Ograniczenia cyfrowego przetwornika impedancji AD5933

W pracy podjęto próbę zbadania przydatności układu AD5933 do współpracy z czujnikami impedancyjnymi o charakterze pojemnościowym. Nakreślono główne ograniczenia przetwornika AD5933 wynikające z jego konstrukcji. Porównano wyniki pomiarów modułu impedancji dwójników równoległych RC otrzymane za pomocą układu AD5933 i miernika HP4284A. Wyniki badań wskazują, że błąd pomiaru modułu impedancji maleje wraz z zawężaniem przedziałów wartości mierzonych. Przy dopuszczalnym błędzie pomiaru sięgającym kilku procent, przetwornik AD5933 może być zastosowany w urządzeniu docelowym.

In the paper there is made an attempt to verify the suitability of using the AD5933 impedance converter with capacitive-type impedance sensors. For this reason the levels of measurement errors of an impedance varying in a wide range were determined. The structure (Fig. 1) and the principle of operation of the AD5933 converter are presented. There are described the main limitations resulting from its construction and the available current measurement in the AD5933 converter (without simultaneous measurement of voltage), which forces making the calibration measurement before the real measurement of an unknown impedance. The accuracy of the impedance modulus measurement of chosen parallel RC circuits by means of the AD5933 was examined by comparison with the results obtained with use of the precise HP4284A LRC meter. The values of resistance and capacitance in the exemplary circuits were selected in such a way that the resultant impedance modulus changed in the possibly wide range along with changes of the measurement frequency. The results of the tests made on three chosen RC circuits are presented in the text (Figs. 2 - 4). Fig. 5 shows the impedance modulus relative error. Based on the findings of the tests one can conclude that the impedance measurement error decreases as the ranges of the measured values become narrower. The AD5933 impedance converter can be used in a measuring system when assuming that the measurement error of a few percent is acceptable.