Методика калибровки мультиметров

[serg-el]

-Все параметры со звёздочкой - это относится к отобранным изделиям. После производства сортируют по шуму, дрейфу, ткн и т.д..-

Был не прав.
Читаем ниже.

[Mickle]

Ни к температуре, ни к отбору или сортировке эти значения не относятся.
Звёздочкой помечаются типовые значения параметров. Они приводятся в ТУ как справочные данные и на производстве могут не контролироваться.
То же относится к параметрам, для которых даются три значения: минимальное, типовое и максимальное.

[Petrovi4]

Если не вырывать фразы из документа, то ниже этой таблицы будет сноска с объяснением.

[Mickle]

Никакой сноски, к сожалению, нет. Объяснение приведено в начальных разделах каждого из 3-х томов справочника Хрулёва.

[serg-el]

[uquote="Mickle",url="/forum/viewtopic.php?p=3903254#p3903254"]Никакой сноски, к сожалению, нет. Объяснение приведено в начальных разделах каждого из 3-х томов справочника Хрулёва.[/uquote]
Эх. А какая хорошая мысль была...
А теперь есть новая мысль, и я её думаю
Будем справочники посмотреть...
Спасибо за объяснение!

[Alex Zp]

-=Andrey=-, добрый день а что сказали гуру ? По поводу паразитных термопар? Или тишина?

[YellowColor]

Благодарю всех отметившихся.
Интересно, почему дан уровень шумов на таком низкочастотном диапазоне, в отличие от "классического" 0,1-10 Гц? Косвенно это может быть связано с низким быстродействием многоразрядных АЦП, для которых время преобразования может составлять десятки секунд. Но ведь 2С108 применяются не только как ИОН для АЦП..?

[Mickle]

Потому, как в ГОСТ 18986.23-80 "Стабилитроны полупроводниковые. Методы измерения спектральной плотности шума" всего две методики: одна применяется в диапазоне частот 5 Гц - 30 МГц, вторая - 0,01-5 Гц.

[-=Andrey=-]

Alex Zp, однозначного ответа по поводу термопар я не получил, сам эксперимент по относительному измерению напряжения (когда вольтметром дифференциально измеряем эти две микросхемы, при этом одну дополнительно остужаем/нагреваем феном) не проводил. Вообще планировал их соединить последовательно (для усреднения), чтобы получить 13,5-14В, но такое соединение было только в старом даташите от National (в новом от Linear оно не показано), и опять закрались сомнения по поводу вносимой погрешности из-за обратного тока паразитного диода в таком включении. Ох уж эта жажда точности:)). Так что я пока на том же месте, микросхемы лежат в коробочке и ждут своего часа...

[Alex Zp]

[uquote="-=Andrey=-",url="/forum/viewtopic.php?p=3905553#p3905553"]сам эксперимент по относительному измерению напряжения (когда вольтметром дифференциально измеряем эти две микросхемы, при этом одну дополнительно остужаем/нагреваем феном) не проводил.[/uquote]
Я тоже не проводил.

планировал их соединить последовательно

И у меня возникла такая идея (спасибо Михаилу за полный даташит на LM399)

микросхемы лежат в коробочке и ждут своего часа...

сам такой!
А, вот, по поводу Вашей мысли насчет обратного тока паразитного диода - это очень интересно...

[Mickle]

Мне представляется, что не так страшен обратный ток диода, как может показаться на первый взгляд. Ведь дифференциальное сопротивление стабилитрона таково, что отклик напряжения стабилизации при изменении паразитного обратного тока диода составит примерно 1 мкВ/мкА.

[misha8us]

Добрый всем вечер. Чтобы не открывать новую тему, спрошу здесь. Мне понадобился для разных целей (прошу их не обсуждать) мультиметр со сравнительно невысокой абсолютной точностью (хватает 0.05% во всём диапазоне), но с малой (не более 0.001%) нелинейностью АЦП во всём диапазоне измерений, такую готовую микросхему не нашёл и решил самому спаять АЦП с двойным интегрированием (как потенциально линейный принцип) по стандартной схеме (см. рисунок, Х1-интегратор, Х2-усилитель наклона, Х3-компаратор). Естественно почитал литературу, особенно про различные виды погрешностей в такой схеме, в итоге для Х1 и Х2 выбрал OPA2810 (большое усиление, малый входной ток и высокое быстродействие, что уменьшает нелинейность интегрирования и задержки при переключении источников напряжения), С1 и С2 будут полистироловые, для ключа S2 схемы поддержания "нуля" выбрал ADG1201 (очень маленькие ток утечки и инжекция заряда, чтобы погрешность от данного узла не превышала 1 мкВ), время интегрирования выбрал 20 мс. В чём осталась проблема, это в выборе входного селектора S1. Если делать как по схеме, то сопротивление S1 прибавляется к R1, тогда у всех ключей селектора должно быть одинаковое сопротивление с точностью до 1 Ом, в т.ч. при изменении напряжения от -2.5 В до +2.5 В, плюс время срабатывания и ёмкость должны быть малы. Нашёл только ADG711 с такими параметрами, но у неё только 5 В питание, а мне надо с запасом, 10 В (+-5 В) или больше. Другой вариант, это отделить R1 от селектора буфером с большим входным сопротивлением, тогда сопротивления ключей неважны и в качестве селектора подойдёт дешёвая 74HC4066 (как раз до 10 В питание), но как реализовать буфер, он нужен достаточно быстродействующий (время установления несколько десятков нс, иначе погрешность квантования) и одновременно с малым (не более 1 мкВ) изменением напряжения смещения от входного напряжения от -2.5 В до +2.5 В, такой готовой микросхемы не нашёл. Прошу помощи от форумчан в решении этой проблемы.

mult_int.png

(6.6 КБ) 327 скачиваний

[Mickle]

Одним ОУ реализовать буфер АЦП трудно, а вот двумя - вполне возможно. Фрагмент принципиальной схемы Keithley 2000:



Я не уверен только в одном, что требуемые 0,001% INL вообще можно получить с помощью АЦП двухтактного интегрирования. Нелинейность этого типа АЦП - самая большая среди всех типов интегрирующих развёртывающих преобразователей. Даже по сравнению с АЦП однократного интегрирования.
Ниже приведён пример расчёта нелинейности для ваших условий. В расчёте учитывается только гарантированный статический Ку ОУ и минимальное сопротивление утечек конденсатора. Диэлектрическая абсорбция НЕ учитывается.



Спрогнозировать вклад диэлектрической абсорбции чуть труднее, но всё же возможно. Конечно ни о каких 0,001% там и мечтать не приходится, даже при использовании аппаратной RC коррекции, например, как это было сделано в вольтметрах В7-28, В7-34.

https://www.imeko.org/publications/tc4- ... 016-49.pdf
https://sci-hub.do/10.23919/MEASUREMENT.2017.7983536

[bsw_m]

Насчет нелинейности и двухтактника, полностью соглашусь с Михаилом.
Если быстродействие АЦП (впрочем тут есть нюансы) не критично, то я могу рекомендовать обратить внимание на так называемый динамический интегратор (или по простому ШИМ), изначально реализованный ф. Solartron, а затем слегка модифицированный институтом МНИПИ. Да и для самостоятельной реализации он наверное будет проще, чем АЦП двухтактного интегрирования или многократного интегрирования. Впрочем, свои недостатки у него тоже есть.
В7-54, построенный на данном типе АЦП, показал прекрасную линейность (его нелинейность относительно калибратора DATRON 4808 вычислить не удалось).

[misha8us]

Спасибо за ответы и помощь.

[uquote="Mickle",url="/forum/viewtopic.php?p=3919226#p3919226"]Одним ОУ реализовать буфер АЦП трудно, а вот двумя - вполне возможно. Фрагмент принципиальной схемы Keithley 2000[/uquote]

Я эту схему видел, мне хочется более быстродействующий вариант, не более 50 нс установка с точностью 0.05%. Я подумал, есть ещё вариант перенести селектор в инв. точку интегратора, тогда подойдут ADG711 (в этой точке напряжение практически ноль) и не нужен быстрый буфер, но возникают другие проблемы, во-первых тогда нужны три согласованных резистора интегратора, а такой сборки у меня нет, а во-вторых, ёмкость ключей будет влиять на интегрирование, плюс добавятся токи утечки трёх ключей.

[uquote="Mickle",url="/forum/viewtopic.php?p=3919226#p3919226"]Я не уверен только в одном, что требуемые 0,001% INL вообще можно получить с помощью АЦП двухтактного интегрирования. Нелинейность этого типа АЦП - самая большая среди всех типов интегрирующих развёртывающих преобразователей. Даже по сравнению с АЦП однократного интегрирования.
Ниже приведён пример расчёта нелинейности для ваших условий.[/uquote]

Спасибо за формулу. Я собирался поставить конденсатор 0.47 мкФ, получается, что тогда будет 0.001%? И почему у этого типа АЦП самая большая нелинейность? Вроде бы в любой интегрирующей схеме основной источник нелинейности интегратор, так что больших отличий не должно быть, зато в АЦП двухтактного интегрирования компенсируются несколько источников погрешностей, например, компаратор.

[uquote="Mickle",url="/forum/viewtopic.php?p=3919226#p3919226"]Диэлектрическая абсорбция НЕ учитывается.[/uquote]

Я планирую поставить К71-5В (и в обратную связь и для подстройки нуля), у них диэлектрическая абсорбция порядка 0,005%.

[uquote="bsw_m",url="/forum/viewtopic.php?p=3919235#p3919235"]могу рекомендовать обратить внимание на так называемый динамический интегратор (или по простому ШИМ), изначально реализованный ф. Solartron, а затем слегка модифицированный институтом МНИПИ. Да и для самостоятельной реализации он наверное будет проще, чем АЦП двухтактного интегрирования или многократного интегрирования. Впрочем, свои недостатки у него тоже есть.
В7-54, построенный на данном типе АЦП, показал прекрасную линейность (его нелинейность относительно калибратора DATRON 4808 вычислить не удалось).[/uquote]

Посмотрел схему АЦП В7-54, там намного сложнее двухтактного интегрирования и, по-моему, больше источников погрешностей, такая схема не для индивидуального повторения.

[YellowColor]

[uquote="misha8us",url="/forum/viewtopic.php?p=3919015#p3919015"]мультиметр со сравнительно невысокой абсолютной точностью (хватает 0.05% во всём диапазоне), но с малой (не более 0.001%) нелинейностью АЦП во всём диапазоне измерений[/uquote]

Если диапазон входных напряжений лежит в области -2,5...+2,5 В, то эти параметры должна обеспечить дельта-сигма LTC2410, если я правильно помню ее параметры. Другой вопрос в том, что бОльшая часть погрешностей и нелинейностей мультиметра происходит не от АЦП.

[misha8us]

mult_int2.png

(10.06 КБ) 265 скачиваний

Нашёл простое решение (см. рисунок во вложении), просто все микросхемы вместо нуля подключил к Vref (2.5 В), теперь на входном селекторе только полож. напряжение меньше 5 В и можно использовать ADG711 (буфер между селектором и интегратором привёл бы к лишним погрешностям). На что ещё, исходя из опыта данной ветки и вообще использования подобных приборов, надо обратить внимание, чтобы добиться минимальных погрешностей (кроме конечно качественного Vref)?

[uquote="YellowColor",url="/forum/viewtopic.php?p=3919262#p3919262"]Если диапазон входных напряжений лежит в области -2,5...+2,5 В, то эти параметры должна обеспечить дельта-сигма LTC2410, если я правильно помню ее параметры.[/uquote]

Я все дельта-сигма пересмотрел, у них указана нелинейность как правило 0.0015% относительно старшего разряда, мне надо 0.001% в диапазоне 0.1-2.5 В.

[anatol378]

[uquote="misha8us",url="/forum/viewtopic.php?p=3919428#p3919428"]мне надо 0.001% в диапазоне 0.1-2.5 В.[/uquote]
Вопрос, а нахуа. Это вылавливаль 1 вольт в 10 киловольтах.

[misha8us]

[uquote="anatol378",url="/forum/viewtopic.php?p=3919570#p3919570"]Вопрос, а нахуа. Это вылавливаль 1 вольт в 10 киловольтах.[/uquote]

Прошу не оффтопить. В данной теме рассматриваются сугубо вопросы реализации нужных параметров от мультиметров, а не вопросы нужности или ненужности этих параметров.

[anatol378]

Это не оффтоп, а простой интерес. Тем более тема "Методика калибровки мультиметров", а не их создание, особенно в недоделках-симуляторах.