Методика калибровки мультиметров

[tiler]

Как ни странно, но "Интеграл" поставляет пластины с TL431 многим производителям в мире, они только режут и корпусируют. Есть ненулевой шанс встретить их под маркой любого бренда.

Что в этом странного?

[Леонид Иванович]

Странного - ничего. Просто факт.

[Arhammon56]

Имеется в виду делитель 2.5/1.25?
Вспоминая свои трудозатраты по подгонке ТК делителей в ИОНах, я вам по-хорошему завидую! Иногда казалось, что скорее получу плохой термометр, чем хороший делитель .
Интересно, температурным перепадам на 20С подвергался только образец, вольтметр имел постоянную температуру?

Всё целиком, измерял только выходное с делителя. Грелась и охлаждалась, естественно, только плата в коробке. Резисторы делителя наиотвратительнейшие, но из одной ленты. ТКС у них в районе 700. От термошока подобранные плечи делителя уехали на 30мВ. Будет обидно, если на наконец приехавших С5-61 (5 группы ТКС) делитель окажется хуже, чем на 6 китайских резисторах.

И не очень понятно, почему бы в качестве опоры для ОУ не использовать суммирующую точку (2.5 В)?

Да, пожалуй, изящнее использовать общую точку опоры. Но точности, при неточных резисторах и отсутствия теплоотвода при пайке(а еще и с привычкой рисовать "дорожки" припоем) это не прибавит. Здесь я пытался сделать акцент на количество.

Ну и до кучи , не считаете ли вы выходное сопротивление 110 кОм великоватым для сопротивления нагрузки 10 МОм? Быть может, свободный ОУ задействовать как повторитель и кардинально уменьшить сопротивления плеч делителя?

Не уверен что один плохой ОУ здесь поможет, мне кажется правильнее будет тут вернуть еще 14 резисторов из первоначального проекта. Ведь в общем-то всё и задумано как поставить всего много, с минимальными затратами на подбор.

[Леонид Иванович]

Какие все-таки смешные эти прецизионные схемы! Вот фильтр образцового напряжения из AN177 от Intersil:

[balmer]

Вот фильтр образцового напряжения из AN177 от Intersil

Подозрительная какаято схема. 10 pF последовательнос 2 КОм - зачем? Даже если предположить, что там 10 uF, все равно непонятно зачем. Почему там такие большие конденсаторы по 100 uF на входе ОУ?

Вот вариант, который показал Mickle http://www.ti.com/lit/pdf/sbva010 , он понятный. Видно где там борьба с высокочастотными шумами, а где с нестабильностью нагрузки.

[Леонид Иванович]

10 pF последовательнос 2 КОм - зачем? Даже если предположить, что там 10 uF, все равно непонятно зачем.

Это 10 мкФ. А резистор нужен для того, чтобы сохранялась устойчивость.

Почему там такие большие конденсаторы по 100 uF на входе ОУ?

Для фильтрации шума опорного источника.

Вот вариант, который показал Mickle, он понятный.

Зато не фильтрует низкочастотные шумы, которые у опорного источника самые сильные.

[El-Eng]

Какие все-таки смешные эти прецизионные схемы! Вот фильтр образцового напряжения...

Забавнее всего цепочка 16K-160K-100uF-100uF. Хорошее решение.

[balmer]

Это 10 мкФ. А резистор нужен для того, чтобы сохранялась устойчивость.

Почему у этого резистора такой большой номинал (2 КОм) ?

16K-160K-100uF-100uF

Расскажите, а зачем там 160K-100uF детальки?

[Mickle]

Можно рассматривать разные варианты фильтрации выходного напряжения ИОН, но стоит учитывать и то, что большинство мультиметров уже имеют интегратор в составе АЦП. Кроме того, от шума вида 1/f всё одно избавиться невозможно, а уменьшение частоты среза фильтра закономерно ведёт в увеличению номиналов R/C с одновременным возрастанием роли факторов второго порядка (утечки, наводки, нестабильности и пр.).

Возьмём для примера вышеприведенную схему из AN177. Сделаем допущение, что выбранные нами кондесаторы 100 мкФ имеют ток утечки 1 мкА при разности потенциалов на обкладках 5 В, и что ток прямо пропорционален последней. Тогда потенциал средней точки конденсаторов будет отличаться от выходного напряжения ИОН на 0,16 В, а падение напряжения на резисторе 16 кОм составит 0,5 мВ. Мало того, что 0,5 мВ сами по себе сводят на нет начальную точность указанного на схеме ИОН (0,01%), так в действительности эту величину предсказать будет затруднительно, т.к. ток утечки не есть величина постоянная и варьируется от разных факторов на порядки.

Другой пример заимствован из моего многострадального проекта 8,5-разрядного вольтметра. На вход опорного источника, который изначально подразумевался внешним по отношению к вольтметру, я водрузил НЧ фильтр Sallen-Key с частотой среза 2,8 Гц. Давайте прикинем, какой должен быть конденсатор фильтра C2 с точки зрения сопротивления утечек, чтобы падение напряжения на резисторах R1-R2 давало систематическую погрешность не более 1 ppm при номинальном напряжении ИОН 10 В? Ответ: 200 ГОм. Из перемерянной кучи плёночных конденсаторов лишь полипропиленовые имели 3..5-кратный запас по этому параметру, тогда, как лавсановые К73 только-только к нему подходили.

http://sim.okawa-denshi.jp/en/OPseikiLowkeisan.htm

[Леонид Иванович]

падение напряжения на резисторе 16 кОм составит 0,5 мВ

С плохими конденсаторами ничего хорошего не получится. Но можно взять получше. Это решение может помочь там, где конденсаторы немного не дотягивают по утечкам.

[El-Eng]

Расскажите, а зачем там 160K-100uF детальки?

Mickle уже практически все рассказал. Идея в том, чтобы при помощи резистора в 160К поднять напряжение средней точки последовательно соединенных конденсаторов как можно ближе к выходному напряжению источника, уменьшив таким образом напряжение на верхнем конденсаторе и соответственно его ток утечки. Этот ток протекает через резистор в 16К, падение напряжения на котором вносит ошибку в значение выходного напряжения источника.

[balmer]

Ок, уменьшили мы ток утечки на верхнем конденсаторе и?? На нижнем конденсаторе он меньше не стал. Будет точно так-же утекать через 160 КОм и нижний конденсатор. Т.е. если выбросить 1 конденсатор и резистор 160 КОм - будет практически тот-же ток утечки на землю. Тут предполагаю, что ток утечки меньше 1 мкА и на резисторе 160 КОм - будет не больше 10-20% падения напряжения.

[Mickle]

Ток через резистор 160 кОм нагружает только чип ИОН, выходное сопротивление которого мало. Так что нижний конденсатор свою работу делает

[TEKTRON]

... 200 ГОм. Из перемерянной кучи плёночных конденсаторов лишь полипропиленовые имели 3..5-кратный запас по этому параметру...

Эх, чем бы померить 200...600...1000 ГОм! Ни один из моих вольтметров такого не умеет - максимум возможного - 3 ГОм у 3457-го... Mickle, уважаемый, подЕлитесь технологией?

[Mickle]

Пожалуйста. Испытуемый объект включается в разрыв цепи между источником стабильного напряжения (калибратор Datron 4000A) и вольтметром HP 34401A. Входное сопротивление вольтметра устанавливается на 10 МОм. Таким образом, получается амперметр с чувствительностью 1 пА на пределе 10 В. Дальше, думаю, и так понятно. Учесть смещение нуля из-за собственного входного тока вольтметра (на моём HP он около 1 пА), установить PLC100 и в бой

[TEKTRON]

Mickle, спасибо!
Я схожим образом оценивал утечки кабелей с разным типом изоляции, но из-за того, что использовал режим >10 ГОм, об измерении речь не шла.

[balmer]

Ток через резистор 160 кОм нагружает только чип ИОН, выходное сопротивление которого мало.

Да. спасибо. Теперь понятно, в каком месте ошибался. Думал, что выходное сопротивление ИОН велико.

Теперь бы еще понять, почему там резистор 2 КОм последовательно с 10 uF в snubber network. Обычно в таких местах ставят резистор в интервале 5-100 Ом.

[Mickle]

Ответ на этот вопрос есть в datasheet'е на чип ИОН:

Noise in the 1KHz to 100KHz band can be further reduced using a 0.1µF capacitor on the output, but noise in the 1Hz to 100Hz band increases due to instability of the very low power amplifier with a 0.1µF capacitance load. For load capacitances above .001µF the noise reduction network shown in fig. 3 is recommended.

[Mickle]

Поделюсь результатами измерения среднесрочной стабильности последнего ИОН с термостатом:



Как видно из графика, приработка заняла первые 200 часов. Затем скорость дрейфа резко снизилась до такой величины, достоверное измерение которой возможно только при длительной наработке. Продолжать жечь электроэнергию не вижу смысла. Тем более, что я обнаружил второе последствие ошибочной переполюсовки несчастного LM399: дифференциальное сопротивление стало 60 Ом вместо 0,5-1 Ом. Это сводит на нет дальнейшее практическое использование поделки.

[TEKTRON]

...Это сводит на нет дальнейшее практическое использование поделки.

Ясненько . Спасибо. Свой погибший экземпляр прибью к полке перед глазами, чтобы не забывать ставить защиту от переполюсовки даже на макетные дела.