Методика калибровки мультиметров

[xDevs]

Может во время разработки не было ничего лучше. Или маркетологи более дорогие компоненты в BOM зарезали и сэкономили доллар
У меня разных ОУ есть уже, можно поэкспериментировать. Но для начала стоит собрать исходных данных, в плане замера собственного ИОН, земли , в качестве эталонных данных.

[Arhammon56]

Очень интересно, что у Щ31 внутри и как этот прибор ведёт себя в эксплуатации: какова кратковременная стабильность показаний (шум), тепловой дрейф, линейность. Может имеет смысл отдельную тему создать.

Возможно позже создам, а пока фото с первоначального осмотра:

[Mickle]

У меня просто нет слов И всё же с трудом верится, что 6 шт. Д814 - это основной ИОН прибора. В алюминиевом шасси рядом с кучей МРХ случайно не КС190?

[Arhammon56]

Увы снимал с телефона, маркировку диода или стабилитрона не разобрать. Надо будет еще раз заглянуть туда с фотоаппаратом. По информации, что я находил должен стоять 190 или 191.

[Tim_L]

У меня просто нет слов И всё же с трудом верится, что 6 шт. Д814 - это основной ИОН прибора. В алюминиевом шасси рядом с кучей МРХ случайно не КС190?

Михаил, повторюсь - ЗИПовские приборы "поверочного" направления пост.напряжения -поголовно имели однотипные ИОНы на Д814. Это и хвалёный П327 (линейность преобразования у него, конечно, ухххх... но там всё тот же Д814), это и компаратор Р3003 и его модификация (П327+Р3003=)Р3017. Там всё одно и то же. вплоть до того,что ставили одни и те же платы. Линейность отличная, а погрешность в несколько ппмов (заявленная в ТО) поддерживалась за счёт того,что каждый из вышеуказанных приборов нужно было раз в 4 часа (смотря сколько ппмов было достаточно - раз в 8часов) настраивать по термостатированному НЭ к.т не ниже 0,001, а перед этим -выставить ноль.
вольтметры серии Щ3 -того же высококлассного производителя. С тем же подходом к схемотехнике.... Да, там ставили и 2С191Ф кажется. Но не везде
И лишь в "экспортном варианте" подобных приборов могли быть установлены 2С108Р (да и то- так пишет ТО, как было в реальной жизни сказать трудно.)

[TEKTRON]

...пока фото с первоначального осмотра:

Эх, ностальжи, ностальжи... Как он похож на мой первый СОБСТВЕННЫЙ цифровой Р386, купленный дохлым перед отправкой на лом на 3-м курсе... 5 разрядов после запятой в то время (начало 80-х) - это было реально круто!
А какие там манганиновые печатные делители - красотища!

[Tim_L]

...пока фото с первоначального осмотра:

Эх, ностальжи, ностальжи... Как он похож на мой первый СОБСТВЕННЫЙ цифровой Р386, купленный дохлым перед отправкой на лом на 3-м курсе... 5 разрядов после запятой в то время (начало 80-х) - это было реально круто!
А какие там манганиновые печатные делители - красотища!

Он не просто похож. Р386/385 - это непосредственно "папа" Щ31го.

[TEKTRON]

Он не просто похож. Р386/385 - это непосредственно "папа" Щ31го.

Так я схемы на него тогда так и не нашёл, отремонтировал без них, а потом пришлось довольствоваться схемами именно от Щ31 (или Щ301, сейчас уже точно не помню, больше 30-ти лет прошло) ввиду их сильной схожести. Жаль, прибор был без пристёгнутого НЭ.

[w3w]

.... фото с первоначального осмотра:

Возьмусь прокомментировать фото (когда-то давно приходилось ремонтировать):
1.Вид на аналоговую часть. Платы слева на право:
-плата блока питания;
-плата логики интегратора;
-плата аналоговой части интегратора;
-плата ИОН;
-плата блока компенсации ("книжка");
-делитель обратной связи ИОН;
-усилитель;
-плата регулировочных резисторов;
-печатный резистор;
2. Плата ИОН -цЭ усилитель.
3. цЭ модулятор усилителя.
4. Термостат (содержимое):
- резистор контроля работы термостата используется в положении переключателя пределов "прогрев"
- резисторы делителей пределов 100 и 1000В.
- сверху стабилитрон ИОНа по перечню КС190Д

[Arhammon56]

Возьмусь прокомментировать фото (когда-то давно приходилось ремонтировать):

Очень удачно что есть человек с опытом ремонта данного аппарата, поскольку с моим есть проблемы.
В общем, создал под это дело отдельную тему http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=114472

[xDevs]

Тем временем на форумах Дейва народ уже обсуждает 34465/70A.

Изменения на уровне железа иллюстрирует хорошо анимация 34460A -> 34465A -> 34470A


34465A: LM399
34470A: LTZ1000A, 15k / 1k делитель, фотографии ИОН

Для ACAL похоже используется пленочный резистор VH102ZT 10K000 1%. Линк на форум.

[Tim_L]

ничего себе, как они платку с LTZ перевоплотили

[TEKTRON]

Ага, термонагруженные участки отделены таки пропилами, и пятачок под ЛТЗ тоже окружён вырезами. К чему и призывали уважаемые Lymex Zhang, Mickle и фирма Datron. Тепловых якорей, правда, пока не наблюдается, но возможно, в будущих вариациях увидим и их. Это радует. Значит, названные товарищи указали нам верный путь, за что им искреннее человеческое СПАСИБО!
А уж как убеждённо доказывали некоторые мэтры на родственном форуме http://www.eevblog.com/forum/projects/ultra-precision-reference-ltz1000/ абсолютную бесполезность этих самых вырезов, даже инфрафото выкладывали, тонкую психологическую базу подводили (типа, пропилы остались от предыдущих вариантов платы, а новое поколение инженеров тупо скопировало это решение, не осознавая его смысла), а вот поди ж ты... Инженеров HP/Agilent/Keysight сложно заподозрить в бездумном копировании решений предшественников - предыдущие опоры в их фирме были вовсе без пропилов - как для ЛТЗ1000А, так и для ЛМх99.

[xDevs]

Вырезы вырезами, а заявленные спецификации прежние 8ppm/y и LTZ жарится высокой температурой
И резисторы непонятные, но на вишаевскую фольгу не похожи. Посмотрим что Keithley сделала в новом 7510, который еще на 1к дороже 34470А.

[Mickle]

Ага, термонагруженные участки отделены таки пропилами, и пятачок под ЛТЗ тоже окружён вырезами. К чему и призывали уважаемые Lymex Zhang, Mickle и фирма Datron.

Не, я уже так не думаю Конечно тепловой режим нужно учитывать, но все эти "свастики", якори и т.п. - не более, чем излишество. Особенно для ИОН, который не предполагает питание от батарей.
Без малого 4 года я наблюдал за кросс-корреляцией выходного напряжения 4 плат, 2 из которых были спроектированы с учётом выравнивания интенсивностей тепловых стоков и теплоизоляции, а 2 других - просто размером со спичечный коробок без всяких премудростей. Никаких статистически значимых различий в стабильности за это время я не выявил. Конечно же выборка нерепрезентативна, но для себя я выводы сделал.

Сейчас, если бы мне понадобилось сделать ещё один ИОН, я без всяких сомнений взял бы типовую схему из даташита, даже не смотря на то, что она, дескать, не обоснована и её бездумно копируют производители оборудования. Да копируют. Единственный, кто не стал это делать - так это Datron в своих унифицированных модулях ИОН, где и вырезы, и кольца, и схема нетиповая - всё в одном флаконе. Зачем? Да потому, что так реализован системный подход к проектированию приборов с предельными ТТХ. К примеру, сами по себе эти "свастики" на плате мало что бы дали для повышения долгосрочной стабильности или для снижения влияния реактивных напряжений в конструкции, но в сочетании с другими мерами (как-то PWM управление нагревателем, PWM конвертер 7-10 и пр.) - обеспечивают заявленные 3 ppm/год, или в случае модели 4910/11 - 1,5 ppm/год. Впрочем, указанные ppm вовсе не гарантированы конструктивно. Как недавно выяснилось из документов Datron, все эти модули "specially conditioned". Сколько лет они "conditioned" - пока остаётся без ответа.
Соглашусь с тем, что некоторые данные из даташита LTZ1000 сомнительны или не вполне достоверны. К примеру, коэффициенты аттенюации, которые показывают как изменится выходное напряжение ИОН при изменении сопротивления какого-либо резисторов обвязки. 4 года назад я нашёл и перепостил результаты, полученные уважаемым Lymex Zhang, из которых следует, что фактически требования к резисторам обвязки LTZ1000 менее строги, чем это следует из даташита. Не так давно я давал ссылку на огромную статью с матмоделью и результатами расчёта для LTZ, где были получены аналогичные результаты. Но вот смотрю, на eevblog страницы с 70-й вновь начинается эпопея: а не перемерять ли нам характеристики LTZ, а не сделать ли LTSpice модельку, а смотрите - в даташите-то неправильно написаны коэффициенты, и ещё резистор последовательно со стабилитроном снижает общий ТКН и т.д., и т.п. Видимо есть такая международная забава - каждый год LTZ1000 исследовать. Может и правда через сотню-другую страниц найдётся что-то стоящее.

[TEKTRON]

Mickle, а зачем тогда, по вашему мнению, пропилы вокруг ЛТЗ вдруг стали делать Keysight'овцы? На какой эффект они рассчитывали?

[xDevs]

Справедливости ради, стоит отметить что иногда дельные вещи попадаются и на eevblog . В конце-концов все зависит от цели поставленной при постройке ИОН.
Кому-то важен сам процесс ради процесса, кто-то пытается выпилить последний ppm, а кто-то просто ИОН для АЦП/ЦАПа собрал по типовой схеме.
Для себя тоже решил не делать никаких слотов, достаточно выровнять медь по плате и все хозяйство хорошо изолировать от воздушных потоков.
К тому же типовая схема из даташита уже проверена десятилетиями в промышленных приборах (причем это не только мультиметры и стандарты, спектроанализатор WG SNA23/SNA33, страница 227 тоже имеет LTZ к примеру). А изобретать что-то свое может и принесет выгоду, но никто гарантий не даст что все будет работать также через год, через 5 лет.

Товарищи из K скорее исходили из принципа системного подхода, и метода кашу медом не испортишь. Да и резисторы SMD, они могут быть более чувствительны к деформации платы из-за
температурного сжатия-расширения.

[Mickle]

Mickle, а зачем тогда, по вашему мнению, пропилы вокруг ЛТЗ вдруг стали делать Keysight'овцы?

Судя по долгосрочной стабильности 18 ppm/год, явно не для улучшения режима работы LTZ. Однако стоит посмотреть на аналогичную плату Advantest 6581. Пазы в этой плате расположены только с одной стороны LTZ и защищают разъём от температурного градиента. В ИОН 34470A есть не только разъём, но и множество SMD компонентов, также чувствительных к градиентам температуры.

[TEKTRON]

Mickle, xDevs, спасибо, ваша точка зрения понятна. Но, поскольку у меня ЛТЗ использованы исключительно в ИОНах, предусматривающих автономность с аккумуляторным питанием (об этом варианте упоминал уважаемый Mickle), то я о проделанной фрезеровочной работе сожалеть не стану.
Тем более, что единственный ИОН на ЛТЗ, в котором не было сделано пропилов, показывает загадочное "дыхание" выхода на суб-ппм-ном уровне. По шумам он наилучший, но из-за этого "дыхания", превышающего размах шума в несколько раз, формальный замер шумов даёт наихудший результат. С причинами этого ещё предстоит разбираться, пока же тестирую усилитель, который позволил выявить эту бяку.

[TEKTRON]

На eevblog узнал, что кое-кто из наших уважаемых форумчан находится на этапе схемотехнического проектирования полосового предусилителя 0,1...10 Гц. Поэтому, не дожидаясь полного завершения испытаний собственного экземпляра, спешу обнародовать некоторые соображения, которые помогут подготовиться к некоторым граблям на этом пути.
Важнейший вопрос - тип входных конденсаторов. Так получилось, что сначала были получены керамические 22мкФ 16В и лишь через 2 недели пленочные китайские. Поэтому плата предусматривала применение обоих типов, выбор джампером. Вследствие того, что керамика показывала мало того, что значительную утечку, но и очень медленный (многие часы) выход на режим, по доброму совету Mickle'а было применено постоянное смещение входных керамических конденсаторов. Эта мера заметно ускоряет выход на режим. В моём случае реализовано следующим образом:
Плюсовой вывод батарейки подключен на перекидной контакт тумблера, цепь питания усилителя - на один из неподвижных контактов, а входную обкладку - на второй неподвижный. Когда тумблер отключен - питается только цепь смещения через 20 МОм, а когда включен - питается только усилитель, а цепь смещения размыкается.

После получения пленочных конденсаторов радости не было предела - вместо заказанных 3,3мкФ 250В пришли 3,3мкФ 400В. Первая мысль - ну уж эти-то не потекут! Но хорошее настроение всегда плохо заканчивается. В общем, набранную без подбора и спаянную на фторопластовом листе батарею из 83-х конденсаторов пришлось распаивать и проверять поодиночке. Некоторые экземпляры не способны были удержать заряд и уже через 20 секунд напряжение на них падало вдвое (таких оказалось около 5-ти штук). На других за это время падало десятки милливольт - их тоже заменил (десятки штук). Остались только те, которые в пределах 30 с теряли не более 10 мВ, т.е. с 10,000 В до 9,99 В. Все замеры проводились вольтметром с входным сопротивлением более 10 ГОм, с предварительно заряженной до 9...10 В входной ёмкостью (иначе на перезаряд входной ёмкости вольтметра уходит слишком большая часть заряда тестируемого кондёра).
Вывод - плёночные конденсаторы лучше закупать с полуторным запасом и проводить селекцию.
Второй вывод - и этот тип коденсаторов тоже достаточно долго выходит на режим, поэтому и для них цепь постоянного смещения лишней не будет. Я применил 10 Мом с того же контакта тумблера, что и на керамику.
Вывод третий - плёнка хоть и далека от идеала, всё же заметно лучше керамики, поэтому при наличии выбора лучше предпочесть её.
Ну и терпением запастись тоже не помешает , например, после замера свинцовой батареи (12,6 В) был замкнут накоротко вход (использовались плёночные кондёры), выход из режима насыщения состоялся через 52 минуты.

Также информация, полезная при наладке - размах шумового напряжения на выходе исправного усилителя после выхода из насыщения вряд ли окажется меньше 50...100 мВ от пика до пика - это при КЗ на входе.

Тантал не испытывался ввиду дороговизны приобретения.