Development of specialized portable measurement tools for impedance spectroscopy is quite challenging and up-to-date technical task. Portable impedance analyzers are required to satisfy certain criteria among which the most important are the following: stability of metrological characteristics of measurement channel over a wide frequency range, high dynamics, fast frequency sweep and the probe signal with appropriate step as well as high resolution of impedance/admittance measurement results. Autobalancing circuits are widely used in impedance analyzers design. However, their applications is followed by some problems related to operation stability caused by global feedback loop. The aim of the paper is to study the stability of the active measurements converter based on autobalancing circuits as well as determining their operation limits. The article shows the place and role of active measuring converters immitance-voltage in the structure of the frequency analyzer. Formal models of active converters were used to analyses operational limits related to system stability. The main results of research can be summarized as following: – To determine operating frequency range of the autobalancing circuit can successfully convert impedance to voltage, following rule have been formulated. The upper limit of the frequency range should be taken at least ten times smaller than operational amplifier bandwidth. The lower limit is formally unlimited. – Circuit operational limits related to system stability depends on relation of operational amplifier bandwidth to closedloop knee frequency as well as relation of closed-loop knee frequency to operational circuit time constant (product of reference resistor to input capacitance). – The system is considered to be operating at normal conditions if relation of operational amplifier output resistance to reference resistance is equal or smaller then one. If the ratio excides this threshold, then measurement circuit will lose amplification properties at high frequency.
1. Імпедансна спектроскопія: навч. посіб. / І. І. Григорчак, Г. В. Понеділок. – Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2011. – 352 с. 2. Barsoukov E., Macdonald J. R. Impedance spectroscopy: theory, experiment and application. – N.Y.: Willey, 2005. – 595 p. 3. Lvovich V. F. Impedance spectroscopy. Application to Electrochemical and Dielectric Phenomena. – New Jersey: A John Wiley & Sons Inc., 2012. – 350 p. 4. Кнел- лер В. Ю., Боровских Л. П. Определение параметров многоэлементных двухполюсников. – М.: Энерго- атомиздат, 1986. – 144 с. 5. Хома Ю. В. Концепція побудови частотних аналізаторів імпедансу з по- кращеними метрологічними характеристиками // Електротехнічні та комп’ютерні системи. – 2012. – № 06(82). – С. 137–144. 6. Хома Ю. В. Переваги застосування DDS та DSP технологій для побудови засобів імпедансної спектроскопії // ІХ Міжнародна науково-технічна конференція “Методи і засоби вимірювання фізичних величин” “Температура 2012”: тези доповідей студентської секції “Кібер-фізичні системи в метрології”. – Львів, 25–28 вересня 2012 р. – С. 27–28. 7. Проблемно-орієнтовані засоби вимірю- вання імітансу. Теорія і практика: монографія / Хома В. В., Походило Є. В. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2013. – 264 с. 8. Хома Ю. В., Івах Р. М., Питель І. Д. Розроблення метрологічної моделі частотного аналізатора імпедансу прямої дії // Науковий вісник НЛТУ України: зб. наук.-техн. пр. – 2016. – Вип. 26.1. – С. 305–310. 9. Івах Р. М., Хо- ма Ю. В. Удосконалення математичних моделей вимірювальних перетворювачів на базі операційних підсилювачів // Науковий вісник НЛТУ України: зб. наук.-техн. пр. – 2016. – Вип. 26.7. – С. 336–342. 10. Достал И. Операционные усилители / пер. с англ. – М.: Мир, 1982. – 512 с.