Форум: Техническая поддержка

Добрый день!
Я попытался найти подходящую тему, но не нашёл, видимо вопрос совсем детский))

В рекомендациях по подключению модуля Е14-140-М настойчиво указано, что в режиме подключения «дифференциальный» AGND необходимо подключать к общему проводу измеряемой схемы (источников сигнала), возможно с  некоторым ограниченным Uсм.

В моём случае необходим многоканальный «дифференциальный» режим измерения, причём все точки подключения Х1, У1, Х2, У2, Х3, У3 и т.д. являются внутренними точками измеряемой схемы и не могут быть связаны между собой через подключение к AGND. Гарантируется, что потенциал любой из точек не превысит +/-10В относительно любой другой точки.

1.Возможна ли такая схема подключения? (В руководстве она явно не изображена)
2. Возможна ли работа части каналов в «дифференциальном режиме», а других – в режиме «с общей землёй относительно GND32» ?

Здравствуйте. В ответе использую полезные ссылки разделов FAQ и Терминология нашего сайта.
Обязательное требование подключения цепи общего провода совершенно не отменяет возможность дифференциального подключения к дифференциальному входу. В Вашем случае у схемы есть общий провод и точки Х1, У1, Х2, У2, Х3, У3, к которым можно подключаться как дифференциально, так и "с общей землёй". Причем, смешанный режим вполне возможен при соблюдении условий этой статьи FAQ. 
В случае  Е14-140-М: можете подключать цепи AGND и GND32 к общему проводу схемы и измерять дифференциально или "с общей землёй" напряжения на внутренних точках схемы, если они не превышают +-10V относительно общего провода.

Смотрите также примеры подключения.

Для более конкретного обсуждения Вы можете выложить свою схему измерений прямо сюда (или выслать на support@lcard.ru). При многоканальных измерениях в точках с разным потенциалом пользователю бывает сложно правильно назначить цепь общего провода. Бывают случаи, когда у источника сигнала  цепи общего провода вообще нет,  тогда эту цепь организуют искусственно   (например, как в п.2.3, 2.4, примеров подключения) для сохранения симметричности подключения.

Большое спасибо, в целом - понятно. Схему я выложить не могу, поскольку только приступил к её созданию и пытаюсь понять, как туда можно интегрировать Ваше оборудование. Функционально - это универсальный пульт для проверки приборов либо сборок (печатных плат), входящих в состав приборов 

Ещё один вопрос на эту тему.
В описании на модуль сказано:"В случае многоканального ввода сигналов приходится учитывать наличие входной ёмкости коммутаторов аналогового тракта порядка 100пФ"

Означает ли это, что при переключении, к примеру, с первого диф канала на второй напряжение первого канала, оставшееся на этой ёмкости приложится к выходным цепям(выходному сопротивлению) второго канала? Я к тому, что 100пФ - это весьма значительная ёмкость, и штатная работа измеряемой схемы может преобразиться до неузнаваемости  ))

Вы фактически описываете коммутационный эффект (перенос заряда коммутатора из одного канала в другой по порядку опроса каналов), который присутствует во всех АЦП с входным коммутатором каналов. Этот эффект упомянут в руководстве , п. 5.7
Более подробное описание этого эффекта см. в этой статье , п.2.3.2.3, стр.13.
В Ващей задаче (создание универсального стенда) будут полезны следующие ссылки:
http://www.lcard.ru/support/faq/cross_ch_eff_problem
http://www.lcard.ru/support/faq/adc_noise_problem
http://www.lcard.ru/support/faq/nc_inp_drift_adc
http://www.lcard.ru/support/faq/pc_gnd_connect
http://www.lcard.ru/support/faq/adc_and_sig_source
http://www.lcard.ru/support/faq/Imax_and_noise_problem

Замечу, что сам выбор АЦП с коммутатором каналов - это выбор семейства АЦП с низкой стоимостью на один канал измерения, но, при этом, предъявляются дополнительные требования (низкоомность) к источникам сигналов. Как альтернатива, применяйте АЦП без входного динамического коммутатора (LTR24-1, E20-10, LTR210) или с входным коммутатором, но в 1-канальном режиме сбора данных - этот вариант более универсален (и, возможно, больше подходит для задачи создания универсального измерительного стенда).

"Значительная" или "незначительная" - эти оценки имеют смысл только в контексте конкретной схемы измерения с известными количественными электрическими параметрами цепи измерения. Замечу, что теоретически про импеданс входов АЦП E14-140 в многоканальном режиме говорить не вполне корректно, поскольку во входной цепи присутствует динамический процесс перезаряда ёмкости, что не позволяет представить входную цепь в виде простой пассивной эквивалентной электрической схемы.  Об импедансе (или входной ёмкости) можно говорить только в установившемся режиме, когда переходный процесс перезаряда ёмкости коммутатора закончился.
Можете применить активные аналоговые повторители в каждом канале, чтобы обеспечить низкоомность в широкой полосе частот для входов АЦП E14-140, и чтобы исключить влияние коммутационного эффекта на цепь измерения.

В недавних разработках АЦП L-Card с коммутатором каналов (L-502, E-502) используются коммутаторы со значительно меньшей ёмкостью (единицы пФ), но у этих АЦП диапазон синфазного сигнала +-1 В при максимальном входном диапазоне противофазного полезного  сигнала  +-10V.

Ещё раз спасибо за консультацию, весьма полезные статьи

Начну с простого пульта для проверки потенциометрического датчика положения, там коммутационная помеха непринципиальна. Для универсального пульта видимо проще всего будет сделать линейку развязывающих усилителей, заодно с фильтрами по рабочей полосе частот.
Кстати ссылка
http://www.lcard.ru/distortions.pdf почему-то не хотела открываться вчера

Возьмите этот документ по этой ссылке http://lcard.ru/download/articles/distortions.pdf

получил, спасибо 

Мне кажется должно быть "Цикл (момент коммутации i канала - tзаряда/разряда Cin в УВХ - отключение входа/старт преобразования- tпреобразования) - момент коммутации i+1 канала составляет 2,5мкс"    т.е.   
tзаряда/разряда Cin в УВХ = 2,5мкс - tпреобразования ?
Или здесь применяется другой цикл преобразования, с передачей заряда Cin?

За период 2,5 мкс происходят следующие физические процессы:
1) В коммутаторе начинается процесс коммутации с i-того канала на (i+1) -ый.
2) Во входном аналоговом тракте (от источника сигнала до входа микросхемы АЦП) происходит переходный процесс установления сигнала (i+1) -го канала.
3)  В конце периода 2,5 мкс происходит срабатывание УВХ АЦП, что вызывает процесс оцифровки  (i+1)-го  отсчёта внутри микросхемы АЦП. 

Собственно, заряд ёмкости коммутатора инжектируется (коротким импульсом - по сравнению с периодом 2,5 мкс) во входную цепь в короткий момент срабатывания коммутатора. Это можно сравнить с ударным возбуждением внешней электрической  системы (типично: распределённый импеданс кабеля + импеданс источника сигнала). Приблизительно говоря, если время установления сигнала после ударного возбуждения этой электрической системы превышает 2,5 мкс, то УВХ АЦП защёлкнет не установившееся значение сигнала, что видится пользователем как "коммутационный эффект".

если не секрет, какая в Е14-140М применяется микросхема коммутатора?

Техподдержка не обсуждает внутренние технологические вопросы устройства изделий L-Card, см. http://www.lcard.ru/support/faq/tech_support
Но я смогу ответить Вам по любому электрическому параметру, относящемуся к входам-выходам  Е14-140М: точным значением (если оно известно) или оценочным расчётным значением.

Извините, я понимаю причину. просто иногда проще задать один вопрос и разобраться самому, чем грузить Вас десятками "уточняющих" вопросов

Я не против десятков уточняющих вопросов по техническим параметрам изделий Л Кард, но ведь после сотого вопроса может выясниться, что Вы неправильно (не оптимально) выбрали оборудование. Я бы Вам рекомендовал сначала подробно изложить свою задачу с подробным физическим смыслом и количественными характеристиками, что позволит  сначала понять, подойдёт ли E14-140(М) для этой задачи. Вообще, из разумного смысла:
Сначала - Этап выбора оборудования (возможно с альтернативными вариантами). Потом - Уточняющие вопросы по техданным этого оборудования. Если действовать наоборот, то отнимете больше времени у себя и у техподдержки.

Оборудование уже выбрано и закуплено, т.к. на госпредприятиях закупки делают не когда появляется задача, а когда есть деньги. Впрочем, это уводит в сторону от темы.
Я не принимал участия в выборе, но, на мой взгляд, оно вполне подходит для наших задач.
Собственно задач несколько.

Универсальный стенд - задача перспективная, не срочная, но сложная, поскольку требует проведения измерений в функционирующих приборах, где паразитные (обратные) связи могут привести к возбуждению или различным "эффектам". Поэтому интерес к входным цепям коммутатора.

Пульт для контроля производства и испытаний датчика - задача срочная, буквально - два месяца. Я решил, что уже купленный Е14-140М вполне подходит для её решения. Покупать что-то другое времени нет. Задача контроля датчика сводится к измерению сопротивлений двух потенциометров (примерно 200...400 Ом)при различных геометрических положениях подвижного контакта, контролю срабатывания концевых выключателей и контролю нескольких внутренних проводов.
Требования к скорости измерений невысоки (необходима оценка качества контактирования при перемещении подвижного контакта) , точность примерно полпроцента.
Питание измерителя предполагаю взять от цифровых выходов(?), схема измерения - простейшая:
ток на дополнительном резисторе дифференциальной парой, напряжение на трёх контактах потенциометра - относительно общего

По поводу обратных связей:
http://www.lcard.ru/lexicon/neg_feedback
http://www.lcard.ru/lexicon/pos_feedback
А какие конкретно параметры входных цепям коммутатора интересуют? Какая полоса частот исследуемых сигналов? Какой динамический диапазон исследуемых сигналов? Если фазовые соотношения (задержки) исследуете в разных точках системы с обратной связью, то программно потребуется учитывать постоянную коммутационную задержку по порядку опроса каналов. По поводу оценки степени влияния помехи от коммутатора на цепь измерения: приводите полную схему измерений. 

С E14-140М можно снять: 
+5 В, до 100 мА (с разъёма DIGITAL - не стабилизированное напряжение, непосредственно с USB),
±15 В, до 20 мА по каждой из цепей (если установлены джампера) - стабилизированные напряжения (с разъёма ANALOG)

Порядок задержек - десятки миллисекунд, сдвиги фаз измерять не нужно. В этом смысле порядок опроса не важен. Полосы сигналов - единицы-десятки Герц или вообще постоянные уровни.
Паразитная ОС может появиться если в порядке опроса выход какого-нибудь компаратора прибора будет предшествовать его же входу, но эта проблема легко решается просто порядком опроса или введением холостого опроса обнулённого канала. В крайнем случае - повторителями.
Динамический диапазон измерений - различение 5-8 мВ сигнала с макс. размахом 4-6В
Полную схему измерений не могу привести, контрольные точки ещё не определял. Мне сейчас важно понимать, чего можно ожидать от измерителя. Про диапазоны измерений, возможные схемы включения и управление в руководстве написано подробно, а о всяких помехах, нелинейностях и эффектах - не очень. Думаю, что на практике всё прояснится.
Кстати, в DAC различных микроконтроллеров переход при больших степенях 2, например 127-128, 255-256, 511-512,1023-1024 и т.д. обычно вызывает резкое возрастание нелинейности преобразования(скачок). В  случае Е14-140МD такое явление тоже наблюдается или не замечали?

По поводу питания для простого пульта - 20ма от +5В вполне достаточно

Данный ЦАП относится к семейству инструментальных. Метрологически, при производстве Е14-140МD и при поверке характеристики нелинейности этого ЦАП не контролируется. Но про этот ЦАП нам известны следующие технические характеристики:

• Монотонность характеристики - обеспечивается в пределах 16 бит.

• Максимальная интегральная нелинейность - не более +-0,1% от полной шкалы

• Максимальная дифференциальная нелинейность - не более +-0,5 от веса младшего разряда ЦАП.

• SFDR - порядка 72 дБ

Эти данные привожу на условиях "как есть". Не исключаю, что в изделии Е14-140МD могут быть в перспективе применены другие ЦАП с другими характеристиками нелинейности.
Если в задаче требуется значительно лучшие интегральные нелинейности и SPDR, то применяйте кусочно-линейную аппроксимацию в рамках собственной калибровочной функции на верхнем программном уровне. Процедуру такой калибровки каждого экземпляра Е14-140МD  рекомендую устроить с использованием 24-битного сигма-дельта АЦП, например, LTR24-1.

Без первого физически невозможно узнать второе. Можете смело считать, что это особенность всех АЦП с входным коммутатором каналов в многоканальном режиме, поскольку:
- Явление впрыска заряда от коммутации аналогового ключа физически существует всегда.
- Время установления сигнала после ударного впрыска заряда  у разных электрических цепей разное.
- Для некоторых электрических цепей вообще нет понятия времени установления начального значения, поскольку после ударного впрыска заряда они "запомнят" новое значение и не вернутся к начальному.
- RC цепи с большой постоянной времени (R*C значительно больше периода опроса каналов) не решают проблему, поскольку они накопят ошибку, вызванную впрыском заряда, на фоне информационного сигнала.
- Активные электрические схемы на основе полупроводников ещё сложнее могут реагировать на ударное воздействие.
- В длинных не согласованных линия может гулять волна длительное время.
- В резонансных цепях может возникнуть колебательные процессы, связанные с частотой опроса каналов.

Обновлён документ  http://lcard.ru/download/articles/distortions.pdf .

Спасибо, документ стал гораздо информативнее

Что касается схем, для контроля которых предназначен универсальный пульт, то вот типичный пример. kx-x - контрольные точки.  частота входного переменного напряжения от 40 до 100 кГц амплитуда - 5-10В

В одном приборе таких фрагментов от 4 до 12 плюс к этому контроль 4 напряжений питания, включая одно переменное, от 600 до 1000Гц и контроль силовых выходов напряжением 25...35В. Выходные напряжения гальванически развязаны через оптроны, но при контрольных проверках нули объединяются.

Вопросы по схеме:
- Тип компараторов или операционных услителей  X1, X2?
- Какую общую частоту опроса каналов (частоту АЦП) E14-140M будете использовать?
- Какая будет  частота сбора данных от одной контрольной точки?

X1 - 153УД601
Х2 - 521СА301

По контрольным точкам К1, К2, К3 одного килосемпла/с хватит за глаза
к4 - килогерца 4-5, может быть 10, но она одна такая на весь прибор

общая частота - 4фрагмента*3точки*1ксемпл + 1точка*10ксемпл = примерно 25 ксемплов/с

При подключении вхходов АЦА E14-140М к контрольным точкам K1-... этого тракта синхронного фазоваго детектора будут следущие эффекты:
1. RC-цепи С1-R6, C2-R7 будет копить напряжение ошибки от заряда переключения коммутатора E14-140М, поскольку постоянная их времени (1 мс) превышает период опроса.
2. Выход X1 (точка  K2-1) для коротких помеховых импульсов от коммутатора не является достаточно низкоомным, поскольку  153УД601 - относительно низкочастотный операционник. Как следствие, этот фактор тоже будет в какой-то степени влиять на работу X1.
3. Влияние на выход X2 c открытым коллектором предсказать по этой схеме нельзя, когда выходного тока у компаратора нет, поскольку неизвестен импеданс нагрузки этого выхода. Когда выходной ток есть, то можно считать, что влиять не будет.

по выходу компаратора(к3) - 2.2к , но там не страшно, там RC - ФНЧ ещё, триггер Шмитта, а вход за ним логический...
к1 и к2 - если будут проблемы - перед ними можно коммутировать обнуляющий холостой канал, но это "так себе" решение, 
частоту опроса по ним можно снизить раза в два.
к2 - самая проблемная точка в этой схеме...
лучше всего развязать эмиттерными повторителями - дёшево и сердито

Если чередовать с  опросом - "собственного  нуля", то это погасит межканальное прохождение  между высокоомными источниками сигналов, но это не уберёт впрыск заряда от коммутатора в Вашу схему.
Если выход операционного усилителя допускает нагрузку 1 кОм, тогда подключение такой нагрузки значительно уменьшит на него влияние с стороны коммутатора E14-140.
Возможно, что все эти влияния для Вашей задачи окажутся и незначительными, если этот тракт фазового детектора не является прецизионным.
Когда я пишу о влиянии, то я это соотношу с погрешностями +-0,05% самого E14-140.
Кстати, Ваш фазовый детектор будет иметь максимальную ошибку, когда его входная частота окажется кратной частоте коммутатора  E14-140 - возникнет эффект синхронного детектирования частоты коммутатора.