 
> >3) prakticky v¹echny polarizované kondenzátory sná¹ejí bez po¹kození 
> >napìtí opaèné polarity, pochopitelnì jen do urèité velikosti (velmi 
> >hrubé zobecnìní: do stovek mV). Tím spí¹ doèasnì, myslím po dobu mìøení. 
> >Není tedy tøeba pøedpìtí a lze mìøit malým AC. 
> 
> Obvykle sa da, ale nie je to ono. Nezabudnite, mame ambicie... :-)
> 
> 
> >Pokud je elektrolyt tøeba 
> >dlouhým skladováním depolarizovaný, stejnì mu oním chvilkovým pøedpìtím 
> >nepomù¾ete, je tøeba formování po del¹í dobu.
> 
> Toto je vynikajuci namet: metody a metodiky doplnit aj o meranie
> depolarizovanych C.
> 
> 
> >4) mìøidlo s "vysokou inteligencí", co se bude dle nìkterých projevù 
> >mìøeného objektu samo rozhodovat, jak dál, je nejlep¹í cesta do pr.... 
> >;-) Co souèástka, to originál a snad nemusím pøíli¹ rozvádìt v¹echny 
> >variace, permutace a kombinace vlastností, které mohou vést k naprosto 
> >mylným závìrùm. Jinými slovy: v¾dy je tøeba inteligentní obsluha se 
> >znalostí vìci, která si mù¾e pøíp. nechat pomoct automatem (samozøejmì 
> >vypínatelným).
> 
> Suhlas. V podstate staci inteligentna "napoveda" (vypracovana metodika, ktorou
> moze sprevadzat sam merak).
> Musi sa vsak pocitat s roznymi scenarmi; a tomu musi byt prisposobeny aj merak,
> t.j. jednotlive metody musi podporovat.
> 
> 
> 
> >5) obecnì se mi metoda mìøení pomocí generátoru, A-D pøevodníku a 
> >software velmi líbí, proto¾e vlastnì vychází z teoretické definice 
> >impedance a umo¾òuje zároveò znaènou pru¾nost bez zbyteènì rozsáhlého 
> >HW. To pí¹u jako známý "nepøítel" MCU, abych ukázal, ¾e uznávám 
> >aplikace, kde jsou procesory na místì...
> 
> 
> 
> >Je¹tì konkrétní pøíklad z praxe: podívejte se na Zajícùv tester ESR 
> >kondenzátorù, my¹lenka je dokonalá a realizace je¹tì lep¹í. Nemìøí se 
> >sice vektorovì a øada vìcí se zanedbává (tak¾e to nelze brát jako 
> >komplexní mìøení uva¾ované vý¹e), ale ten princip je prostì funkèní a 
> >pou¾itelný nejen na kondenzátory.
> 
> Naopak, to je podla mna ukazka jednouceloveho zariadenia (resp. zariadenia s
> obmedzenym pouzitim), kde pri realizacii sa autor trocha samoucelne
> sebarealizoval v oblasti minimalizmu. Vysledok je sice obdivuhodny, ale asi ako
> sportovy rekord vs pohyb ako sucast zdraveho zivotneho stylu sirokych vrstiev
> spolocnosti. Mozeme o danej konstrukcii diskutovat ako moznom namete pre dalsiu
> "metodu" (t.j. co sa da vytlct z pulzneho "budenia" ako protiklad k
> "sinusovemu"), ale tadialto cesta k sirsie pouzitelnej konstrukcii nevedie.
> 
>  ----
> 
> Podciarknute, zratane:
> 1. najprv treba prebrat prvky, ktore by sme chceli merat, a ich vlastnosti
> 2. potom treba zvazit, akymi metodikami sa tie vlastnosti daju charakterizovat
> 3. potom treba zvazit, ake metody pouzit (pricom zdoraznujem mnozne cislo)
> 4. velmi dolezita aj ked s radostou zabudana je aj ergonomia
> 
> Sustredit sa na jednu metodu a pilovat ju do dokonalosti, a az potom skumat, na
> co by mohla byt vhodna, je podla mna nespravna cesta. Toto moze robit HP/Agilent
> a spol., a na ucely preco tie meraky oni robia je to dobre a spravne; ale tu je
> ten ucel iny.
> 
> 
> wek
> 
> 
> _______________________________________________
> HW-list mailing list  -  sponsored by www.HW.cz
> Hw-list na list.hw.cz
> http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list
> 
> 
> 