Запис Детальніше

Аналіз частотних характеристик коригування адитивних зміщень у калібраторах напруги постійної струму

Електронний науковий архів Науково-технічної бібліотеки Національного університету "Львівська політехніка"

Переглянути архів Інформація
 
 
Поле Співвідношення
 
Title Аналіз частотних характеристик коригування адитивних зміщень у калібраторах напруги постійної струму
Analysis of frequency characteristics of correction of additive displacements in DC voltage calibrators
 
Creator Матвіїв, Роман
Яцук, Василь
Микийчук, Микола
Яцук, Юрій
Matviiv, Roman
Yatsuk, Vasiliy
Mykyichuk, Mykola
Yatsuk, Yuriy
 
Contributor Національний університет “Львівська політехніка”
 
Subject калібратор напруги постійного струму
комутаційне інвертування
активний фільтр
послаблення завад
адитивна складова похибки
DC voltage calibrator
inverting switching
active filter
noise weakening
error additive component
калибратор напряжения постоянного тока
коммутационное инвертирование
активный фильтр
подавление помех
аддитивная составляющая погрешности
621.317.727
 
Description Здійснено дослідження параметрів калібраторів напруги постійного струму з коригуванням адитивної
складової похибки методом подвійної інверсії та усередненням вихідного сигналу активними фільтрами
низької частоти. З урахуванням еквівалентної схеми операційних підсилювачів отримано аналітичні й
графічні залежності перехідних процесів вихідної напруги активних фільтрів низької частоти за різних
значеннь параметрів підсилювачів. Досліджено двокаскадний активний фільтр низьких частот за допомогою
комп’ютерного моделювання та отримано залежності значень коефіцієнта послаблення змінної складової
вихідної напруги активного фільтра низьких частот від частоти модуляції за різних значень опорів
прохідних резисторів.
It is known that in order to ensure the metrological reliability of measurement industrial means, operative control
of their metrological parameters in operating conditions and in real time is necessary to ensure metrological
measurement. For this purpose, it is expedient to use portable, many-bit coded-controlled measures of electrical
quantities, in particular DC voltage calibrators. Recently, the method of inverting switching is used to correct the error
additive component in the measuring instruments. As a result, the output signal of the DC voltage calibrator, in addition
to the constant, has a variable component of the frequency modulation (frequency of the clock generator).
Usually this component amplitude does not exceed the values of tens of millivolts, and for its weakening, use active low
frequencies filters (ALFF).
DC voltage calibrator with automatic additive errors correction by the method of measuring current inversion the
actually convert the alternating voltage, while they may cause specific errors due to the frequency dependence of the
transmission coefficients and the weakening of the operating amplifier (OA) common-mode component and the voltage
calibrator transmission coefficient. In order to minimize installation time of the reproducible voltage values, with the instantaneous changes to the code-guided divider control code, it is necessary to select the active filters correctly cutoff
frequency. In order to reduce the voltage component at the output
of the voltage calibrator, it is necessary to use filters passive or active.
At high transmission ratios and at low frequencies, the transmission filter characteristic
should be slightly dependent on the OA parameters. To check this assumption, we will consider the frequency
dependence of the OP transmission coefficient and establish the time dependence of the output voltage ALFF. The
results of mathematical modeling with the help of the software package Mathcad 2000 Professional are shown, which
show that in the field of low frequencies (1 kHz to 5 kHz) and with the qualities not higher 1/2 parameters of modern
OP practically do not affect the filter characteristics. In this case, the OA should have as wide a bandwidth as it is
covered by a differentiating feedback.
The presented graphs of transients show that broadband serial OA will not be saturated with pulsed input voltages, and
the output voltage setting time of the ALFF practically does not depend on the used OA parameter. Consequently, the
cutoff ALFF frequency, used in the correction path of the additive error component codon measures for a modern
element base, can reach the unit’s values of kilohertz.
To significantly reduce the ALFF setting time, choose the highest filter possible cutoff frequency and use a links
cascade combination, the relationship between the parameters of which elements are given by the coefficient α. It
should take into account the mutual bypass of the filter links. In the ALFF basis, filters suitable for microelectronic
execution with the dozens installation time of microseconds with an error can be implemented not exceeding 0.01%.
Two-stage ALLF was analyzed, to eliminate the saturation of OA, which used a negative feedback circuit on two-anode
stabilizers. Output resistance ALLF and its coefficient of weakening the variable component of the input signals is
determined by the passage resistors values of resistance. Therefore, two-stage ALLF a mathematical study of the
efficiency in the Electronic Workbench software environment has confirmed theoretical assumptions and provided
practical criteria for choosing the values of these resistors.
An analysis a DC voltage calibrator with the correction error additive components of the frequency properties by the
method of double switching inverting and the averaging of the output signal by the active low pass filter are carried out.
The two-stage active low-pass filter scheme for a DC voltage calibrator with automatic additive errors correction of
based on commutation inverting is provided, which provides the necessary weakening coefficient of the component
variable pulsations, whose amplitude is determined by the equivalent error additive component of the calibrator and
switching interferences with its minimal output resistance.
Theoretical analysis is conducted efficiency confirms of the active filters low frequency used in DC voltage calibrators
with the additive component error correction.
Проведено исследование параметров калибраторов напряжения постоянного тока с корректировкой
аддитивной составляющей погрешности методом двойной инверсии и усреднением выходного сигнала
активными фильтрами низкой частоты. С учетом эквивалентной схемы операционных усилителей
получены аналитические и графические зависимости переходных процессов выходного напряжения
активных фильтров низкой частоты при различных значениях параметров усилителей.
Проведено исследование двухкаскадного активного фильтра низких частот с помощью компьютерного
моделирования и получены зависимости значений коэффициента ослабления переменной составляющей
выходного напряжения активного фильтра низких частот от частоты модуляции при различных значениях
сопротивлений проходных резисторов.
 
Date 2018-11-14T08:53:46Z
2018-11-14T08:53:46Z
2017-03-28
2017-03-28
 
Type Article
 
Identifier Аналіз частотних характеристик коригування адитивних зміщень у калібраторах напруги постійної струму / Роман Матвіїв, Василь Яцук, Микола Микийчук, Юрій Яцук // Вимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник. — Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2017. — Том 78. — С. 3–9.
http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/42982
Analysis of frequency characteristics of correction of additive displacements in DC voltage calibrators / Roman Matviiv, Vasiliy Yatsuk, Mykola Mykyichuk, Yuriy Yatsuk // Vymiriuvalna tekhnika ta metrolohiia : mizhvidomchyi naukovo-tekhnichnyi zbirnyk. — Lviv : Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, 2017. — Vol 78. — P. 3–9.
 
Language uk
 
Relation Вимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник (78), 2017
http://en-us.fluke.com/products/
1. Mykyjchuk M., Yatsuk Yu., Ivakhiv O., Matviiv R. Voltage and Resistance Calibrators for Verification of Industrial Instrument Applications // Proceedings of Metrology Commission of Katowice branch of Polish Academy of Sciences. Series: Conferences No. 21. – XII Conference “Problems and Progress in Metrology’2016”, Szczyrk, 05–08 czerwca 2016 r. – P. 114–117.
2. Орнатский П. П. Теоретические основы информационно- измерительной техники. – 2-е изд., перераб. и доп. – К.: Вища школа, 1983. – 455 с.
3. Yatsuk V. О., Mykyjchuk M. M. Remote Errors Correction of Multi-Channel Cyber- Physical Measuring Systems // Advances of Cyber-Physical Systems (Досягнення у кібер-фізичних системах). – Lviv Polytechnic Publishing House, 2016. – No. 1. – Р. 16–21.
4. Smart Sensor Systems / edited by G. Mejer // John Wiley& Sons, Ltd, 2008.
5. Fluke Multifunction Calibration Tools, Fluke Inc., 2015. – http://en-us.fluke.com/products/ multifunction-calibrators/.
6. Data Acquisition Handbook, A Reference for DAQ and Analog & Digital Signal Conditioning, 3-rd Ed. // Measurement Computing Corporation, 2012.
7. Bakker A., Thiele K., Huijsing J. H. A CMOS nested-chopper instrumentation amplifier with 100-nV offset // IEEE Journal of Solid-State Circuits, 35,2000, pp. 1877–1883.
8. Матвіїв Р. Удосконалення струк- турних методів коригування адитивних похибок калібра- торів напруги постійного струму // Вимірювальна техніка та метрологія. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2016. – № 77. – С. 22–28.
9. Яцук В. О.,Матвіїв Р. О., Моделювання процесу автоматичного коригування похибок калібраторів напруги постійного струму // Вісник Нац. ун-ту “Львівської політехніка” “Комп’ютерні системи та мережі”. – Львів, 2016. –№ 857. – С. 119–125.
10. Методи підвищення точності вимірювань: підручник / В. О. Яцук, П. С. Малачівський // Львів: Бескид-біт, 2008. – 368 с.
11. Патент України 6362. Магазин опору – калібратор напруги / Є. І. Шморгун, Р. М. Огірко, Я. В. Пацарнюк // МПК:G01R 27/00, Опубліковано: 29.12.1994.
12. Das T. K.,Chakrabarti S. Design of a Tunable Active Low Pass Filter by CMOS OTA and a Comparative Study with NMOS OTA with Different Current Mirror Loads // International Journal of Electronics and Electrical Engineering. – 2015. – Vol. 3. –No. 5. – pp. 377–384.
13. Fujihiko Matsumoto, Syuzo Nishioka, Takeshi Ohbuchi, Tatsuya Fujii, Design of a symmetry-type floating impedance scaling circuits for a fully differential filter // Analog Integrated Circuits and Signal Processing. – 2015. – Vol. 85, Issue 2. – pp. 253–261.
14. Chen W.-K. Passive and active filters // John Wiley, 1986.
15. Villegas E. R., Casson A. J. and Corbishley P. A subhertz nanopower low-pass filter // IEEE Transactions on Circuits and Systems II. – 2011. – Vol. 58. – No. 6. – pp. 351–355.
1. Mykyjchuk M., Yatsuk Yu., Ivakhiv O., Matviiv R. Voltage and Resistance Calibrators for Verification of Industrial Instrument Applications, Proceedings of Metrology Commission of Katowice branch of Polish Academy of Sciences. Series: Conferences No. 21, XII Conference "Problems and Progress in Metrology’2016", Szczyrk, 05–08 czerwca 2016 r, P. 114–117.
2. Ornatskii P. P. Teoreticheskie osnovy informatsionno- izmeritelnoi tekhniki, 2-e izd., pererab. i dop, K., Vishcha shkola, 1983, 455 p.
3. Yatsuk V. O., Mykyjchuk M. M. Remote Errors Correction of Multi-Channel Cyber- Physical Measuring Systems, Advances of Cyber-Physical Systems (Dosiahnennia u kiber-fizychnykh systemakh), Lviv Polytechnic Publishing House, 2016, No. 1, R. 16–21.
4. Smart Sensor Systems, edited by G. Mejer, John Wiley& Sons, Ltd, 2008.
5. Fluke Multifunction Calibration Tools, Fluke Inc., 2015, http://en-us.fluke.com/products/ multifunction-calibrators/.
6. Data Acquisition Handbook, A Reference for DAQ and Analog & Digital Signal Conditioning, 3-rd Ed., Measurement Computing Corporation, 2012.
7. Bakker A., Thiele K., Huijsing J. H. A CMOS nested-chopper instrumentation amplifier with 100-nV offset, IEEE Journal of Solid-State Circuits, 35,2000, pp. 1877–1883.
8. Matviiv R. Udoskonalennia struk- turnykh metodiv koryhuvannia adytyvnykh pokhybok kalibra- toriv napruhy postiinoho strumu, Vymiriuvalna tekhnika ta metrolohiia, Lviv: Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, 2016, No 77, P. 22–28.
9. Yatsuk V. O.,Matviiv R. O., Modeliuvannia protsesu avtomatychnoho koryhuvannia pokhybok kalibratoriv napruhy postiinoho strumu, Visnyk Nats. un-tu "Lvivskoi politekhnika" "Kompiuterni systemy ta merezhi", Lviv, 2016. –No 857, P. 119–125.
10. Metody pidvyshchennia tochnosti vymiriuvan: pidruchnyk, V. O. Yatsuk, P. S. Malachivskyi, Lviv: Beskyd-bit, 2008, 368 p.
11. Patent Ukrainy 6362. Mahazyn oporu – kalibrator napruhy, Ye. I. Shmorhun, R. M. Ohirko, Ya. V. Patsarniuk, MPK:G01R 27/00, Opublikovano: 29.12.1994.
12. Das T. K.,Chakrabarti S. Design of a Tunable Active Low Pass Filter by CMOS OTA and a Comparative Study with NMOS OTA with Different Current Mirror Loads, International Journal of Electronics and Electrical Engineering, 2015, Vol. 3. –No. 5, pp. 377–384.
13. Fujihiko Matsumoto, Syuzo Nishioka, Takeshi Ohbuchi, Tatsuya Fujii, Design of a symmetry-type floating impedance scaling circuits for a fully differential filter, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 2015, Vol. 85, Issue 2, pp. 253–261.
14. Chen W.-K. Passive and active filters, John Wiley, 1986.
15. Villegas E. R., Casson A. J. and Corbishley P. A subhertz nanopower low-pass filter, IEEE Transactions on Circuits and Systems II, 2011, Vol. 58, No. 6, pp. 351–355.
 
Rights © Національний університет „Львівська політехніка“, 2017
© Матвіїв Роман, Яцук Василь, Микийчук Микола, Яцук Юрій, 2017
 
Format 3-9
7
application/pdf
image/png
 
Coverage Львів
 
Publisher Видавництво Львівської політехніки