Измерение напряжения на делителе с высокой точностью

[wzn]

Уважаемые Гуру! Я хочу вас спросить как бы мне построить некий передаточный блок (назовём его буферный повторитель) который будет не увеличивать напряжение, а уменьшая его в 10 и(или) 100раз без изменения порядка цифр напряжения, а всего лишь смещая запятую в результате получить стабильный выход на нагрузку от 300К до 10МOhm.

Имеется некий делитель резистивный общим сопротивлением 1..10MОм и некий источник для него с точностью 5..6 значащих цифр.
Нужно придумать некий чёрный ящик с входным сопротивлением 10‐¹³ Ом и выходом с точностью всё те же 5..6 значащих цифр. При этом, если на делителе входном не меняя общего сопротивления изменить точку для входа в этот чёрный ящик, то на выходе ящика порядок и значение исходных цифр должно остаться. Должна переместиться только запятая. Цель - поделить входное напряжение на 10 или 100.
Максимальное входное напряжение в чёрный ящик 1.00000V. Минимальное входное 0.00999V.

При входном 0.987650V на выходе 1/10 хочу иметь 0.098765. На выходе 1/100 соответственно
иметь 0.009876V.

При входном 0.187650V на выходе 1/10 хочу иметь 0.018765. На выходе 1/100 соответственно
иметь 0.001876V.

Вольтметр имеет сопротивление от 300K до 10M. Иногда сразу 2 вольтметра подключать нужно. Цыфры не должны меняться.

Посоветуйте на каком ОУ и какой схемой можно попытаться это реализовать? 25°С при измерении. Условия домашние. Допускаю инвертирование, но порядок цифр должен сохраниться.
Свои бредовые идеи запихал в PDF.
Не уверен, что смогу вложить. Работаю с телефона почти вслепую (очень мелко).

В наличии ОУ:
TL062CD
TL082CD
LM358D
MAX9943AUA
MAX4372H
MAX4376H
MCP6001UT-I/OT
MCP6001UT-E/OT
MCP6002-E/SN
MCP6142-I/SN
MCP6231UT-E/OT
MCP6232-E/SN
MCP6541T-E/OT
MCP6542-I/SN

Есть подходящие?

Вторая попытка вложить с компа (чужого).

Вложения

Эталон.pdf

Мои размышления

(865.78 KiB) Скачиваний: 39

[Ruth]

Судя по поставленной задаче, вам достаточно было бы взять логику и принцип работы входных узлов настольных вольтметров повышенного уровня точности, в которых входное сопротивление на нижних пределах измерения напряжения >10 GΩ. Такие вольтметры, в которых после входного делителя на пределах 10 В или 100 В стоит ОУ с низким входным током и низким дрейфом. На пределах 100 мВ и 1 В напряжение со входа поступает на узлы защиты, а потом сразу на этот ОУ с коммутацией режимов усиления. Ну и про циклы авто коррекции нуля не забываем, как и про необходимость хорошей помехозащищённости такой схемы.

[wzn]

Я использовал MCP6142-I/SN в схеме без инвертирования. Пока не удалось получить желаемое. Но и схема выполнена по рис.3 с листа 3. тоже не для моей задачи. Не получилось получить вход:выход 1:1. Увеличивает. К тому же он Non-unity. Если не ошибаюсь, это означает что усиление 1:1 это не его.

Сделав это устройство я смогу настраивать головки 200mV имея на входе точный эталон. Делитель надеюсь проверить в центре стандартизации измерений. Можно и не заморачиваться настроив сразу модуль 200mV, но хотелось бы проверять не только 50% и более от этих 200mV, но и используя источник, например 0,00234v проверить как головка работает на нижнем пределе, когда на экране головки менее 3 последних знаков остаётся. Например, если на экране 0.000024V на сколько это соответствует истине (вопрос линейности головки на нижнем крае диапазона).

[Прист]

wzn писал(а):

Я хочу вас спросить как бы мне построить некий передаточный блок (назовём его буферный повторитель) который будет не увеличивать напряжение, а уменьшая его в 10 и(или) 100раз без изменения порядка цифр напряжения, а всего лишь смещая запятую в результате получить стабильный выход

зачем вам активный делитель?
обычно используют пассивные
посмотрите как устроен делитель Кельвина-Варлея , например Fluke 752А или 720А
там интересное решение прецизионного деления 1:10 и 1:100, да и декадного деления тоже

[Martian]

https://www.youtube.com/watch?v=-UbRWArUYAY Делитель Кельвина-Варлея. Лекция. Рыбницкий филиал Приднестровского государственного университета им. Т. Г. Шевченко

[Прист]

Martian писал(а):

Делитель Кельвина-Варлея. Лекция. Рыбницкий филиал Приднестровского государственного университета им. Т. Г. Шевченко

препод бы еще рассказал как самокалибруется такой делитель с использованием мостовой схемы (для получения максимальной точности) и тогда уж точно это был бы полный рассказ

[Муркиз]

Что-то мне кажется, что автор хочет сконструировать делитель, функция которого полностью не должна зависить от сопротивления источника и нагрузки. То есть иметь нулевое проходное сопротивление делителя...

Пассивный делитель с такой задачей не справится... Да и для активного навскидку даже не скажу, по силам ли это аналоговой технике...

[Martian]

Делитель Кельвина-Варлея АКИП-7515 Цена (с НДС):5 691 574 Р
Фигасе! В лекции он не выглядел дорогим

[Прист]

Martian писал(а):

Делитель Кельвина-Варлея АКИП-7515 Цена (с НДС):5 691 574 Р
Фигасе! В лекции он не выглядел дорогим

Именно в этом используются совсем не дешёвые прецизионные резисторы, а там их сотни
примеру 1% резистор на 5000В стоит под 500 баксов
А в Акипе даже не 1%
Я думаю wzn может себе собрать и по проще, но на этом принципе

[Ruth]

Если думать об устройстве точного деления напряжения 1:10 и 1:100, то можно рассматривать схему Hamon Divider. Она будет несколько проще делителя Кельвина-Варлея.
Их отечественных это р35, например.

[Martian]

Прист, а, точно. Я упускаю из виду, что там же напряжения высокие...

[Mickle]

Даже лучшие ОУ имеют отнюдь не нулевые токи и напряжение смещения по входу, а так же конечный CMRR. Так что задача не имеет решения при указанных в 1-м посте требованиях и ресурсах.
Учитывая противоречия в ТЗ ("Сделав это устройство я смогу настраивать головки 200mV имея на входе точный эталон", "Вольтметр имеет сопротивление от 300K до 10M"), сдаётся мне, что ТС удовлетворит любой китайский калибратор процессов с али (https://aliexpress.ru/popular/process-calibrator.html).

[Прист]

Martian писал(а):

Прист, а, точно. Я упускаю из виду, что там же напряжения высокие...

вы упускаете что они прецизионные

[Martian]

Нет, это само собой разумеется. Было бы странно, что можно лепить другие