е, хванал си баш най-големия бик в стадото, при това за двата рога

серийните номера на тия уреди рядко са повече от 3 цифри.

реално, ако не ти трябват тия кило-ампери и -волтове, има и по-достъпни решения, особено ако не искаш да съвместиш в един уред нано- и кило- ампери/волти.

И в двете схеми, така описани, има доста уловки. Примерно за първата - тези 30 Vp-p на изхода при 1 MHz гонят 200V/us slew rate. Класическите много тихи ОУ-та (AD797, LT1028, OP37) са далеч от това, а разни много бързи и нискошумящи (OPA2822, OPA820, LMH6629) обикновено искат по-ниско захранване и имат 1/f шум до килохерци. Погледни AD829 - учудващо добра комбинация от лента, slew rate и шум (1/f граница под 100 Hz), плюс достатъчно високи захранвания. ADA4898 също не е зле, но няма да изкара 30 Vp-p. Повече от тези - композитен Тези 30 Vp-p предполагам няма нужда да клатят нещо много тежко като терминиран 50-омов кабел или голям капацитет?

EDIT: след всичко изписано и сметнато видях, че е 100 mV с усилване 30 -> 3 Vp-p, т.е. не е толкова черен дявола. Чак от композитен усилвател няма нужда, ще стане с нещо стандартно.

За усилване на напрежение от шунт, при всички положения си ограничен от напреженовия шум (en) на усилвателя, който с малко зор и хватки се докарва леко под 1nV/sqrtHz приведено към входа. При честотна лента 1 MHz и услване 30, това е 1e-9*30*sqrt(1e6) = 30 микроволта RMS, без да се брои 1/f. Не знам дали това отговаря на дефиницията "без много шум", но значително по-добре от това няма как да стане с нормални средства. Ако полезният сигнал е 30 Vp-p синусоида (21.1 V RMS), това ти дава SNR = 20log(21.1/30e-6) = 117 dB - 19 бита и половина Реално някой и друг бит ще отиде и в нелинейните изкривявания, особено над десетина килохерца.

EDIT 2: Тук картинката се влошава - за 3 Vp-p сигнал (1.06 V RMS - горе съм изпуснал първо да го разделя на две) излиза 91 dB - към 15 бита.

Относно втората схема - малък сигнал, сравнително голямо стабилно усилване и стабилен офсет... отива към самонулиращ инструментален усилвател (ако не се изисква честотна лента). LTC2057, схемата долу на първата страница, няма нужда чак да е HV вариант чипа. Трябва обаче да се внимава за много неща от рода на паразитни термодвойки, температурни градиенти, въздушни течения, монтаж и т.н.


Бих станал доброволец да ти помагам не само с даване на акъли, но и с дялкане на прототипи и измервания. Така и така се занимавам с подобни неща, а и ми е интересно.

Значи, малко уточнения...

Целта по принцип е мерене на ток през шунт. Но особеното е, че токът е консумация при това обща консумация на различни по големина и честота консуматори. Нас ни интересува повече характерът на консумациите и откъде идват те, идеята е че дебъгваме процесерна системка дето щрака разни неизвестни нещица...
Би било добре да имаме точност на измерванията, но това не е основната цел. Пак казвам в общия случай мерим обща сума съставена от N неизвестни. Демек повече ни трябва резолюция и скорост, отколкото точност. Скорост ни трябва за да свалим детайлна картинка, а пък резолюцията ни трябва за да разпознаем отделните консуматори на общия фон.

С други думи мога да си позволя малко нелинейност и офсети, демек да жертвам точност. Даже и малко бял шум няма да е фатален (може да се ползва за овърсемплинг). Но като цяло шумът трябва е малко, защото въпреки липсата на точност резолюцията искам да остане височка.

Сега схемата - сигналът от шунта както казах трябва да се усили за да влезе в диапазона на АЦП-то. Това е първото стъпало и от него зависи колко бита ще се излязат. Желателно е сигнал/шум да е все едно като за 17-18-19 бита (колкото е казал Мечо Пух). За съжаление обаче нямам толкова добро АЦП, имам само 12-битови... Така че меря само с до 12 бита, като резултата се връща през ЦАП в напрежение близко до това дето съм измерил плюс известна грешка. Е те тая разлика мисля да усиля във втората схема и да измеря след това. Тъй като във втората схема усилвам поне две грешки, то трудно ще изстискам повече от 6-7 бита и то резолюция. Като точност надали ще добавя повече от 2 бита
Изобщо тая схема ако я мислиш като за нормално измерване няма особен смисъл... Но пак казвам че целта е резолюция само, така че по-скоро си я представи като двустъпален усилвател с голям коефициент и по средата с DAC смъквам DC съставката.
Т.е. представи си печка с консумация 1А и процесор дето се събужда от време на време и харчи 1мА. От една страна заради печката няма как да се ползва голямо усилване, щото изхода ще отиде в небесата. От друга страна пък +/- 1mA на фона на 1А се вижда след 10-я бит, демек почти няма да се види с 12-битово АЦП. Затова усилвам и в първата степен меря печката и я махам, доусилвам и меря пак. Второто измерване е с малко битове, ама благодарение на усилването преди това - тия битове са в детайлите....
Естествено това има смисъл само ако голямата консумация е с ниска честота, но при повечето процесорни системки дето управляват печки/двигатели обикновено е така.


Другото което забравих да уточня може би е, че предпочитам ниски захранващи напрежения. Затова се заглеждам по такива като OPA625, OPA320 както и повторители от сорта на OPA333/OPA334, OPA378, OPA188...
Бтв. имам и 4 операционни усилвателя в контролерчето дето се чудя за какво да ги ползвам. Те са с голям офсет - почти миливолт, шумнички естествено и само 8MHz. Май единствено стават за входно стъпало преди АЦП с не високо усилване. Лошото е, че в тоя режим меренето е само single ended. Но да кажем във втората степен мога да го гарантирам, щото с DAC мога да гарантирам определен знак на разликата/грешката и втората схема външно да я усили спрямо маса. От там може вече вътрешния ОУ да добави още едно усилване *2 или *4.
А по въпроса за товарите... първата схема на изхода си трябва да захрани само втората и един повторител за АЦП-то. Практически никакъв товар няма. Всъщност ако първата схема е с нисък импенданс ще мога да си спестя драйвера за АЦП-то, ама твърде рисковано а и няма много смисъл.... Втората схема на изхода има само мерене, но както казах не директно вързано АЦП а през вградения ОУ или външен драйвер. С една дума няма товари

миро,
в другата тема обясних, че няма как да получиш много битове бързо.
реалистично е да си мислиш за мегасемпъл на 16 бита.

това е, ако гониш динамика над 100dB. тогава си седиш кротко в (кило)херците и може и да чуеш подводница в тихия океан.
ако свалиш динамиката на 2 канала, може да вдигнеш битовете, но пак си остава трудна работа (вече си го усетил).

идеята ти за ЦАП-а е да направиш SAR АЦП или само да компенсираш дрейф или офсет?
по същество сигма-делта АЦП-тата са SAR с PWM ЦАП и компаратор. но са шумни, и реално губиш много битове само от този шум. реално се изкарват до 5.5 цифри, нагоре всичко е с интегриращи АЦП-та с всевъзможни хитринки. но всички са бааааавни. стария датрон примерно вадеше 24 бита след ... 50 секунди.

ниското напрежение (по вход) няма как да ти докара висока резолюция. по правило за над 20 бита, входа е от 10V нагоре.

за опора най-добре е да ползваш такава с малък шум и относително висока първоначална точност. LTZ1000 не ти трябва, той си е самостоятелна дисциплина сам по себе си. има само 2 чарка, с който можеш да го сравняваш - единия не се произвежда от 1967, другия за последно е бил в каталог 1978, но се прави от linear за fluke и никога не е бил достъпен за трети лица. не мисля, че ти трябва да навлизаш в дебрите на дълговременната стабилност на 'горещи' опори, още повече че повечто я постигат след поне 1000 часа наработка, а и трябва да имаш начин да я измериш. далеч по-лесно е да се калибрираш честичко, повярвай ми.

Не правя по-добро АЦП, напротив развалям го
Макар че на теория може да се сравни както със сигма делта, така и със SAR на практика не става. Примерно ако го сравняваш със сигна делта там ЦАП-а си e 1-bit не случайно. Слагайки 12-бит аз сговнявам линейности и всичко...

По същество имам шунт, усилвател първа степен и ADC, дотук мога да постигна 11 и нещо ENOB. Надявам се да ги постигна щото и усилвателя ми ще е много над тия изисквания, референса също. Така че дотук ще имам 11-бита, даже надявам се истински.
От тук нататък какво мога да подобря?
Овърсемплинг - жертва се скорост.... не искам!
Външно АЦП с повече битове - изкушавам се, ама по ред причини - не!

Няма какво да се подобро съществено в общия случай. Но тъй като приложението е специфично, т.е. изхождам че е много вероятно на входа да имам два типа сигнали - такива с голяма амплитуда и ниска честота и такива с малка амплитуда, но висока честота, та затова искам да имам и двете мерения.
За първия тип - вече обясних, че имам 11-бита гарантирани... За втория тип бих могъл да направя независима схема с high pass филтърче и по-голямо усилване. Но то донякъде е същото и с ЦАП-а, който де-факто ще отфилтрирва ниските честоти и остава само да си до-усиля сигнала...



Значи аз се изненадох като видях как HP/Кейсайт мерят от нано до няколко ампера с един и същ щунт.... Но не мога да се сравням с тях де. Освен това, за ниските тоци аз не мисля да ползвам шунт, там си е друга схема. Тук с тия две стъпала говорим за малка промяна, а не малка стойност. Те проблемите са сходни де, само уточнявам



Че ще се калибрира е ясно... Но поне гледам чаркулите да са малък дрифт, щото все пак говорим за уредче от порядъка на 20-30$, едва ли някой ще седне да си играе да го калибрира
Ех, няма да е 0.05ppm това е ясно, но мисля че 500ppm си е една добра цел, особено ако се постигне в приличен температурен диапазон и long term...

The Keysight CX3300 Series Device Current Waveform Analyser...

ми... малко екстремен токов скоп. вероятно е с цена 5-10К в зависимост от сондите.
обикновенни техники от (напреженови) скопове, но приложени към тоци.

14-бита high-speed, 16-бита high resolution. обаче (от спецификациите):

това колко бита е?

вътре вероятно е класически гигасемплер като за осцилоскоп, който само на хартия е 14 бита.
интересна е таблицата с обхватите

Абе Дедо, то е ясно че е с трикове... но както казах вече при меренето на консумация това не е проблем

Странно ми е решението да използват различни шунтове, но явно при тия скорости това е начинът.
Може би по-странно е, че никъде нямат точност и в това отношение сякаш се излагат... или пък аз се престаравам?

Тц, колкото и да го мисля, не може с такъв уред да не може да премериш един ток по-точно, отколкото с китайски мултецет за 5лв. Твърдо е излагация

Ако схващам постановката правилно - и "грубото" (първото усилвателно стъпало), и "финото" (разликата м/у изхода от първото стъпало и някакво ниво, генерирано от ЦАП) си искат цялата честотна лента. Т.е. "финото" не може да е просто някакъв самонулиращ усилвател, на който да не му мислиш дрейфа, а трябва да е бърз усилвател с отделен самонулиращ за DC стабилизиране - композитен като от AN-47 на Linear.

Второто измерване се получава малко шумничко - всичкият шум от първото стъпало (примерно 30 uV RMS) се усилва 200-300 пъти, при доста органичен обхват за полезния сигнал (нещо като 10 mV), т.е. само шума смъква битовете до около 8. Това е дори при идеално тих изход на ЦАП-а. Дрейфът става сложна функция на няколко величини - на пръв поглед предимно дрейфа на първото стъпало, усилен към 10000 пъти, т.е. и първото стъпало трябва да е стабилизирано.

Не знам, може би ще стане, обаче ми изглежда като много зор за малко добавена стойност. Може би има по-оптимален начин за разпарчатосване на динамиката. Във всеки случай, INA225 е неподходящ за описаната постановка - нито има достатъчно честотна лента, нито достатъчно малък дрейф, а шум има повече от нужното.

Относно тих референс - LT1027 е шампион. Особено с външен филтриращ кондензатор.

през цялото време се опитвам да ви обясня, че искате да направите гравицап, при това за $50.
и на мен би ми харесвало да си хвърча из софето или да се телепортирам, но по технологични причини се налага да пълзя по земята с дпжипа
разработката на подобен уред се измерва в десетки килограми кафе, торби със сол и куфари с пачки. и някой да те остави на мира за поне година при шанс за успех <10%

за подобни мерения аз ползвам TCP312 с усилвател TCPA300. постоянен ток до 5А, минимален 1мА, BW 20MHz. 1A/V изход върху 50 ома.
вижда се доста, но ми липсват тайм-стампите. или скопа трябва да е LXI клас В, или трябва да се направи с външен семплер.
по-скоро бих ви препоръчал да копаете в тази насока (външен токов сензор+усилвател и семплер), отколкото да се опитвате да мерите мегахерцови тоци с шунт. да се направи от нулата мерачка с Хол-сензор в контролирано магнитно поле не е невъзможно, но няма да стане между другата работа. пък и калибрацията ще изисква доста специфични уреди. със сигурност е по-евтино да се купи готова система.

Този вариант има логика, още повече ако се ползват готови (евал) платки, както писах в дигикей има много интересни 16/18-бит @1-2Msps...
Обмислял съм го, обаче предпочитам по-трудния вариант и съм нясно че така няма да постигна същите честоти, точности, шум и т.н.

Ето какво измъдрих последно...



Значи, видях че Кейсайт в оня аналайзер са сложили половин ом шунт на 1А... Според мен половин волт дроп граничи с безобразие, но може би се престаравам и затова реших да вдигна шунта от 10 на 50 милиома
Така че първото стъпало вече ще е само *10 и с OPA625 не би трябвало да има грижи. Притеснява ме само че е с бая големичък входен ток и не мога да преценя дали няма нужда от едно буферче, щото с буферчето ще оправя тоците ама пък ще вкарам шум та не знам дали няма да стане танту за кукуриго...
За второто стъпало си мисля gain от сорта на 30 с още един OPA625 и след това да ползвам вътрешния PGA (2/4/8/16) на проца. Както казах вътрешните ОУ-та са бая шумнички, но той и сигналът вече не е цвете...

Относно референса аз си мислех за REF2033 щото дава хем 3.3 хем 1.65... Очевидно LT1027 е много по-добър, ама пък не е с напрежението дето ми трябва. По-скоро друг ми е проблема - имам бая консумация от референса, което значи че даже и той да е тих и стабилен аз ще го разваля....
Хайде да кажем с нещо подобно мога да го подсиля:



Обаче не знам дали няма да е по-добра идея да поразпределя малко консуматорите че да не товаря референса много. Но за целта пък ще ми трябва чисто и стабилно захранване дето да е близко до референса... То не е една бела

Ако гониш минимален шум, инвертиращият усилвател не е оптимален. Шумът на R34 (1K) е 4 nV/sqrtHz, т.е. повече от собствения на усилвателя. Общо става 4.7 nV/sqrtHz. С неинвертиращ усилвател можеш да слезеш до en на усилвателя, с достатъчно малък резистор от инв. вход към "повдигнатата" маса. Примерно 10 ома има 10 пъти по-малко шум от 1 К.

Входните тоци верно са височки, в долния край на обхвата са проценти от измервания ток. В така нарисуваната схема лошото е, че токовете виждат различни външни съпротивления с разлика около 1К (по-точно 1К||9K), т.е. получава се миливолти офсет, и то на входа. Ако виждат едно и също отвън, значение ще има само разликата в тези токове (Ios), която е десетки до стотици nА. Може да се сложи изравняващ резистор, с цената на по-висок шум.



Да, като цяло не е добра идея да се товари референса. Има различни варианти за филтрирането, примерно с големи кондензатори като на предпоследната страница тук:
https://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/an17/an177.pdf
Няма проблем с товаренето при схема референс-филтър-(тих) ОУ-евентуално допълнителен филтър.

Не е зле и изходът на ЦАП-а да се филтрира. Не го знам какъв е, но не е изключено и той да добавя някакъв шум от буферно стъпало или от захранването.

Схемата уж е неинвертиращ... ше му сложа и съпротивленийца на плюса заради входните тоци, освен това ще ги намаля още. Аз вчера си играх с един noise calculator та и според него трябва да ги намаля. Обаче друго ме притеснява от това дето видях.. Значи за да преценя доколко има смисъл от второто стъпало смятам шума по цялото трасе спрямо 1LSB от първото мерене. При шунт 50 милиома получавам 64dB SNR @1MHz, долу-горе и аз очаквах нещо в тоя порядък. Но на изхода на първото стъпало остават под 20dB, което е твърде малко и обезсмисля втората степен с DAC-a.
Не знам къде бъркам, аз очаквах че поне на хартия трябва като почна от 64dB на входа да падна най-много до 30-40 на изхода, пък то казва 20. Хем пробвах с параметри на почти перфектен ОУ - няма, най-много до 20 и нещо, което пак е нищо
Нещата се оправят само ако смъкна честотната лента или вдигна шунта - това е ясно.

С две думи според тоя калкулатор излиза че при 1MHz bandwidth ако изкарам от първата степен 12 бита, от втората мога да изстискам още 2-3 бита максимум... На практика това би ме устроило, само че е само на хартия и то от калкулатор дето не взема предвид един куп проблеми от сорта на паразитни индуктивности на шунта, смущения от ефира и т.н. Демек на практика нещата ще са много по-зле... А и друго дето не го разбирам е, че коефициента на усилване влияе твърде малко. Това няма логика или аз бъркам нещо или калкулатора, но не ми се занимаваше...
Както и да е, ще взема предвид някои от нещата, не се отказвам

А за консумацията от референса, значи не знам къде го бях чел, но ми е останало в главата че тоя DAC не ползва референса. Сега гледам - уж го ползва, макар че в дейташита е специфициран спрямо захранването а не референса. Ще се опитам да се сетя къде и какво съм чел. Тия идиоти от ST са уникални в това отношение... правят някоя простотия и я описват само с едно изречение някъде си ей тъй между другото. Та пак ще преровя всичко и ако бачка по рефенс - ОК, референса ще си е референс. Ако не ще трябва да ползвам референса или нещо много близко за аналоговото захранване на проца. Да се надяваме че няма да се стигне до втория вариант, щото каквито и филтри да му слагам на изхода, ако през входа влиза шум....

ми да, аз какво дудня...

силно бих препоръчал изобщо да забравиш за вътрешните АЦП, ЦАП и усливатели. сложи си външни, с ясни праметри, при това имаш и голям избор.

на външен референс слагаш добър повторител и храниш всичко безгрижно. и работи с по-големи напрежения, поне 5V.

номера с ЦАП-а не беше ли да вадиш някаква постоянна величина?

Аз разбирам ако проблемът е практически, т.е. няма да се учудя ако от 64db SNR на входа на един усилвател/буфер на изхода получавам под 20db SNR.
Но нещо не мога да го асимилирам и да го приема като теоретично ограничение... Твърде голяма загуба е това като за "хартиен" усилвател, има нещо гнило...




Да, това е номерът. Обаче в получената разлика все пак ми се ще да остане малко повече полезен сигнал, а не само шум