Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik True-RMS-Multimeter mit diskreter Wandlung


von F. P. (pl504)


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Gibt es eigentlich auch Digitalmultimeter, die nicht über einen analogen 
RMS-to-DC-Wandler verfügen, sondern die das diskret über einen DAC 
machen (Berechnung des Effektivwertes aus den Samples)?

In Preisklassen ab mittleren dreistelligen Beträgen sollte es doch 
möglich sein, entsprechend hochwertige Wandler zu verbauen. Oder ist das 
ungenauer im Vergleich mit der analogen Variante?

von Harald W. (wilhelms)


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F. P. schrieb:

> Gibt es eigentlich auch Digitalmultimeter, die nicht über einen analogen
> RMS-to-DC-Wandler verfügen, sondern die das diskret über einen DAC
> machen (Berechnung des Effektivwertes aus den Samples)?

Unter "diskret" versteht man in der Elektronik eher "zusammengesetzt
aus einzelnen Transistoren". Du meinst wohl eher: "Digital". Ich gehe
mal davon aus, das bei RMS-Wandlern, die deutlich genauer als 1% sind,
digitale Multiplikation die einzig mögliche Lösung ist. Wenn dann aber
auch "RMS" bei höheren Frequenzen gefordert wird, braucht man wirklich
schnelle Wandler. Dann könnte ein dreistelliger Euro-Betrag zu wenig
sein.
Gruss
Harald

von Andrew T. (marsufant)


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F. P. schrieb:
> die nicht über einen analogen
>
> RMS-to-DC-Wandler verfügen, sondern die das diskret über einen DAC
>
> machen (Berechnung des Effektivwertes aus den Samples)?

Klar,
das macht seit Jahren jedes "billige" RMS-DMM für 50 euro so.

Allerdings auf Kosten der Bandbreite und des Crestfaktors.. diese ist 
dann oft knapp bei einigen kHz. Wenn Dir dqas ausreicht: ok.
Wenn nicht:

ein HP3400 *) oder 3403 hat halt seinen Preis, schafft dafür 10, 20 bzw. 
100 MHz mit einem Crestfaktor von 10:1 und mehr.

*) da kannste das DC-DMM am rückwertigen Ausgang anstöpseln.

von Uwe S. (de0508)


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Hallo,

man kann auch ein RMS Messgerät mit diesem Wandler aufbauen.

AD8362:  50 Hz TO 3.8 GHz 65 dB TruPwr™ DETECTOR

http://www.analog.com/en/rfif-components/detectors/ad8362/products/product.html


Wir verwenden ihn zur RMS Messung von HF Signalen bis 500MHz.

Je nach Eingangsanpassung sind bestimmte Freqeunzbereich zu erschließen.

von Purzel H. (hacky)


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Das Problem mit den hohen Crest faktoren ist der dynamische Bereich. Ein 
ADC schafft das einfach nicht mehr. Bei einem digitalen Signal ist der 
Crest Faktor die Wurzel aus dem Puls- zu Repetitions-Zeit-Verhaeltnis. 
Um einen Crest Faktor von 10 zu erreichen muss man also ein Puls/Rep 
verhaeltnis von 1/100 nicht unterschreiten. Das bedeutet in eiem 
Hunderstel der Zeit kommt die 100 fache Leistung, macht die 10 Fache 
Spannung. Das sind dann die Reservebits, die der Wandler noch haben 
muss.

Hoehere Crestfaktoren bedingen eine andere Messmethode. zB die Thermisch 
Methode. Dabei wird ein Widerstand, zB ein koaxialer Draht erwaermt, und 
ein gleicher Referenz Draht wird mit DC erwaermt, sodass beide die selbe 
Temperatur haben. Bei dieser Methode ist der dunamische Bereich 
beschraenkt. Wenn man 30dB erreicht ist man schon gut. Dafuer kann man 
Puls/pausen Verhaeltnisse von 10^-5 noch gut verarbeiten.

von F. P. (pl504)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Unter "diskret" versteht man in der Elektronik eher "zusammengesetzt
> aus einzelnen Transistoren". Du meinst wohl eher: "Digital".
Nein, ich meinte schon diskret, allerdings in der Signalverarbeitung. ;) 
Also "digital", wenn Du so willst.

Andrew Taylor schrieb:
> Klar,
> das macht seit Jahren jedes "billige" RMS-DMM für 50 euro so.
Eben nicht, dort geschieht das analog mit diesen angesprochenen 
RMS-to-DC-Wandlern, wie auch das Beispiel von Uwe S..

Mit 10 Bits kommt man immerhin auf nen Crestfaktor von 32. Da sehe ich 
eher das Problem mit der Bandbreite. Wenn die Impulse zu schmal sind 
(d.h. zu hohe Frequenzanteile), werden die vom Aliasing-Filter 
geschluckt. Aber um solche extremen Signale geht es mir gar nicht.

von Anja (Gast)


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F. P. schrieb:
> In Preisklassen ab mittleren dreistelligen Beträgen

Eher 4-5 stellig:
das HP 3458A sampelt digital.

http://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1989-04.pdf

Gruß Anja

von F. P. (pl504)


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Danke, sowas hab ich gesucht. Der Preis wird aber weniger an der 
Technik, als eher an der derben Genauigkeit bei diesem Modell liegen. 
Würde man sich an "normalen" Handmultimetern orientieren, käme man 
sicher nicht so viel teurer. Was halt reinschlägt ist der ADC, aber 
dafür fällt zumindest der analoge RMS-Wandler und der interne 
"Gleichspannungs-ADC" weg.

von Ulrich (Gast)


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Den ADC für die Gleichspannung braucht man sowieso - es gibt halt nur 
sehr wenige DMM die nur Wechselspannung können, und keine 
Gleichspannung. Je nach Aufbau kann der "schnelle" ADC dann auch für die 
DC Messung genutzt werden. So schlecht muss es hinsichtlich Crestfaktor 
und Bandbreite auch nicht werden: auch bei den analogen Wandlern, 
zumindest den nicht thermischen, ist der dynamische Bereich und damit 
der Crestfaktor begrenzt. Vielfach ist das eine Frage der Abwägung 
zwischen Genauigkeit für eher kleine Werte und Crestfaktor - mit 
automatischer Bereichsumschaltung ließe sich da einiges machen. Die 
Hohen Frequenzen sind auch nicht so kritisch: klar muss der Teiler und 
Eingangsverstärker dafür geeignet sein, aber der AD-wandler muss nicht 
mal so schnell sein, es reicht wenn die S&H Stufe schnell genug ist. Der 
Witz ist, dass man für die RMS Wandlung keinen Anti Aliasing-filter 
braucht - so kann man auch die hohen Frequenzen noch per Unterabtastung 
erfassen.

Von LT gibt es überraschend genaue, RMS-DC Wandler - irgendwie wohl 
schon halb Digital, ähnlich einem Sigma-Delta Wandler.

SO schlimm sind die Kosten auch nicht. Schon relativ billige ICs wie 
ADE7753, die eigentlich für Digitale Stromzähler sind können die 
digitale RMS-wandlung mit guter Genauigkeit - einige der etwas bessere 
Leistungsmesser nutzen wohl derartige ICs. Auch 16 Bit AD Wandler für 
den Audiobereich sind auch nicht mehr so teuer.

von TruPo (Gast)


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Siebzehn und Fuenfzehn schrieb:
> Hoehere Crestfaktoren bedingen eine andere Messmethode. zB die Thermisch
> Methode.

Es gab (gibt?) mal ein IC das so gearbeitet hat, LT1088.
Einfaches IC mit Delta Sigma Wandler ist z. B. LTC1968, ist wohl in 
einigen Fluke verbaut.

von F. P. (pl504)


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Der LTC1968 ist ja echt mal interessant. :) Kostet nur nen 10er und 
schlägt so manch andere RMS-Konverter locker.

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