Методика калибровки мультиметров

[SM898]

Видел я эти ваши ТВБ в гробу достаточных количествах, в вольтметрах труэрмеэсных.

Вот-вот, я их тоже видел в гробу, когда ремонтировал В3-57-е,
(и ещё какие-то, кажись В3-48). Дохнут, как мухи осенью. К тому же,
почти непредсказуемо. Боятся ударов и вибраций. Линейные в достаточно
узком диапазоне, если нужно пошире - приходится вокруг них плясать
с бубном. Кпреобразования, не сильно, но зависит от температуры.
Малое Rвх - десятки Ом. Боятся перегрузки по входу - мрут безвозвратно.
Очень меееедленнные - время установления 3-7 сек.
Единственное неоспоримое преимущество - прямое преобразование
среднеквадратичного переменного напряжения любой формы в постоянное.
Ну и ещё - относительно широкий частотный диапазон. Когда-то измерял,
но сейчас точно уже и не помню - выше 100 МГц (как бы, не до 150) довольно
линейная АЧХ. Но там, наверху, уже начинает вылезать зависимость от топологии.
Больше нет преимуществ, остальное - одни недостатки.

[haker_fox]

[uquote="Kelistraza",url="/forum/viewtopic.php?p=4372290#p4372290"][uquote="haker_fox",url="/forum/viewtopic.php?p=4372018#p4372018"]усилитель для полосы 0.1 - 10 Гц.[/uquote]

Что то подобное?

Tektronix 7A22 — одноканальный дифференциальный усилитель.

Входная чувствительность 7A22 достигает 10 мкВ/дел. Полоса пропускания составляет 1 МГц, верхний предел в 3 дБ может быть уменьшен на 3 шага до 100 Гц (в том числе для устранения шума), а нижний предел полосы пропускания может быть увеличен на 10 шагов с 0,1 Гц до 10 кГц. Отдельный блок управления дополнительно подает внутреннее постоянное напряжение для компенсации постоянной составляющей сигнала. Даже в самых чувствительных диапазонах (от 10 мкВ/дел до 10 мВ/дел) синфазное напряжение может составлять ±10 В. Входное сопротивление составляет 1 МОм, но для измерений с высоким сопротивлением истока, связанных по постоянному току, можно отключить внутренний возврат затвора. резисторы входных полевых транзисторов, при недостатке отключения диапазонов 20 мВ/дел и выше.
[/uquote]
Вы бы хоть автоматический перевод корректировали, или давали ссыль на оригинальный английский. Читать трудно, и не сразу понятно, что это нередактированный машинный перевод.

Нет, что-то типа этого https://www.analog.com/media/en/technic ... an124f.pdf

Или в текущей теме, где-то раньше, посмотрите конструкции усилителей уважаемого Mickle.

[kn-dima]

[uquote="SM898",url="/forum/viewtopic.php?p=4372458#p4372458"]Дохнут, как мухи осенью. К тому же,
почти непредсказуемо. Боятся ударов и вибраций. Линейные в достаточно
узком диапазоне, если нужно пошире - приходится вокруг них плясать
с бубном. Кпреобразования, не сильно, но зависит от температуры.
Малое Rвх - десятки Ом. Боятся перегрузки по входу - мрут безвозвратно.
Очень меееедленнные - время установления 3-7 сек.
Единственное неоспоримое преимущество - прямое преобразование
среднеквадратичного переменного напряжения любой формы в постоянное.
Ну и ещё - относительно широкий частотный диапазон. Когда-то измерял,
но сейчас точно уже и не помню - выше 100 МГц (как бы, не до 150) довольно
линейная АЧХ. Но там, наверху, уже начинает вылезать зависимость от топологии.
Больше нет преимуществ, остальное - одни недостатки.[/uquote]

Т.е. из существенных недостатков - только относительно большой ток потребления?
Решаемо, на мой взгляд....

[anby]

"Щаз спою!"(с) старый советский мультик

[uquote="haker_fox",url="/forum/viewtopic.php?p=4372488#p4372488"]Нет, что-то типа этого https://www.analog.com/media/en/technic ... an124f.pdf

Или в текущей теме, где-то раньше, посмотрите конструкции усилителей уважаемого Mickle.[/uquote]

Усилители конструкции Джима Уильямса хороши ровно до тех пор, пока в голову не приходит измерить шум скажем 100 вольтового источника.
Поскольку они используют низкокачественные конденсаторы в неоптимальном включении. И пресловутые утечки разделительной емкости перегружают входной каскад.

Усилители-же конструкции Андрея Быканова, этих недостатков лишены:

[Mickle]

Симпатично. Какая шумовая полка?

[anby]

[uquote="Mickle",url="/forum/viewtopic.php?p=4372585#p4372585"]Симпатично. Какая шумовая полка?[/uquote]
Выше чем у тебя.
См. серую и голубую линии. (сняты на разных ОУ, голубая на OPA140 серая на OPA189)


Но мне ее достаточно для сортировки моих зенеров.

Добавлено after 33 minutes 37 seconds:
U2 в итоге был убран, а в качестве основного усилителя U1 был поставлен OPA140.


Полоса по результатам калибровки составила 0.02Гц....10Гц.
Что очень хорошо подходит для моих экспериментов, так как классическая полоса 0.1Гц....10Гц не достаточно показательна.

[haker_fox]

[uquote="anby",url="/forum/viewtopic.php?p=4372574#p4372574"]"Щаз спою!"(с) старый советский мультик
Усилители конструкции Джима Уильямса хороши ровно до тех пор, пока в голову не приходит измерить шум скажем 100 вольтового источника.
Поскольку они используют низкокачественные конденсаторы в неоптимальном включении. И пресловутые утечки разделительной емкости перегружают входной каскад.[/uquote]
Я вопрошающему меня участнику форума не стал давать ссылку на твой усилитель без разрешения)))) А для иллюстрации сути, подходит и Джима Виллиамса))))

[anby]

Все правильно, не надо давать.
Я и сам-то 5 раз подумал прежде чем это сюда положить. И перед этим запасся попкорном и приготовился к метанию в меня говняшками. )))))

[khach]

[uquote="kn-dima",url="/forum/viewtopic.php?p=4372282#p4372282"]Частично распознанная книжка на В1-28[/uquote]
Спасибо, интересная схемотехника, особенно у высоковольтного многокаскадного усилителя.
Пока искал В1-28, нашел схемы В1-27 ( калибратор переменного тока) там интересные схемы RMS преобразователя на оптронах на лампах накаливания.
Подскажите, если уж самому делать калибратор, как лучше организовать перекрытие поддиапазонов чтобы можно было в процессе самокалибровки оперделить неидеальность коэффициентов делителей? Т.е желательно на каждом поддиапазонов иметь участок для интерполяции выше и ниже границы переключения. т е для поддиапазонов например 2-20-200-1000 иметь возможность измерять 2.5- 25-250-1100 вверх и 1.5-15-150-900 вниз. Без таких расширенных диапазонов сводить делители в одной точке, когда делитель сделан из резисторов неизвестного происхождения, тот еще труд.

[anby]

[uquote="khach",url="/forum/viewtopic.php?p=4372738#p4372738"]в процессе самокалибровки оперделить неидеальность коэффициентов делителей?[/uquote]
Я сейчас пробую калибровку делителей ступенями, базируясь на мысли что АЦП достаточно линеен.
Т.е. калибруем основной диапазон 7В по внешней мере. Измеряем разницу по АЦП между значениями ЦАП 7В и 0.7В.
Подключаем делитель x10, выдавая 0.7В через делитель x10, получаем 7В, и измеряем это напряжение с АЦП без переключения диапазона.
Зная какое напряжение должно быть, поскольку эту ступень ЦАП 0.7В ранее была вымерена с помощью высоко-линейного АЦП, рассчитываем ошибку.

И такие иттерации повторяются для всех делителей как в большую x10 так и в меньшую x0.1 стороны.
Если линейность АЦП скажем 1ppm, это гарантирует что ошибка калибровки делителя будет не выше 10ppm, что достаточно.

PS.От мысли "о круглых" (0.1, 1, 10, 100) диапазонах я отказался по множеству причин и решил остановится на диапазонах кратных напряжению опоры(0.07В, 0.7В, 7В, 70В, 700В).

[khach]

Подскажите, а в Союзе делали частотно-компенсированные проволочные резисторы для делителей типа как в US2518225? Там внутри керамической трубы обкладка компенсирующего конденсатора расположена. Но толщину и диэлектрическую проницаемость керамики надо правильную выбирать. Это для калибратора на переменке надо при повышенных по сравнению с 50 гц частотами. А то обычные проволочные делители уже при 400 гц врут больше чем точность заявленная, а на килогерцах вообще не о чем говорить и надо или индукционный делитель делать или хотя бы на фольговых резисторах.

[MegaVolt1976]

Частотно компенсированный делитель в помощь. Два резистора два конденсатора в щупах осциллографа до сотен мегагерц пашут.

[oldbulb]

kn-dima
Нифига не выйдет из этой затеи. Не зря же от ТВБ отказались. Один ТВБ точно не сделает погоды. Нужна термокомпенсация либо термостатирование, нужен компенсирующий согласованный ТВБ в другое плечо. И сколько "цифирей" даст самопальный агрегат? Идея использования ТВБ посещала меня ещё лет сорок назад, когда был неограниченный доступ к ЗИПу соответствующих девайсов. Мозгов не хватило . До сих пор берегу, как память, отобранную "великолепную четвёрку". Уже протухли, скорее всего.

[kn-dima]

[uquote="oldbulb",url="/forum/viewtopic.php?p=4373020#p4373020"]Нифига не выйдет из этой затеи. Не зря же от ТВБ отказались. Один ТВБ точно не сделает погоды. Нужна термокомпенсация либо термостатирование, нужен компенсирующий согласованный ТВБ в другое плечо.[/uquote]

Эти преобразователи прописаны в методике поверки того же В1-28, например, да и более новых Н4-XX.
И согласно той же МП, никакого термостатирования и проч согласования там не требуется.

Вы, возможно, невнимательно прочитали - преобразователь используется для сравнения переменки и постоянки.
На его основе не нужно делать вольтметр...

[Дмитрий М]

Mickle, скорее к Вам вопрос... а вот серия стабилитронов 2С1хх и 2С4хх это более мощная версия улучшенная или как? В остальных интервалах напряжений стабилизации не было версий с разным током, типа 2С 2хх и 2С7хх (например) а тут вот появились полные дубли. По точности разбросу они одинаковые, только по току и дифсопротивлению разница. Причем в том же корпусе, но мощность выросла каким-то образом .

[khach]

[uquote="MegaVolt1976",url="/forum/viewtopic.php?p=4372972#p4372972"]Частотно компенсированный делитель в помощь. Два резистора два конденсатора в щупах осциллографа до сотен мегагерц пашут.[/uquote]
Так это он и есть, только тут частотная компенсация распределенная вдоль обмотки резистора. При этом стабильность и точность параметров проволочного резистора сохраняется. Зато делитель можно от постоянки до единиц килогерц использовать ( с цифровой коррекцией конечно, там все равно завал на ВЧ будет). А еще можно сразу мотать две или три секции чтобы делитель был реализован на общем керамическом основании и был согласован термически. Похоже прийдется запускать старую моталку микропровода, что то я готовых таких не нашел.

[anby]

Еще немного про усилитель.
А это прям совсем hardcore, попытка проверить спецификацию "Noise (RMS) (<10 Hz)" приборчика Keithley 2450 на полном напряжении диапазона 200В.

(По сравнению с прошлым замером 100В, поставил на СМУ-шке усреднение побольше, чтобы более адекватно измерялся ток потребляемый входными каскадами усилителя) (хотя по совсем уж хорошему, надо делать переходник TRIAX-LEMO, чтобы СМУ-шка адекватно отображала такие токи, поскольку измерять их через Front-терминалы не рекомендуется)

Вывод, 29мкВ RMS наблюдаемого шума полностью укладывается в заявленную спецификацию 1 мВ RMS.


А вот что происходит, если диапазон измеряемого тока при тех-же 200В source изменить на скажем 10мкА:

Характеристика шума так-же укладывается в спецификацию, но его спектр сильно меняется.

Тоже, но только для 10мА:


Вывод 2: шумовая характеристика не однозначна при разных настройках SMU. Это стоит учитывать в будущем.

Без усилителя исследовать такие вещи крайне затруднительно имея "бомж-приборы", к примеру 6.5р. мультиметр, на диапазоне 1000В(для 200В измеряемого напряжения) такого разрешения не имеет.

[-=Andrey=-]

[uquote="anby",url="/forum/viewtopic.php?p=4372777#p4372777"][uquote="khach",url="/forum/viewtopic.php?p=4372738#p4372738"]в процессе самокалибровки оперделить неидеальность коэффициентов делителей?[/uquote]
Я сейчас пробую калибровку делителей ступенями, базируясь на мысли что АЦП достаточно линеен.
Т.е. калибруем основной диапазон 7В по внешней мере. Измеряем разницу по АЦП между значениями ЦАП 7В и 0.7В.
Подключаем делитель x10, выдавая 0.7В через делитель x10, получаем 7В, и измеряем это напряжение с АЦП без переключения диапазона.
Зная какое напряжение должно быть, поскольку эту ступень ЦАП 0.7В ранее была вымерена с помощью высоко-линейного АЦП, рассчитываем ошибку.

И такие иттерации повторяются для всех делителей как в большую x10 так и в меньшую x0.1 стороны.
Если линейность АЦП скажем 1ppm, это гарантирует что ошибка калибровки делителя будет не выше 10ppm, что достаточно.

PS.От мысли "о круглых" (0.1, 1, 10, 100) диапазонах я отказался по множеству причин и решил остановится на диапазонах кратных напряжению опоры(0.07В, 0.7В, 7В, 70В, 700В).[/uquote]

О, "великий" Андрей Быканов!
Почему не хочешь калибровать делители включив "вверх ногами"? как делитель х1,1?
Тогда ты работаешь на короткой части нелинейности АЦП, от точек 9В (или 6,3 в твоём случае) до 10В (7), на этом промежутке судя по информации любителей, нелинейность 6,5 разрядных приборов менее 0,5ппм и можно отстроить коэффициент деления до 1ппм. Ясно дело на пределах с ГОм входным сопротивлением вольтметра, прямым измерением, на высоковольтных такой трюк не пройдёт.

[anby]

[uquote="-=Andrey=-",url="/forum/viewtopic.php?p=4373362#p4373362"]О, "великий"[/uquote]
+1 троль в игнор. Список растет....

[khach]

[uquote="-=Andrey=-",url="/forum/viewtopic.php?p=4373362#p4373362"]Почему не хочешь калибровать делители включив "вверх ногами"? как делитель х1,1?[/uquote]
Резистивный делитель "вверх ногами" это как? Вот с индуктивными делителями АКА автотрансформаторные делители этот трюк применяется легко. Вот только индуктивные на постоянке не работают, и весь калибратор приходится делать по принципу модулятор-демодулятор. А с высоковольтными модуляторами проблема, ну не получаются они полупроводниковые, надо контактные ставить, а это еще те проблемы в механике.