Làm thế nào để đạt được mẫu không trôi tương tự và giữ trong nhiều giờ?

Cái gọi là opamp "zero drift" này giảm xuống 0,001V / giây, ở nhiệt độ 85C với nắp 1 uF. Nếu tôi đọc thông số kỹ thuật chính xác, đó là 3,6V / giờ!

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lf398-n.pdf

Có phương pháp nào để lưu trữ V hiện tại thấp trong khoảng 5 giờ với độ trôi hoặc trôi trong độ phân giải mong muốn của tôi khoảng 250 ppm, hoặc tương đương 12 bit không?

"Dòng điện thấp" có nghĩa là thang đo mA hoặc uA.

Tốc độ mẫu là giữa một lần mỗi giây và một lần mỗi 5 giờ.

Thích ở lại trong miền tương tự, vì tôi muốn khám phá và mở rộng kiến ​​thức tương tự của mình.

Giải pháp nên thiết thực và sử dụng các thành phần phổ biến

Các giải pháp kỹ thuật số đều ổn, nhưng không có mã, do đó, những người không phải là lập trình viên có thể truy cập và không cần máy tính để thực hiện, vì vậy những người không sở hữu máy tính có thể truy cập được (chẳng hạn như thanh thiếu niên thiệt thòi về kinh tế mà tôi cố vấn) .

Không yêu cầu số phần cụ thể, chỉ là phương pháp cơ bản.

cập nhật:
Nhà sản xuất xác nhận rằng ước tính của tôi giảm xuống mỗi giờ là chính xác. Theo nhà sản xuất, droop bị ảnh hưởng phần lớn bởi dòng điện phân cực đầu vào của bộ khuếch đại đệm và bất kỳ rò rỉ nào có thể xảy ra thông qua công tắc - không chỉ rò rỉ tụ điện thông thường. https://e2e.ti.com/support/amplifier/precision_amplifier/f/14/p/641041/2365384#2365384

Chà, dường như có giải pháp, mặc dù đó là một chút vụ nổ từ quá khứ ...

Khảo sát các thiết bị bộ nhớ tương tự (từ năm 1962)

"Transpolarizer, một chất tương tự tĩnh điện của transfiuxor được biết đến rộng rãi hơn ..."

Đối với một giải pháp hiện đại hơn, một micro với ADC và DAC dường như là hướng đi. Ngoài ra, không giống như các giải pháp tương tự, nhiều khả năng ổn định với nhiệt độ, đây luôn là một phần thưởng tuyệt vời ...

Về mũ lớn: có một số vấn đề.

• Giá trị tụ điện phụ thuộc vào nhiệt độ, do đó với một lượng điện tích không đổi trong nắp của bạn, điện áp sẽ thay đổi theo nhiệt độ. Hiệu ứng sẽ rất nhỏ, hoặc rất lớn, tùy thuộc vào loại nắp.

• Rò rỉ tụ điện phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ (đối với điện phân)

• X7R là micro áp điện.

• Hấp thụ điện môi có nghĩa là bạn sạc nắp của bạn, sau đó ngắt kết nối nó, chờ một chút, và sau đó điện áp trên nó bây giờ đã khác! Và nó phụ thuộc vào điện áp đã có trước khi bạn sạc (hoặc xả nó). Ngoài ra, đối với các nắp lớn dành cho việc tách rời nguồn cung, hiệu ứng hoàn toàn vô hại, vì vậy không ai quan tâm đến nó, và do đó không có thông số kỹ thuật. Tôi không biết nếu nó phụ thuộc vào nhiệt độ và lão hóa nhưng không có lý do tại sao nó không. Bạn sẽ chỉ nhận được một thông số kỹ thuật hữu ích cho các mũ được dành cho các nhà tích hợp có độ chính xác cao và những thứ tương tự.

Tôi nhớ đo rò rỉ trên nắp Panasonic FR 6V3VV 6V3. Tôi sạc nó đến 5V trong vài phút, sau đó đo cứ sau vài phút. Điện áp sẽ giảm nhanh chóng do DA, sau đó nó ổn định ở khoảng 4V. Tôi để lại nắp trên kệ trong một tuần, và đo lại. Rò rỉ được tính toán trong các nanoamp, nhưng bạn phải giữ nó ở điện áp mục tiêu trong một thời gian (như ít nhất vài giờ nếu không phải vài ngày) để khắc phục sự hấp thụ điện môi ... vì vậy nó sẽ hoàn toàn vô dụng trong ứng dụng này .

Nhận một chiết áp cơ giới. Để lấy mẫu, sử dụng opamp để điều chỉnh chênh lệch về 0, để giữ không di chuyển nó. Độ chính xác có thể sẽ khá thấp, nhưng hey không trôi.

Với các thành phần tương tự tiêu chuẩn, câu trả lời cho điều này sẽ là không, không thực sự.

Tất nhiên, với các tụ điện đủ lớn hoặc các thành phần lưu trữ khác, bạn có thể duy trì mức trong một chênh lệch mong muốn trong một khoảng thời gian dài, nhưng sẽ luôn có một số mất mát theo thời gian. Hơn nữa, hành động trích xuất thông tin từ thiết bị lưu trữ sẽ loại bỏ năng lượng từ thiết bị đó.

Về mặt lý thuyết, với một vòng siêu dẫn, cách ly phù hợp với bất kỳ từ trường bên ngoài nào, bạn có thể thiết lập một dòng điện không xác định. Nhưng một lần nữa, đo lường rằng hiện tại sẽ liên quan đến việc loại bỏ năng lượng.

THÊM VÀO

Một cách khác có thể là "vĩnh viễn" từ hóa một số vật liệu hoặc chất khi có cảm biến hiệu ứng hội trường. Với vật liệu phù hợp, bạn có thể lưu trữ "cấp độ" đó trong một thời gian rất dài.

Nhưng, tất nhiên, nó sẽ rẻ hơn rất nhiều và dễ dàng hơn chỉ để làm điều đó bằng kỹ thuật số.

Tuy nhiên, bạn không cần một vi mô.

Sau đây là một mạch phát hiện và giữ đỉnh tương tự / kỹ thuật số lai.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Mạch sử dụng bộ theo dõi tín hiệu để xoay mức điện áp từ bộ đếm để phù hợp với điện áp trên tụ. Khi giá trị DAC được khớp, các điểm dừng đếm và điện áp đầu ra sẽ được duy trì miễn là bật nguồn hoặc cho đến khi tín hiệu XÓA được gửi. Bây giờ nắp chỉ cần giữ mức cực đại trong bao lâu, phải mất bộ đếm để tăng đến điện áp đó. Rõ ràng, độ chi tiết của đầu ra phụ thuộc vào số lượng bit trong bộ đếm / DAC.

Một mạch "Mẫu và Giữ" thực sự sẽ yêu cầu thêm đầu vào như được hiển thị bên dưới hoặc một số dạng so sánh cửa sổ để phát hiện khi bộ đếm nằm trong một bước của giá trị.

^{mô phỏng mạch này}

Nếu tốc độ xoay của bộ đếm / DAC nhanh hơn tốc độ xoay của tín hiệu gốc của bạn, bạn hoàn toàn không cần bộ lấy mẫu tương tự.

Mặc dù dễ dàng hơn nhiều trong kỹ thuật số, bạn chắc chắn có thể làm điều này tương tự với một số lựa chọn phần cẩn thận.

Về cơ bản, bạn cần ba thành phần hiệu suất cao:

• Một tụ điện rò rỉ thấp
• Một công tắc tương tự rò rỉ thấp
• Một op-amp hiện tại đầu vào thấp cho bộ đệm đầu ra của bạn

Hãy quên đi các tụ gốm thông thường nếu bạn dự định giữ hàng giờ. Đặt cược tốt nhất của bạn là một tụ điện màng polypropylen. Bob Pease đã viết một bài viết tuyệt vời về đặc tính tốc độ rò rỉ của chúng: Dù sao thì tất cả những thứ rò rỉ tụ điện này là gì? Đó là theo thứ tự millivolts mỗi ngày, có lẽ là đủ cho ứng dụng của bạn.

Việc chuyển đổi là một phần bỏ qua của điều này. Bạn sẽ thấy rằng ngay cả các công tắc tương tự trạng thái rắn tốt nhất cũng có rò rỉ trong phạm vi của một vài picoamp. Tốc độ rò rỉ 10 pA có nghĩa là đối với giới hạn 1uF, bạn sẽ thoát 180mV trong khoảng thời gian năm giờ. Điều này có thể hoặc không thể được chấp nhận với bạn. Nếu bạn cần phải làm tốt hơn, một giải pháp tốt hơn là rơle sậy, về cơ bản có rò rỉ không đáng kể do thực tế nó đặt một khoảng cách không khí giữa các tiếp điểm.

Về mặt opamp hiện tại đầu vào thấp, có khá nhiều tùy chọn có sẵn. Gần đây tôi đã sử dụng LMP7721 từ TI trên thiết kế có trở kháng cao. Nó có Ib tối đa là 20 fA ở nhiệt độ phòng và 900 fA ở 85 ° C.

Vì vậy, chúng ta có thể dễ dàng tưởng tượng ra một thiết kế kết hợp nắp polypropylen, rơle sậy và bộ đệm Ib thấp. Hãy tưởng tượng rằng chúng ta sử dụng:

• $4 \cdot 10^5$

• $10^{14} \Omega$

• Các opamp LMP7721 đã đề cập trước đó .

Với các thành phần trên ở nhiệt độ phòng, bạn sẽ có các đóng góp lỗi sau 5 giờ:

• Giảm 4,5% từ hằng số thời gian RC của nắp.
• Về cơ bản trôi không đáng kể từ rơle sậy
• Về cơ bản trôi không đáng kể từ bộ đệm.

Điều này là giả sử bạn có bố trí trở kháng thấp thích hợp (ví dụ: đã loại bỏ sellermask khỏi bảng, sử dụng vòng bảo vệ điều khiển).

Ngoài ra, giá trị RC cho nắp polypropylen là giá trị trường hợp xấu nhất: thế giới thực có lẽ tốt hơn. Sửa chữa: đó là một giá trị tiêu biểu. Tuy nhiên, như Pease tìm thấy trong bài viết được liên kết ở trên, nắp polypropylen sau khi ngâm có thể có hằng số thời gian theo thứ tự năm. Điều này do đó sẽ yêu cầu một số thử nghiệm và có thể binning.

Vì vậy, chắc chắn có thể thực hiện điều này trong tương tự, mặc dù có lẽ không thực tế khi phương án thay thế là số hóa đầu ra.

Tôi đã thấy điều này được thực hiện với rơle sậy, op-amp AD545 (hiện có loại tốt hơn) và tụ điện polypropylen lớn 100 volt. Nhà sản xuất bảng có thể thực hiện các vết cắt trên bảng hoạt động tốt hơn so với vòng bảo vệ một mình. Rơle KHÔNG phải là loại đúc epoxy mà là loại "khung mở". Các op-amp đã có thể, nhưng điều đó sẽ không thể xảy ra trong những ngày này.

Giàn khoan này đã ổn định trong nhiều ngày.

Giải pháp 1

Nếu bạn biết độ dốc rò rỉ của nắp của mình, bạn có thể liên tục "tắt" nắp theo các khoảng thời gian, để bù cho độ rủ xuống.

Tuy nhiên, độ dốc có khả năng là phi tuyến, do đó, lượng từ trên xuống sẽ là phi tuyến. Có thể số tiền có thể là một tỷ lệ phần trăm đơn giản của mức phí giới hạn, điều này sẽ đơn giản hóa mọi thứ.

Giải pháp 2

Nếu bạn có quyền truy cập vào cơ sở chế tạo chip, bạn có thể sao chép tế bào lưu trữ tương tự không biến đổi 3 bóng bán dẫn này với độ phân giải hiệu quả 14 bit, nó bao gồm điện tích được lưu trữ trên cổng nổi của bóng bán dẫn MOS, được viết bằng phương tiện điện tử nóng tiêm và xóa bằng đường hầm oxit cổng. Kích thước nhỏ và tiêu thụ điện năng thấp. "

https://pdfs.semanticscholar.org/ed68/f94ad3d4bfad1126e83d152e23e6e6e0e495.pdf

Hoặc kỹ thuật này, sử dụng EEPROM làm thiết bị lưu trữ tương tự:

https: //people.eecs.ber siêu.edu / ~ hu / PUBLICATION / He_ con / Hu_JNL / HIC_JNL_194.pdf

Giải pháp 3

Không tương tự, bạn có thể sử dụng chip ADC chuyên dụng thẳng đến chốt. Điều đó có thể tránh sử dụng MCU, giúp giữ cho giải pháp không có mã, theo OP.

Bạn có thể phải sử dụng các chip logic, đồng hồ hoặc bộ đếm rời rạc khác nhau để làm cho chốt hoạt động.

Ví dụ, con chip Maxim này được cho là hoạt động mà không cần MCU (không phải là chứng thực sản phẩm).

https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/1041

Đây là một ví dụ khác về việc sử dụng ADC mà không có MCU. Hệ thống này phức tạp hơn nhiều so với những gì OP cần. Ví dụ, với tư cách là máy ghi âm, yêu cầu lưu trữ và tốc độ mẫu vượt xa nhu cầu của OP.

http://ultimationee.blogspot.com/2011/09/digitally-recply-and-playing-back.html

Giải pháp 4

Bạn có thể sử dụng chiết áp kỹ thuật số rẻ tiền thường có sẵn. Chúng có sẵn với lưu trữ liên tục, và sử dụng đơn giản.

Tuy nhiên, độ phân giải của chúng không cao lắm, dao động từ 100 đến 256 bước. Bạn có thể sử dụng 5 trong chuỗi để đạt được độ phân giải 12 bit hiệu quả.

Có thể được điều khiển trực tiếp từ ADC trên đầu vào, tránh MCU. Vì vậy, về cơ bản, bạn sẽ sử dụng chúng như một chốt. Một chốt có thể dễ dàng hơn.

Liên kết này không nhằm mục đích chứng thực cho bất kỳ sản phẩm hoặc nhà phân phối nào

https://www.mouser.com/Mobile/Suctoructors/Digital-Potentiometer-ICs/_/N-4c498/