EUgeneUS, пару лет назад я собирал кустарный АЧХ-метр из совсем старых деталей. Было нужно для одного измерения на ультразвуке. Фотография платы в прищепке - просто для общего представления. Обычная одноразовая поделка, от которой ничего не требовалось, кроме метрологической честности. Большинство деталей выпаяно из плат советской эпохи, остальное - из дармовых запасов.
Суть устройства - вверху на картинке сдвоенный операционный усилитель MCP602, который даёт на выходе полусумму входных напряжений (оба 0...5 В), и их разность, усиленную в 20 раз (на 26 дБ). Внизу на плате LM311 - для частотомера. Рабочие частоты 140-150 кГц, его хватает. Он к нашему вопросу не относится, и он упомянут только для того, чтобы не оставлять неясностей. Длинная микросхема в середине - это PIC16F873. Лежал без дела, а тут выпал шанс его приспособить. У него 10-битный АЦП, как почти у всех 8-разрядных игрушек. Схема, конечно, есть, но для такой поделки, полагаю, достаточно словесного описания.
Фокусы начались после сборки. Показания АЦП на постоянном токе "прыгали". Преобразование делалось при включенном ядре (без режима "краткого сна, чтобы не шуметь" - вы понимаете, о чём это). По прерыванию забирались очередные данные.
Кустарная плата удобна тем, что паяться можно куда угодно. Не нужно скоблить паяльную маску. И вот что обнаружилось (вдруг пригодится).
Источник постоянного входного напряжения для ОУ - раритетный "ртутный элемент насыщенный", с последним протоколом госповерки от 1995 года. Вероятно, поверка малость просрочена, но элемент даёт, в теории, 1,018636 В при 20 градусах Цельсия, а нынешние китайские тестеры показывают на нём 1,019 В. То есть, первая пара знаков после запятой всё ещё вполне надёжна.
Для пробы я припаивал конденсаторы с задней стороны платы на те площадки, через которые идёт питание на ножки микросхем и записывал показания АЦП (автоматически, конечно). По алгоритму, АЦП снимал показания 3 раза в секунду. По каждому случаю получалось около 1200-1500 отсчётов, по 20 минут реального времени. На время измерений всякие окна/форточки были закрыты, и я сам выходил из комнаты, чтобы устройство работало в полном одиночестве.
Я измерял дисперсию показаний на постоянном входном сигнале (постоянное напряжение от ртутного элемента). Горизонтальныя линия
на графике - это дисперсия от 0/1 в самом младшем разряде, от неё никуда не деться. Синий и красный столбики - это напрямую входные каналы, они не особо интересны. Последний, песчаного цвета, - это уже сигнал разности, усиленный в 20 раз и тоже поданный на АЦП.
Дроби по горизонтальной оси показывают номиналы конденсаторов, припаянных к ножкам питания ОУ и контроллера. Измерения неполные, но танталовый чип 47 мкФ непосредственно у ножек питания контроллера избавляет практически от всех проблем.
Странная дробь "PIC/MCP" выражает ёмкости конденсаторов в микрофарадах, подпаянных к контроллеру (числитель) и к операционному усилителю (знаменатель). Извините за сумбурность. Измерял для себя, а для личного употребления свои вольности себе прощаешь.
Конкретно по группам измерений, слева направо (копипаст из моего лабораторного журнала)
1) Исходная схема (PIC/MCP=0,1/0)
2) Добавлен КМ-6 0,47 мкФ (PIC/MCP=0,57/0)
3) Удалён КМ-6, добавлен танталовый 2,2 мкФ на PIC (PIC/MCP=2,3/0)
4) Добавлен KM-6 0,47 мкФ на ОУ (PIC/MCP=2,3/0,47)
5) Удалён КМ-6, установлены танталовые 1 мкФ на ОУ и 47 мкФ на PIC (PIC/MCP=47/1)
6) То же, повторная серия
А вот графики АЧХ магнитострикционного излучателя, полученные от этого устройства (когда оно уже не шумело):
Точки на крутом склоне идут через 3 герца, это я просто для себя добавлял. Устройство передаёт на компьютер текстовый файл с результатами измерений, а дальше там TikZ и
LaTeX решают. Шум на концах графиков - это вот он, шум всей системы, когда она излучает ультразвук на полной мощности. Мораль всей этой петиции - танталовый конденсатор 47,0 мкФ х 6,3 вольта, типоразмера "С", подпаянный к ножкам питания контроллера, решительно избавляет от приступов головной боли при преобразовании православного аналогового сигнала в новомодную цифровую форму.
Ну если конечно дошли, а не отвлеклись.
