Небольшое пополнение в списке прецизионных приборов: В1-19


Как обычно, прибор достался не в лучшем состоянии. Пострадал от условий хранения:

Это соли от воды, которая на него текла.
И с умершими НЭ.

Плату от солей очистил сперва механическим способом (жесткой щеткой). А затем последовало 2 промывки в УЗ ванне по 30минут. Мойка проточной деионизированной водой и 8-и часовая сушка в термошкафу при температуре 75градусов.
После всех процедур, для предварительной проверки работоспособности прибора подключил к нему имеющийся у меня НЭ (впрочем тоже слегка подгулявший, его ЭДС 1.016В).
В диапазоне 0.1В выходные напряжения подстроить удалось. В диапазоне 1В - выходные напряжения занижены, даже в крайних положениях подстроечных резисторов. Занижены примерно на 0.002В.
Предполагаю, что это связанно с недостаточным напряжением на НЭ.
На линейность пока не проверял.

Как раз для умирающих НЭ там есть волшебная перемычка, которую надо поставить, хотя на схеме она показана как имеющаяся (на резисторе R3). Спасибо разработчикам за заботу о грядущих поколениях!)
А для проверки линейности 5,5-разрядного вольтметра будет недостаточно - В1-19 прибор другого класса.

Что уважаемые специалисты скажут по схеме ИОН ? Не могу найти оригинальную публикацию в литературе, с которой брали материал на сайт.

1. Не предусмотрено элементов частотной коррекции ОУ А2. Конденсатор 0,01-0,1 мкФ между инвертирующим входом и выходом.
2. Нет цепи запуска компенсационного стабилизатора на А2. Хотя бы резистор начального смещения 100 кОм между коллектором и эмиттером Q3.
3. Рассеиваемая мощность на регулирующем транзисторе Q3 зависит от тока нагрузки стабилизатора и входного напряжения. Колебания последних будут вызывать измерение теплового режима активного термостата и изменение выходного напряжения ИОН. Лучше использовать для Q3 внешний транзистор, не имеющий тепловой связи с Q4 и D1.
4. Потенциометр R8 лишает смысла борьбу за температурную и долговременную стабильность ИОН. R8 должен быть постоянным, и таким же стабильным, как и R9.
5. Включение Q4 вообще за гранью моего понимания. Получается, что сигнал с термодатчика входит в цепь ООС компенсационного стабилизатора. Т.о. если при использовании указанного в схеме Д818Е без термостата мы бы получили ТКН выходного напряжения в худшем случае 1 мВ/C. С учётом внедрения в ООС сигнала с транзистора Q4 мы получаем гарантированно 2 мВ/C. Так что имеет смысл разорвать связь R8 и Q4, и верхний по схеме вывод R8 подключить в выходу ИОН, а сам R8 заменить на постоянный резистор.
6. Д818Е - устаревший стабилитрон с большим рабочим током, саморазогревом и кучей других недостатков. Лучше его заменить хотя бы на что-то более высокого класса стабильности (2С190, 2С108) или вообще на интегральный ИОН, оставив из всей схемы только левую часть с термостатом.

Помимо вышеозвученного Михаилом, могу только добавить что я вообще не вижу смысла в этой схеме.
Зачем вообще термостабилизировать транзисторную сборку?
На ТКН ИОН влияет нагрев стабилитрона, его токозадающего резистора, и ОУ масштабирующего усилителя с его резисторами обратной связи.
Вот их и надо термостабилизировать.
А схему управления термостатом вынести наружу.

Так что данная схема бесполезна, а для понимания факторов влияющих на кратковременную и долгосрочную стабильность - вредна !
Имхо

Я почему-то подумал, что термостабилизируется не сборка, а стабилитрон.

Михаил, всё гораздо веселее.
Термостабилизируется кристалл в микросборке
А что происходит за бортом - то шерифа не .. волнует

Привет специалистам, подскажите, пожалуйста, как наиболее безболезненно произвести демонтаж LM. Выкусить, к сожалению, не вариант, ноги совсем короткие останутся, не воткнуть в разъем. Картинки для истории. Это древний HP E1410A.

А оловоотсос? Понятно что без VXI Mainframe(Но купить то моЖно) это просто плата, но ДЕРБАНИТЬ?
Да и б.у. LM купить без проблем!

Что по мне, так использовать модуль опорника целиком.
Детали приработались. Зачем расчленять? Только лишний стресс для ЛМки. Потом опять наработку ждать....

Вот и я про это!

Понял, вариантов нет. Аппарат и брал для дербана, по цене дербана, из-за крайне качественных разъемов под банан, в надежде на бонусы внутри Ну а опорник в K2000 без непосредственной перепайки притулю, колхоз получится конечно а то родной на нижнем крае. Тест не проходит, пока не прогреется.

Лет 10 назад(15?) знакомые мне мужики прикручивали через расширитель LPT порта модули VXI к компу. И если у меня ЧУДОМ осталась информация
на CD, выложу. Смутно помню, когда писал для 4.5 DMM, проблема была только с выбором предела или режима

Уважаемые,
в ценном сообщении, потерялись особо ценные картинки, ( хостинг сайт картинок не отвечает на момент 17 июля)
https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php ... 4#p3274744

Может у кого есть: "Принципиальная схема аналоговой части ИОН"

https://drive.google.com/folderview?id= ... 0-_jiwc0C1

Туточки

awesomnes! awesome!
Спасибо "serg-el" большое.
Появилась идея фигзнает что выйдет:
LM399 (to pin8)-> AD587 <- (to pin5) LP filter <- PWM arduino <- thermal sense, adjustment e.t.c.

10V выход с AD587 pin6

очередной девайс, 10В 1В 0.1В + 0-20В (пока нет)
Т.е. под пенопластом 2 LM399, выходит на шумодав ( это повторитель и 2 оранжевых кондера) и отдельно питание LM (оно не от 10В а отдельно фиг знает были мысли) затем 10В и через делители 1 и .1 Вольт.
т.к. резисторы не супер ... то пробовал термокомпенсировать, в пенопластовом ящике при прогреве +4ппм на +10С для 10 Вольт выхода.
Все это было капец ... ну например начальная идея подтянуть делители 1:10 доп. резисторам провалилось с треском, подаем 10.00000 получаем 1.000020, это точность делителя, 20 микровольт надо скомпенсировать, а добавив 10Монм в нижнее плечо делителя ( гдето 1.6К) все упрыгало на милливольт .... Поэтому компенсацию я прислюнявил к операционнику как смещение "0" решив что 20 микровольт не сильно скажется ... то-же на 0.1 В

Про доп хрень что я накошачил, транс нагрев LM не тянет т.е. там просадка напруги и вооще , выход на режим пару минут, кондеры фильтра 220мкф заряжаются через 20Конм, те на практике это несколько часов пока устаканятся микровольты (и фиг знает на сколько это помогает)
Защиты на кз нет, на случ подачу напруги на вход - нет, защиты от статики нет, (2 последних планируется прислюнявить через TVS diode )
Уобщем набрался еще немного опыта.

это делители:


0-20В нужен для генерации напряжения от 20мВ до 30В ( 10В + 20В) поэтому аналогово нужно крутить суперточно - пока думаю как )

Говорят, что на ошибках учатся. Пришёл мой черёд рассказать историю неуспеха

Не так давно на нашем форумном базаре выставлялась плата ИОН отечественной меры отношения напряжений. Сама по себе плата страшнее атомной войны и особого интереса не представляет, но на ней установлены 6 шт. волшебных стабилитронов 2С108С с гарантированной долговременной стабильностью. Кроме того, как подсказал наш уважаемый коллега strannik2039 , стабилитроны проходили предварительный отбор по амплитуде НЧ шума, не превышающего 2,5 мкВ п-п.
2С108С - лучший и одновременно самый дорогостоящий представитель широко известной 108-й серии термокомпенсированных стабилитронов. В текущем прайс-листе производителя АО "Оптрон" за 1 шт. просят 17 и 20,4 тыс. руб соответственно за обычную и ОСМ версии. Думаю не нужно объяснять, откуда берётся такая цена и с каким объёмом электротермотренировок, измерений, испытаний и пр. приходится сталкиваться каждому прибору. Но когда речь заходит о применении в конкретном изделии, зачастую этого становится недостаточно и возникает необходимость выбирать лучшие из лучших по одному или нескольким параметрам, а затем сортировать и сами готовые изделия. К примеру, так было с разработанными в начале 90-х гг портативными 4-х, 2-х и одноканальными мерами напряжения МН-1, МН-2 и МН-3 (ВНИИФТРИ, рук. В. М. Житняк): https://drive.google.com/open?id=1wOj5b ... uhad448Hm2
С виду похожая на старый радиоприёмник, одноканальная МН-3 внутри из себя тоже ничего интересного не представляет: блок аккумуляторов, сетевой БП, 2С108С в термостате (позднее 2С123Е), два фольговых делителя и два операционника.



Но догадайтесь, какую цену готов заплатить за МН-3 тот же вышеупомянутый завод "Оптрон" в 2018 году? Держитесь крепче 1,5 млн руб. Это в 2 раза больше цены Fluke 732B.



Т.о. мы приходим к банальной истине, что создание подобного рода эталонов - процесс в высшей степени трудоёмкий и наукоёмкий, а цена материалов и комплектующих в составе себестоимости изделий чрезвычайно мала.

Теперь, собственно, моя грустная история.
Во время отпуска я решил поэскизировать на тему разработки универсального калибратора на замену громоздкому Datron 4000A, а заодно и DVM-Cal. Начав как обычно с внутренних мер, рассмотрел несколько вариантов, среди которых групповая мера напряжения на стабилитронах, без термостатирования, но с активной термокомпенсацией. К слову, в Datron именно такая и используется: Методика калибровки мультиметров



Схема прототипа и топология печатной платы:



Как это выглядит "в железе":



На 2-х последних фотографиях - подставка-нагреватель с 132 шт. резисторов С5-5-1Вт, которая участвовала вместе с коробкой теплоизолятором в испытаниях на ТКН.
Количество стабилитронов в группе (10 шт.) выбрано из компромисса между статистическим эффектом от группирования и их тепловым режимом работы. При рабочем токе 7,5 мА и падении напряжения 6,4 В на одних только стабилитронах будет рассеиваться 0,5 Вт. Корпуса стабилитронов вставлены в отверстия изготовленной из алюминиевого сплава пластины-радиатора через пасту КПТ-8.
Поскольку снятие семейства кривых температурного ухода в зависимости от тока для каждого стабилитрона - занятие исключительно трудоёмкое и потребовало бы не одного месяца работы, я сделал допущение (как потом оказалось, роковое) о том, что при рабочем токе 7,5 мА ТКН стабилизации в узком диапазоне комнатных температур (с учётом саморазогрева) описывается линейной зависимостью. Это допущение основано на собственном опыте испытаний на ТКН стабилитронов типа 2С108К, где оценка достоверности параметров линейной регрессии по R^2 составляла от 0,96 до 0,99 в тех же условиях. Исходя из сделанного допущения номинальные значения сопротивления балластных резисторов R1-R10 подбирались индивидуально к каждому стабилитрону в зависимости от фактического напряжения стабилизации так, чтобы обеспечить рабочий ток 7,5 мА. Именно при этом токе нормированы характеристики VD1-VD10 производителем, в том числе ТКН, определяемый двухточечным методом по ГОСТ 18986.15-76. Паспортные значения ТКН по точкам -5 и +60 градусов Цельсия были взяты за основу при парном группировании стабилитронов при размещении на плате: приборы с близким по величине, но противоположным по знаку ТКН размещались рядом друг с другом. Результаты записывались в такую табличку:



Далее по схеме, падения напряжения на индивидуальных стабилитронах усреднялись с помощью резисторной матрицы RN1 и цепочки R11-R13, одновременно выполняющей функции нормирующего делителя до напряжения 6,400 В. Последнее необходимо в силу того, что эмпирическое распределение напряжения Uст стабилитронов 108-й серии несимметрично относительно установленного номинала и большая часть приборов имеет Uст > 6,4 В.



Вторая причина нормирования среднего напряжения группы - обеспечение постоянства режимов работы узла температурной компенсации (ТК) вне зависимости от используемых стабилитронов (например, в случае их замены). Узел ТК (обведён зелёным пунктиром) включает в себя буферный повторитель на ОУ DA1.1, цепочку из прямосмещённых диодов VD11, VD12, резисторов R14, R17, а так же делитель напряжения, формируемый R15 и одним из установленных резисторов R16, R18.
Диоды выполняют функцию датчика температуры и размещаются на той же пластине, что и стабилитроны. Сопротивления резисторов R14 и R17 рассчитываются так, чтобы при выходном напряжении меры 10 В потенциал в общей точке соединения диодов был близок к 6,4 В. Падение напряжения на переходах диодов VD11, VD12 имеет тесную корреляцию с температурой (-1,2...-3 мВ/К). Установка резистора R16 (R18) приводит к тому, что температурно-зависимое падение напряжения на диоде VD11 (VD12) алгебраически складывается с выходным напряжением буферного ОУ с коэффициентом ~ R15/R16 (R15/R18). Таким образом, выбирая соответствующий номинал R16 (R18) можно добиться линейной компенсации результирующего ТКН меры.
Масштабный усилитель и выходной каскад меры выполнены по ставшей традиционной схеме. Роль ООС ОУ DA1.2 по постоянному току выполняет точный фольговый делитель RN2. Он же формирует выходное напряжение меры 1 В. Диоды VD13-VD15 обеспечивают надёжную работу стабилизатора при малом входном напряжении +12 В и позволяют применить ОУ не rail-to-rail по выходу. R20, VT2 обеспечивают ограничение силы тока, потребляемого от канала +10 В в аварийных ситуациях.

Гладко было на бумаге, да забыли про овраги... или результаты испытаний.
Первое включение. Мера упакована в коробку, защищена от сквозняков. Выходное напряжение канала +10 В контролируется с помощью Solartron 7081 в режиме 7,5-разрядов (1 измерение за 3,2 сек):



Хотя по ТУ выход на рабочий (электрический) режим стабилитронов не менее 60 минут, ничего хорошего график не предвещает: телеграфный шум 1,5 ppm, существенная неравномерность графика даже по истечении часа.
Включаю медленный подогрев для оценки ТКН. Температура измеряется датчиком, закреплённым непосредственно на алюминиевой пластине со стабилитронами:



Зависимость U/T немонотонная, по знаку обратная той, что наблюдалась при холодном старте. Имеет короткий горизонтальный участок, переходящий с 48 градусов в прямую с угловым коэффициентом -1,1 ppm/C.
Последовательно перебирая стабилитроны и испытывая в течении 1 часа каждый, к концу дня нахожу тот, который привносил телеграфную составляющую шума. Меняю и испытываю заново. Подогрев включен после 1-го часа.



Уже веселее. Зависимость более гладкая, телеграфный шум исчез, хотя уход напряжения просто кошмарный.
Подбираю резистор 320 кОм в узле ТК так, чтобы частично скомпенсировать хотя бы начальный часовой участок:



Уход напряжения конечно уменьшился, но шум и краткосрочная стабильность - это что-то с чем-то Особенно непонятна причина возросшей амплитуды НЧ шумов. На графике нормированный график относительного измерения напряжения на выходе +6,4 В (т.е. до узла ТК) и на выходе +10 В:



Одно из 3-х: либо огромный токовый шум резистора R15 1 кОм, либо неисправен один из диодов термодатчика, либо добавленный резистор 320 кОм в петле ПОС ОУ привёл к самовозбуждению на ВЧ.
Проверкой этих гипотез решаю не заниматься. Вместо этого на испытательный стенд устанавливаю вторую плату ИОН - контрольный экземпляр:



Ситуация повторяется. График ТКН хотя и гладкий, но линейной зависимости не имеет, т.е. термокомпенсация в данном случае тоже бесполезна. Кроме того после 1-го часа видны подозрительные всплески, очень напоминающие телеграфную компоненту.



Выводы:
1. Использованные стабилитроны имеют существенный разброс как средней величины ТКН, так и его изменения в диапазоне температур. В такой ситуации применение бестермостатной схемы ИОН невозможно без: а) характеризации каждого стабилитрона, б) расчёта теплового режима группы, в) индивидуального выбора рабочего тока по критерию минимума ТКН (например, в МН-3 ТКН минимизировался до 1 ppm/C).
2. Даже при условии успешной реализации п.1 вызывает сомнение успешность линейной термокомпенсации остаточного ТКН ввиду нелинейной зависимости последнего от температуры.
3. Хотя 2С108 и др. стабилитроны имеют гарантированный производителем максимум размаха амплитуды напряжения НЧ шумов в полосе 0,01-1 Гц, это не гарантирует отсутствие у них телеграфной (взрывной) составляющей, определение которой выходит за рамки ГОСТ 18986.23-80:

Здравствуйте. Спасибо Михаил, как всегда интересно и познавательно.
Да, недавно мне досталась платка от меры отношения напряжения с 6 шт. 2С108С. Да культура сборки хромает. но это не главное, главное содержимое самой платы - 2С108С. Хотя после статьи, думаю всё же будет лучше оставить плату как есть. Как - никак стабилитроны подбирались в комплексе.

А в 2018 кому-то еще нужны 2С108С, кроме оборонки и спортивного интереса, когда есть LTZ1000?
LTZ1000 стоит 100 долларов, а 2С108С - 170 (это в "Электронике и связи", а от "Оптрона", судя по информации Mickle - на $100 больше)! При этом для достижения параметров одной LTZ1000 нужно штуки три-четыре 2С108. Не считая необходимости термостатирования стабилитронов, применения большего числа прецизионных резисторов и ОУ.

Я бы даже добавил, что на замену LTZ1000 нужны не просто штуки три-четыре любых 2С108, а отобранных после отбраковки особо шумящих экземпляров, в том числе с телеграфной компонентой. По моей пока ещё скромной статистике собственных измерений разброс приборов по этому параметру очень велик. 29% протестированных мной стабилитронов имеют в шумовой дорожке всплески, характерные для телеграфного шума. У 9,5% всплески настолько велики по амплитуде, что не позволили бы признать приборы годными при аттестации на класс, который им был в конечном итоге присвоен.