Spidsværdi?

Jeg går ud fra det er rene sinusser, i så fald er RMS og Spidsværdi jo koblede. Måske en hurtig komparator kan bruges (juster til den netop ikke skifter, kan kaliberes med DC).

Venlig hilsen

Claus

Re: Spidsværdi?

Jeg går ud fra det er rene sinusser, i så fald er RMS og Spidsværdi jo koblede. Måske en hurtig komparator kan bruges (juster til den netop ikke skifter, kan kaliberes med DC).

Re: Re: Spidsværdi?

OK - helt rene sinuser var det så ikke.

Er det niveauet af grundtonen du vil måle, eller både grundtone + harmoniske?

Jeg går ud fra du ikke har lyst til at lege med kalorimetre, det er vel den mest præcise (og ret omstændelige) metode.

For mange år siden legede jeg med fasefølsomme detektorer (implementeret vha. CMOS analoge switch). Jeg ved ikke om det vil virke ved 8 MHz, måske diode switche kunne bruges i stedet. De er jo altså frekvens/fasefølsomme.

Venlig hilsen

Claus

Re: Re: Re: Spidsværdi?

For mange år siden legede jeg med fasefølsomme detektorer (implementeret vha. CMOS analoge switch). Jeg ved ikke om det vil virke ved 8 MHz, måske diode switche kunne bruges i stedet. De er jo altså frekvens/fasefølsomme.

Re: Re: Re: Spidsværdi?

Jeg går ud fra du ikke har lyst til at lege med kalorimetre, det er vel den mest præcise (og ret omstændelige) metode.

Re: Re: Re: Re: Spidsværdi?

Det er jo lidt provokerende, når man nu kender både frekvens og fase. Så burde det da være muligt?

Held og lykke med projektet.

Venlig hilsen

Claus

Re: Re: Re: Re: Re: Spidsværdi?

Det er jo lidt provokerende, når man nu kender både frekvens og fase. Så burde det da være muligt?

Re: Re: Re: Re: Re: Spidsværdi?

Hmmm, kan du sige lidt mere om hvad det skal bruges til, og hvilket temperaturområde, det skal virke over?

Har du allerede signalerne og ønsker at kalibrere dem, eller ønsker du at bygge 3 generatorer, der samtidig giver samme spænding?

Nøglen til høj nøjagtighed er lav forvrængning!
Som du selv har erfaret er AC målinger True RMS eller RMS ikke en simpel opgave.

Du kan ikke forvente både at have harmonisk forvrængning og stor nøjagtighed!

Re: Re: Re: Re: Re: Spidsværdi?

Trescal, der er primærlaboratorium for AC-spænding, kan måle 0,25V - 1V og 5V - 10V i området 50kHz til 10 MHz med en usikkerhed på lidt under 0,1%, så det er nok lidt optimistisk, at prøve at flikke en konkurrerende løsning sammen hjemme på filebænken.

En mulig løsning på dit problem er, at lade Trescal justere og kalibrere dine generatorer. Jeg kender ikke prisen, men jeg er sikker på, at det er billigere end et instrument med den ønskede måleusikkerhed.

For at komme eventuelle netstrømere i forkøbet: Jeg er ikke ansat hos Trescal og har heller ikke aktier i foretagenet.

Mvh
Michael

Re: Re: Re: Re: Re: Re: Spidsværdi?

Trescal, der er primærlaboratorium for AC-spænding, kan måle 0,25V - 1V og 5V - 10V i området 50kHz til 10 MHz med en usikkerhed på lidt under 0,1%, [...]

Oscilloskop?

Hvad med en ADC? Bare 16-bit giver dig 0.002% præcision, og 24-bit er endnu bedre. Så skal du bare sample passende ofte, f.eks. 192kHz og selv regne effekten ud.

Det hænger selvfølgelig på at ADC'en er tæt på lineær. På den anden side er det let at se hvor tæt på sinusformet input er. I bedste fald kan du derefter klare dig med at sammenligne peak-spændingen.

Det hænger også på at man kan få en 16-bit 192kHz ADC med +/- 5V input.

Re: Oscilloskop?

Hvad med en ADC? Bare 16-bit giver dig 0.002% præcision, og 24-bit er endnu bedre. Så skal du bare sample passende ofte, f.eks. 192kHz og selv regne effekten ud.

spidsværdi

Hej PH
Jeg blander mig selv om jeg ikke har den store erfaring med måling af AC spændinger.

Når du ikke behøver den absolutte spænding er opgaven væsentlig lettere end hvis du skulle kende den absolutte værdi. Det ville være at skyde gråspurve med kanoner at få spændingerne målt absolut med stor nøjagtighed af et akkrediteret lab.

Jeg tror du kan klare dig med et batteri og et billigt oscilloskop.

Hvis du trækker den samme DC spænding (batteri) fra hver af de tre AC spændinger, således at du får den positive peak-værdi tæt på nul, bliver det tilsvarende let at bestemme om de tre AC spændinger har samme peak værdi.

Det burde være enkelt at sikre at de tre AC spændinger har tilpas undertrykt harmoniske og at de ikke indeholder en DC komponent. Det er jo en forudsætning og kan tjekkes med en spektrum analyser.

mvh/poul-erik

D/A i stedet?

PHK, hvorfor vil du måle signalerne, var det ikke nemmere bare at generere dem?
F.eks. har Texas en 125 Msps D/A converter med 12 bit opløsning, DAC2902 eller THS5661.

Bent.

Re: D/A i stedet?

Problemet med den løsning er stadig frekvenslineariteten i den analoge del af elektronikken. Måske nemmere at forholde sig til, hvis man bruger enheder der er mere vante i den sammenhæng. PHK's krav er: "Lineær fra 100 kHz til 8 MHz plus/minus 0.017 dB".

mvh Henrik

Re: Re: D/A i stedet?

PHK's krav er: "Lineær fra 100 kHz til 8 MHz plus/minus 0.017 dB".

Re: Re: Re: D/A i stedet?

Tre decimaler på dB ser naturstridigt ud :-)

Re: Re: Re: Re: D/A i stedet?

Dine krav er også næsten naturstridige :-)

Re: Re: Re: Re: D/A i stedet?

Tre decimaler på dB ser naturstridigt ud :-)

Dine krav er også næsten naturstridige :-)

Dette http://www.agilent.com/metrolo...html kan måske inpirere og samtidig vise, at det ikke er nogen triviel opgave, du har kastet dig ud i.

Jeg er ikke enig med Poul-Erik Karlshøj mht. kalibrering. Medmindre der er tale om en akademisk øvelse, er jeg sikker på, at en ekstern kalibrering af instrumentet på et akkrediteret laboratorium er både hurtigere og mere effektivt end en hjemmegjort løsning. Jeg er selv tilhænger af hjemmegjorte løsninger, men denne opgave vil kræve avanceret og kalibreret udstyr, hvis den skal leve op til kravene.
Du har måske ikke brug for sporbarhed og absolutte målinger i dette tilfælde, men du har brug for en verificeret frekvenslinearitet, som kan være vanskelig at skaffe på anden måde. De øvrige ting får du så i tilgift.

Mvh
Michael

Re: Re: Re: Re: D/A i stedet?

Jeg synes I gør det meget vanskeligere end nødvendigt, hvis det altså drejer sig om at løse en konkret opgave.

Jeg gentager mig selv lidt, fordi ingen endnu har reageret på det essentielle i mit forslag.

Der er en verden til forskel på at bestemme et absolut niveau med stor nøjagtighed og at sammenligne om to niveauer er (næsten) ens med samme nøjagtighed.

Hvis det drejer sig om at lave tre signaler med samme RMS værdi +/- 0,2% og der ellers ikke er særlige krav til signalernes absolutte værdi, tror jeg opgaven er ret simpel. At lave krystaloscillatorer med mindre end -27dB tredje harmonisk er ikke et problem og det er billigt. Men du skal naturligvis tjekke signalernes indhold af harmoniske. Herefter skal du blot måle de tre signalers peak-værdi - relativt i forhold til hinanden og sikre dig at de er lige store +/- nogle mV. Med en stabil DC kilde (batteri) som er nogle få millivolt mindre end din AC peak værdi (du laver osc med balanceret output med midtpunkt) får du et AC signal som har en (fx) positiv peakværdi på nogle få mV.

Det er nu enkelt at måle med et oscilloskop og justere så tre positive peak-værdier er lige store +/- nogle få mV. Der er nok problemer med at stabiliteten over tid, temperatur osv. Så måling/justering af signalerne skal ske umiddelbart før kalibreringen af dit voltmeter.

Det kan sikkert måles at de tre positive peak-værdier er lige store på mange forskellige måder med simpel elektronik. Kravet til præcision er jo reduceret væsentligt ved at fratrække en fælles stabil værdi.

Jeg vil ligefrem tro, at du med lidt elektronik kan bruge det endnu ikke-kalibrerede AC voltmeter til at afgøre om de tre signaler er ens.

Re: Oscilloskop?

Der blev foreslået en A/D konverter men det blev afvist pga for høj samplefrekvens. Hvad med at under-sample? Det kræver en multi-bit A/D konverter, hvor indgangs-forstærker har stor båndbredde (1bits/sigma-delta duer ikke).

Re: Re: Re: Re: Re: D/A i stedet?

Hej Poul-Erik,

(...) At lave krystaloscillatorer med mindre end -27dB tredje harmonisk er ikke et problem og det er billigt. Men du skal naturligvis tjekke signalernes indhold af harmoniske. Herefter skal du blot måle de tre signalers peak-værdi - relativt i forhold til hinanden og sikre dig at de er lige store +/- nogle mV. Med en stabil DC kilde (batteri) som er nogle få millivolt mindre end din AC peak værdi (du laver osc med balanceret output med midtpunkt) får du et AC signal som har en (fx) positiv peakværdi på nogle få mV.

Det er nu enkelt at måle med et oscilloskop og justere så tre positive peak-værdier er lige store +/- nogle få mV. Der er nok problemer med at stabiliteten over tid, temperatur osv. Så måling/justering af signalerne skal ske umiddelbart før kalibreringen af dit voltmeter.

Det kan sikkert måles at de tre positive peak-værdier er lige store på mange forskellige måder med simpel elektronik. Kravet til præcision er jo reduceret væsentligt ved at fratrække en fælles stabil værdi. (...)

Re: Re: Oscilloskop?

Hej Sven
Jeg var vist uopmærksom. Synes jeg så noget med -27 dB oppe i tråden og mente det måtte være let at komme en del under det. Men en 3. harmonisk med 0,2% amplitude er jo 54 dB nede, og det er måske en anden snak, selvom det burde være muligt når det nu er på en fast frekvens.

Mht. peakdetektorens frekvensgang må du gerne hjælpe mig til en bedre forståelse. Hvis peak-værdien af 100 kHz signalet (DC off-set til peak) justeres til så nær 0 mV som muligt og hvis (hypotetisk) 2 og 8 MHz oscillatorerne nu virkelig havde præcis samme peak værdi. Hvor mange mV ville man så måle 2 og 8 MHz DC off-set til peak-værdierne til med et "almindeligt oscilloskop"? Hvis det et problem, at oscilloskopet overstyres i den negative del af perioden - kunne det måske afhjælpes med en diode (evt løftet 0,6 V)?

Jeg mener at kravet til målenøjagtighed bliver væsentligt reduceret, når man trækker den samme DC værdi fra de tre ac signaler og at man derfor netop ikke behøver en +/- 0,2% frekvensgang. Det var i virkeligheden mit udgangspunkt. Hvis man måler (fx) ca 0 mV på 100 KHz, er det godt nok hvis målingerne på 2 og 8 MHz er (fx) under 3 mV. Så er der 3 mV til harmoniske. Er det urealistisk?

Til Sven: mit kendskab til millivoltmetre er begrænset, men jeg havde engang for mange år siden en god kollegienabo, som jeg tror du husker for det hæderkronede millivoltmeter fra OZ i 1960'erne: Niels Gundestrup, OZ2NG, desværre nu SK. Jeg er sikker på, at denne problemstilling ville have været GUF for ham!

Re: Re: Re: Oscilloskop?

Det er nok et problem at scopet ikke bare overstyres, men overstyres med en faktor 50 - 100: Du skal ned i noget med 20 mV/div (dvs typisk +/- 100 mV udstyringsområde) for at få den ønskede nøjagtighed, og det offsatte AC-signal har en peak (plus eller minus) på omkring 8.5V. Du kan ikke regne med at scopets DC-balance holder med mV-præcision under de omstændigheder.
Jeg kan ikke lige se hvordan man kan læse det problem med en diode; ulinearitet og parasitiske fænomener kommer til at drille - er jeg stærkt bange for.

Temperatur

Hmm, med så stor nøjahtighed, kræver det at du også har styr på det rum du vil lave målingen i.

Hvorfor ikke sende den til calibrering ved et godkendt sted?, hvad er grunden til ikke at vælge denne løsning (ja den er dyrer OK) men hvis du skal bruge dine målinger til noget så er det også vigtig at man er sikker på grundstenen er rigtig.

Hvad bruger du eks. som frekvens grundblok?.

normalt vil vi bruge et lokale kontroleret til 25grader og en helvedes dyr calibrator til sådan opgaver, udover det skal det hele ha været tændt i nogle timer før man kan påbegynde det projekt.

Re: Temperatur

Hvad bruger du eks. som frekvens grundblok?

Re: Re: Temperatur

Har du så virklig brug for de 0.2%? eller er det bare fordi du gerne vil opnå det instrumentet havde i sin tid.


jeg kan godt se det er intressant at calibrer ned til de 0.2% (Man går vel op i petitesser) men jeg har også lært igennem den tid jeg har arbejdet i elektronik industrien at man ikke skal skyde gråspurve med kanoner, hvis man kan nøjes med en riffel.

Re: Re: Re: Temperatur

Har du så virklig brug for de 0.2%?

Re: Re: Re: Oscilloskop?

Henrik, jeg tror du har ret i, at det ikke løses med en diode. En MOSFET er nok væsentlig bedre.

Men man burde kunne åbne og lukke en MOSFET, sådan at signalet, der måles af oscilloskopet er nær nul i størstedelen af en periode og nogle få mV i den korte del af perioden, hvor ac signalet overstiger et justerbart niveau. Da oscilloskopet er højimpedanset skulle man nok kunne sikre, at ac signalet ikke forvrænges pga belastningsvariationer ved at lave generatorudgangen tilpas lavimpedanset.

Re: Re: Re: Re: Oscilloskop?

Poul-erik, har du tænkt over hvor kort tid MOSFET'en skal være åben ad gangen i 8 MHz tilfældet? Mit overslag siger at hvis du vil kilppe de øverste 100 mV ud af en sinus på 4.25V peak på den måde, skal MOSFET'en være åben i sådan ca. 25 grader af perioden, eller i runde tal 7% af en 8 MHz periode = sådan cirka 9 ns. Det er altså ikke for børn :)

Re: Re: Re: Re: Oscilloskop?

Nej, det havde jeg ikke. Men jeg har googlet mig til en FET (BS250) som har on-tid 4ns og off-tid 10 ns. Og jeg har næppe ramt verdens hurtigste FET sådan i første hug. Hvis vi holder os til de ca. 3V peak som PH kan nøjes med og åbner for FETen ca. 200 mV under peak (svarende til ca. 7 nsek før peak af 8 MHz) og lukker den så hurtigt det kan gøres, burde målesignalet være begrænset til lidt over 200 mV og en forskel på 6 mV til at få øje på.

Re: Re: Re: Re: Re: Oscilloskop?

Nej, det havde jeg ikke. Men jeg har googlet mig til en FET (BS250) som har on-tid 4ns og off-tid 10 ns.

Re: Re: Re: Re: Re: Oscilloskop?

Jeg er vokset op i Jylland, og har derfor med at underdrive lidt... "Ikke for børn" skulle læses: "Stikhamrende aldeles umuligt" :). Som PHK er inde på, vil bl.a. charge coupling i FET'en udslette ethvert spor af de mV vi leder efter. Hint: Hvad størrelsesorden taler vi om af amplitude og slope på gate-signalet ?

Re: Re: Re: Re: Re: Re: Oscilloskop?

Jeg tror der skal tænkes en anden vej end kondensatorer og halvledere.

Jeg overvejer lige nu om man kan bygge en termodynamisk løsning selv: Måle temperaturstigningen på en rent Ohms belastning under nogle kontrollerede forhold.

Jeg har jo bla.a adgang til et termokamera...

Monte Carlo

Nej, det havde jeg ikke. Men jeg har googlet mig til en FET (BS250) som har on-tid 4ns og off-tid 10 ns.

Det holder slet ikke, de parasitkapaciteter der er i en FET vil påvirke resultatet meget forskelligt ved 100 kHz og 8MHz.

Jeg tror der skal tænkes en anden vej end kondensatorer og halvledere.

Jeg overvejer lige nu om man kan bygge en termodynamisk løsning selv: Måle temperaturstigningen på en rent Ohms belastning under nogle kontrollerede forhold.

Jeg har jo bla.a adgang til et termokamera...

Poul-Henning

Re: Re: Re: Re: Re: Re: Oscilloskop?

Nej, det havde jeg ikke. Men jeg har googlet mig til en FET (BS250) som har on-tid 4ns og off-tid 10 ns.

Det holder slet ikke, de parasitkapaciteter der er i en FET vil påvirke resultatet meget forskelligt ved 100 kHz og 8MHz.

Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Oscilloskop?

Nej, det havde jeg ikke. Men jeg har googlet mig til en FET (BS250) som har on-tid 4ns og off-tid 10 ns.

Sammenlign temperatur af to modstande

Du skal vel egentlig bare kunne sammenligne temperaturen af to ens modstande (eller tre)?
Hvis alle tre frekvensgeneratorer kan køre samtidigt kan dit temperaturkamera muligvis gøre det?
På den må de kan du osse sammenligne dem enkeltvis mod en DC spænding.
På samme måde bliver du nok nødt til at kalibrere dine målemodstande både serie og parallel forbindelse, ved DC.
Husk, at du bad om en RMS kalibrering, dvs. kurveformen er ligegyldig, og du kan altså under ingen omstændigheder benytte noget der er relateret til en spidsværdi måling.
En af dine alvorligste fejlkilder kan vel let blive forskelle i hvordan spredningsfeltet omkring dine ledninger virker på dine kalibreringsmodstande. Med denne store frekvensforskel er der vel ingen garanti for at strømmen igennem dine kalibreringsmodstande er absolut ligeligt (ens) fordelt ved alle tre frekvenser og ved DC.

MVH
Ole

peak-detektering

Hvor stor ville forskellen - i værste fald - være på peak målinger med en diode som fx 1N4244 (C=0,8 pF ved 0V og 1 MHz og trr=750 psek) af tre lige store 3V signaler på hhv. 0,1 og 2 og 8 MHz med et oscilloskop?

Re: peak-detektering

Frekvensgangen af en lommelampepære vil jeg gætte er tilstrækkelig lineær. Find en passende lampe og en lysdetektor (fotodiode eller fotomodstand) og indstil spændingerne til ens lysstyrke paa pæren.

Aage

Re: Re: peak-detektering

Frekvensgangen af en lommelampepære vil jeg gætte er tilstrækkelig lineær. Find en passende lampe og en lysdetektor (fotodiode eller fotomodstand) og indstil spændingerne til ens lysstyrke paa pæren.

Re: Re: Re: peak-detektering

Jeg er dog lidt bekymret for den (dobbelt-)spiralsnoede glødetråds selvinduktion, så ideen var at finde en pære uden snoet glødetråd, hvis muligt.

Re: Re: Re: Re: peak-detektering

Som tidligere skrevet er termisk måling det eneste realiserbare med tilstrækkelig præcision. Og med 'præcision' mener jeg her en flad frekvensgang samt korrekt RMS detektering. Det helt nøjagtige absolutte niveau er som opgaven er stillet ikke så afgørende.

Dertil vil jeg foreslå en opstilling, hvor en STC R53 NTC modstand påtrykkes HF'en og en anden STC R53 påtrykkes DC, så de to modstande bliver lige store, hvilket klares i en 'selvbalancerende' opamp opstilling.

Jeg har en gang bygget en tonegenerator med en STC R53 som stablilserende element, og dens tidskonstant skal måles i sekunder, idet NTC-elementet er millimeterstort og befinder sig i en centimeterstor glaskolbe, der er fyldt med vakuum for yderligere at øge tidskonstanten. Ledningslængden er i alt et par centimeter, så det skulle være brugbart på 8 MHz, hvor bølgelængden er ca. 40 meter.

Et eller andet sted har jeg i dyngerne med døde print et HF effektmeter opbygget på denne måde liggende. Jeg vil tro, det kan klare opgaven. I hvert fald har det tilkoblede drejespole sving-ud-meter en rasende lækker, sej visergang, hvilket glæder en analogaholic som mig. Og så viser det helt sikkert RMS-værdi.

Hilsen Sven

Re: Re: Re: Re: peak-detektering

Bringer min barndoms Josty Kit byggesær i behagelig erindring - de havde en wien bro tonegenerator, hvor amplituden blev stabiliseret med... en lommelampepære og en LDR.

Re: Frekvensgang

For måske 40 år siden var der en der i OZ beskrev et eksperiment med at overførte et talesignal moduleret på lyset i en alm. automobillygte. Han foreslog, at modulationsstrømmen kun løb i et ioniseret lag uden på selve glødetråden, da lyset fra den glødende tråd næppe ellers kunne variere hurtigt nok. Så strømfordelingen i glødetråden og i et evt. ioniseret lag, er måske også frekvensafhængig. Kan man være sikker på at lysstyrken ikke er det?

Re: Re: Re: peak-detektering

Frekvensgangen af en lommelampepære vil jeg gætte er tilstrækkelig lineær. Find en passende lampe og en lysdetektor (fotodiode eller fotomodstand) og indstil spændingerne til ens lysstyrke paa pæren.

Jeg er dog lidt bekymret for den (dobbelt-)spiralsnoede glødetråds selvinduktion, så ideen var at finde en pære uden snoet glødetråd, hvis muligt.

Relative målinger - løsningsforslag

Ingen har endnu taget tråden op omkring relative vs. absolutte målinger. Det fatter jeg ikke, så jeg prøver igen.

PH har kun brug for relative målinger.

Hvis nu PHs problem havde været at undersøge om længden af tre ca. 3 meter lange stænger højst var 6 mm forskellige, ville enhver intuitivt have foreslået at lægge stængerne ved siden af hinanden og måle afstanden mellem den korteste og den længste stang. Det kunne klares med enden af en tommestok, som blot skulle være væsentlig mere nøjagtig end fx 6mm/10 cm, 6%

Måske ville nogen forledes til at måle hver stang med en tommestok og sammenligne de tre målinger. Tommestokken skulle så være garanteret væsentlig mere nøjagtig end 6mm/3m, 0,2%

Det bliver naturligvis endnu tydeligere med længere stænger.

Jeg ved godt at PH ikke skal bruge stænger, så her er et forslag til en metode for at sikre at de tre ac-signaler's RMS værdier højst afviger 0,2% fra hinanden. Ét er i hvert fald sikkert, det koster ikke en bondegård.

Metode:

1. Du laver 3 x-tal oscillatorer med ca 3V peak og <-60 dB harmoniske. Amplitudestabilitet skal være væsentlig bedre end 0,2%.
2. Du laver en spændingsdeler af induktionsfrie modstande og justerer den til 0,999
3. Efterfølgende måles med oscilloskop mellem 1) et DC niveau lidt under ac-peak og 2) ac-peak via en diode (som jeg ikke kan se er specielt kritisk - jeg antager at diodespændingsfaldet er det samme på de tre frekvenser)
4. Mål på 100 kHz peak og 0,999 x peak og juster DC spændingen til 0,999 x peak værdien.
5. Mål på 2 MHz 0,999 x peak og juster ac signalet så 0,999 x peak er lig DC spændingen.
6. Mål på 8 MHz 0,999 x peak og juster ac signalet så 0,999 x peak er lig DC spændingen.

De harmoniske af de tre oscillatorer bidrager med under 0,1% til peak-værdierne af perfekte sinus'er og peak værdierne ligger under 0,1% fra den samme DC værdi og derfor mindre end 0,2% fra hinanden.

Re: Relative målinger - løsningsforslag

Jeg mener, at jeg flere gange i tråden har pointeret, at kravet netop var relative målinger, altså at de tre RMS-spændinger skulle være lige store +/- 0,2 %, men den absolutte værdi på ca. 3 volt ikke var så kritisk.

Poul-Erik: Dit løsningsforslag er ganske rigtigt 'relativt', men

1- du bør i det mindste sandsynliggøre, at din foreslåede diodeprobe har en flad frekvensgang, incl. strøkapacitet og -selvinduktion?

2- hvorfor bruge et oscilloskop til udelukkende at måle DC?

On a personal note: Jo, jeg husker godt OZ2NG Niels Gundestrup fra Polyteknisk Radiogruppe, EMI og senest iskerneboringerne - samt HF-voltmeretet fra OZ. Ret avanceret for sin tid.

Hilsen Sven
OZ7S, OZ1AWJ

Re: Re: Relative målinger - løsningsforslag

Jeg fik en ide mens jeg ventede på om der skulle blive skyfrit nok til at se stjerneskud den anden nat:

Den PIR sensor der sider i bevælgelses-/rum- føler, er følsom for IR stråling helt ud til omkring 10 mikrometer bølgelængde.

Hvis nu man tog et metalrør og monterede et BNC stik i den ene ende, hvorpå man lodder en 50 Ohm SMD modstand som terminering.

Frekvensgangen af dette arrangement burde være så flad som modstandens frekvensgang, dvs. helt uden problemer op imod en GHz.

I den anden ende af røret stikker man PIR føleren ind, så dens vindue kommer et par mm fra modstanden.

Burde output af PIR føleren så ikke være en meget præcis indikation af modstandens temperatur og dermed den effekt der afsættes i den ?

Ikke i absolutette termer, men således at for input effekten XmW, bliver output spændingen altid Y mV (forudsat temperaturen af alu-røret er konstant osv.)

I forhold til den klassiske termiske konverter berører sensoren ikke modstanden, det må da være en fordel...

Det skal ihvertfald prøves...

Poul-Henning

Re: Relative målinger - løsningsforslag

Poul-erik: Tror vi har forstået det med relative målinger :)
Hvis du er så heldig at have adgang til en funktionsgenerator, en diode, og et 2-kanal scope (så du kan måle på begge sider af dioden samtidigt), så synes jeg du skal prøve. Så får du også svaret på hvor stor fejlen bliver :)
Hvis du kommer bare i nærheden af at vise at du kan bestemme peak-niveauet på den måde op til 8 MHz, vil jeg meget gerne se et diagram - f. eks. af hvordan du praksis måler "mellem et DC-niveau (...) og ac-peak via en diode".

:)
Henrik

Re: Re: Relative målinger - løsningsforslag

Ja, jeg kan godt læse mellem linjerne, hvad du mener ;-) Men hvis det er forstået, hvorfor er der så ingen der anvender det?

Vi er enige om at en måling af hvert signal uanset ac, lys eller varme skal have en nøjagtighed på bedre end 0,2% og at man, hvis man kan fratrække en konstant værdi inden man måler, kan nøjes med en meget lavere nøjagtighed? Fratræk 98% og nøjes med 10% nøjagtighed.

Det synes jeg da er tankevækkende og nok til at forsøge et eller andet.

At fratrække en konstant værdi er vi nok også enige i er let at foretage. Men det er åbenbart et nærmest uløseligt problem at måle den positive peak-værdi af spændingen mellem denne konstante (offset) værdi og ac signalet, selv med en ringe nøjagtighed på fx. 10%? Det er godt nok ærgerligt.

"Hvis du er så heldig at have adgang til en funktionsgenerator, en diode, og et 2-kanal scope (så du kan måle på begge sider af dioden samtidigt), så synes jeg du skal prøve. Så får du også svaret på hvor stor fejlen bliver :)"

Hvor stor bliver den da? Du kunne jo indvi mig i det, i stedet for at antyde. Jeg går ud fra, at vi er her på sitet for at blive klogere eller for at hjælpe? Jeg ville i øvrigt hellere sammenligne den ubelastede oscillator udgang med signalet efter en hurtig diode kun belastet af oscilloskopproben. Hvor stor bliver fejlen dér?

"Jeg vil jeg meget gerne se et diagram - f. eks. af hvordan du praksis måler "mellem et DC-niveau (...) og ac-peak via en diode".

Jeg ved ikke, hvordan man inkluderer grafik eller attacher filer her. I praksis ville jeg lave oscillatorerne med batteridrift og med balanceret, lavimpedanset udgang med midtpunkt. Dette ville jeg principielt forbinde til minuspolen af et solidt afkoblet batteri og måle mellem batteriets pluspol og en hurtig diode forbundet til den ene side af den lavimpedansede udgang. Batteriet "justeres" så målesignalet (med kortsluttet diode) går mellem fx -5,25V og 0,75V.

Efter dioden, har man så et signal mellem ca. 0V og ca. 50 mV (målt i forhold til batteriets pluspol). Hvis det ikke er tilfældet, så må du gerne indvi mig i, hvordan signalet så ser ud målt med en perfekt probe og hvad der gør, at det er så frekvensafhængigt. Hvis vi har et 0-50 mV signal, er det målingen af dette, det er galt med.

Hvis de tre oscillatorer er lavet med 50 ohm udgangsimpedans (eller lavere), bliver der en målefejl på de tre frekvenser på grund af probens kapacitet (antaget 10pF) på ca. 2,5% (eller mindre), hvilket er langt bedre en nødvendigt.

Hvis man samtidig laver en 0,999 gange spændingsdeler med induktionsfrie modstande har man et mål for, hvor meget 0,1% svarer til på hver frekvens.

Man kan jo også "få" prober med meget lavere C, men så kommer det der med bondegården - ca. 10kkr for en 7 GHz passiv probe ;-)

Re: peak-detektering

Det er slet ikke så simpelt som først antaget, og det har PHK også opdaget.
Da det er en relativ måling mener jeg, som Poul-Erik, at en simpel diode peakdetektor må kunne komme meget tæt på, og den er så simpel, at det er værd at overveje.
I øvrigt skal du huske at tage dine generatorimpedanser i betragtning. Er de ens for de tre signaler? Og er belastningerne ens for de tre signaler ved brugen hhv. kalibreringen?
Jo mere jeg tænker over det, jo værre bliver det.
P.S. Kan du afsløre mere om formålet med disse tre signaler?

Re: Re: peak-detektering

P.S. Kan du afsløre mere om formålet med disse tre signaler?

Re: Re: Re: peak-detektering

Jeg tror ikke mine evner er til pædagogik ;-)
Ingen har i hvert fald reflekteret på det egentlige, og ganske simple i mine betragtninger.

Jeg skulle aldrig have brugt vendingen "relative målinger", den har villedt. At måle hele signalet som ac spænding eller lys eller varme og sammenligne resultaterne er jo også relative målinger. Men de kræver 0,2% eller bedre nøjagtighed.

Det jeg foreslår at gøre, er jo blot at måle de tre peak værdier fra en passende konstant værdi i stedet for at måle dem i forhold til 0V. Det er som at zoome ind på peak af de tre signaler.

Hvis man gør det kan man klare sig med en langt mindre nøjagtighed. Det er såmænd det hele.

Ja, det kræver at der laves tre gode, lavimpedansede oscillatorer. Men oscillatorerne kommer man nok ikke udenom under alle omstændigheder. Og så kan man jo lige så godt lave dem ordentligt :)

Re: Re: Re: Relative målinger - løsningsforslag

Den PIR sensor der sider i bevælgelses-/rum- føler, er følsom for IR stråling helt ud til omkring 10 mikrometer bølgelængde.

Re: Re: Re: Relative målinger - løsningsforslag

Men hvis det er forstået, hvorfor er der så ingen der anvender det?

At fratrække en konstant værdi er vi nok også enige i er let at foretage.

I praksis ville jeg lave oscillatorerne med batteridrift og med balanceret, lavimpedanset udgang med midtpunkt. Dette ville jeg principielt forbinde til minuspolen af et solidt afkoblet batteri og måle mellem batteriets pluspol og en hurtig diode forbundet til den ene side af den lavimpedansede udgang.(...)

Korrektion...

Nej - ikke når AC-signalet efter DC-forskydningen skal holde de 0.017 dB linearitet.

Re: Re: Re: Re: Relative målinger - løsningsforslag

Fordi det er nemt i (forsimplet) teori, men svært/umuligt i praksis.

Der er flere problemer her. Det største af dem er at du antager et diodespændingsfald på 0.7 V - men der går stort set ikke strøm i dioden, og den strøm der går er bestemt af kapaciteten i proben. (Proben har typisk 10 MOhm impedans, så den kan betragtes som rent kapacitiv allerede fra nogle få kHz). Du er altså meget langt væk fra den simple diodemodel, og strømmen i dioden vil mest være bestemt af parasit-fænomener. Du løber sikkert også ind i resonansfænomener, pga. spredninginduktion i komponenter og tilledninger - der er ikke noget til at dæmpe resonanserne, når impedansen er så høj. Husk at det "signal" du vil måle på har meget høje spektralkomponenter - jeg har i et tidligere indlæg nævnt eksemplet med at "klippe" til 100 mV peak; det giver ca. 9 ns. "pulsbredde". Det bliver værre med 50 mV... hvis ellers det kunne lade sig gøre ;)

Hvordan laver du forresten den balancerede udgang? Hvis det er med en transformator, er der endnu flere spredningsinduktanser :) Hvis det er en balanceret forstærker - så forstår jeg ikke hvorfor den skal være balanceret når du kun måler på den ene udgang?

og den strøm der går er bestemt af kapaciteten i proben. (Proben har typisk 10 MOhm impedans, så den kan betragtes som rent kapacitiv allerede fra nogle få kHz).

Husk at det "signal" du vil måle på har meget høje spektralkomponenter - jeg har i et tidligere indlæg nævnt eksemplet med at "klippe" til 100 mV peak; det giver ca. 9 ns. "pulsbredde". Det bliver værre med 50 mV... hvis ellers det kunne lade sig gøre ;)

Re: Re: Re: Re: Re: Relative målinger - løsningsforslag

Ja, jeg medgiver at forholdene i dioden er komplicerede. Hvilke parasit-fænomener er der tale om i fx 1N4244 som er hurtig og har lav kapacitet (0,8 pF ved 0V)? Man kan jo nøjes med en ca. 10% måling, er det ikke engang muligt?

Så nævner du spredningsinduktion i komponenter (hvilke?) og tilledninger.

Nu begynder jeg så at tvivle på seriøsiteten i debatten, for selvinduktionen i tilledningerne i en bare rimeligt konstrueret opstilling er altså negligibel på en så lav frekvens som 8 MHz.

I øvrigt, hvis strømmen i dioden er bestemt af probens kapacitet, kunne man så ikke kompensere ved 0,1 og 2 MHz ved at sætte kapacitet over proben?

Bemærkningen om spektralkomponenter forstår jeg ikke. Det er rigtigt at jeg foreslår at måle på relativt smalle "pulser", men hvad er problemet med det?

Du har ikke kommenteret mit forslag om at supplere med en induktionsfri, præcist udmålt 0,999 spændingsdeler over ac signalet.

Til slut vil jeg gerne spørge om du konkret har forsøgt den måling jeg taler om? Hvis du har forsøgt og opgivet, vil jeg nok indstille skydningen ;-)

Re: Re: Re: Re: Re: Re: Relative målinger - løsningsforslag

Jeg synes tråden var lang nok i forvejen :) Det springende punkt er om man måler "ens" ved de 3 frekvenser, og det kan jeg ikke se spændingsdeleren kan hjælpe til at afgøre.

$30 DAC som generator

Databladet for HP3458 Specificerer 15% tolerance for en AC maaling ved 8 MHz, saa det ville nok ikke vaere mit foretraakne instrument ved den frekvens. Der kan vaere rigtig langt fra 15% til 0.2%. Konnektor metoden paa HP3458 med banan kabler er nok heller ikke at foretraekke, bare 1 pF // 50 ohm (8MHz), vil give > 0.2 % fejl.

Generator metode::
Da maalet er at skabe 3 praecise signaler hvorfor saa ikke bruge den simple loesning. En hurtig DAC.

F. ex. har Analog Device en 800 MHz 16 bit DAC til $30 (AD9788), den har en indbygget sinus generator. Jeg tror den har en fin amplitude flatness fra DC til 8 MHz (2% af baandbredden), men det kraever nok lidt HF kendskab at laegge et print ud og holde 50 ohm hele vejen.

Maale metode::
Sub sampling vil nok vaere min foretrukne metode (bruges ogsaa internt i HP3458); men harmoniske og stoej fra signal kilden vil nok hobe sig op under fs/2. Saa kan man "blande" de 3 signaler ned til en konstant frekvens og bruge selvsamme HP3458 til at lave 3 relative maalinger, det kraever en buffer, sample/hold kredsloeb og en billig signal generator. Hvis kondensatoren i s/h belaster for meget kan man evt. bruge 5 ohm i stedet for 50 ohm source imp.

Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Relative målinger - løsningsforslag

Hvis 0,999 udtaget måles med den ikke-perfekte probe til fx 3 mV (under peak) på 100 kHz og 2 mV (under peak) på 8 MHz, så ville jeg tro at man kunne gange peak-værdien (i forhold til DC-offset) på 8 MHz med 1,5 og så sammenligne.

Mon ikke grundtonen (fx 8 MHz) er dominerende i det klippede signal. Husk vi taler ikke længere om 0,2% nøjagtighed.

Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Relative målinger - løsningsforslag

Hvor stor er ligheden, helt subjektivt, mellem en 8 MHz sinus, og så en "puls" på 10-20 ns bredde, som repeterer med 8 MHz (125 ns) ? Stor, ikke sandt? Så mon ikke de harmoniske spiller en vis rolle her...

FFT

Der er en meget fin FFT calculator på:
http://www.random-science-tool....htm
Jeg får et spændende spektrum ud af at give den de omtalte øverste 50 mV. Jeg skal nok se nærmere på FFT først, men så vidt jeg kan se er første harmoniske -21 (dB?) og de næste harmoniske -28, -35, -39 ... Men om det er korrekt og om det er dB skal lige tjekkes.

Men du skal have tak - havde det ikke været for dig, havde jeg nok ikke ledt efter den FFT calculator ;-) Jeg synes umiddelbart den ser spændende ud.
mvh/pe