Добрый день. Задался мыслью собрать некоторую переносную меру на LM399. Доступа к чему-то серьезнее некалиброванного 34401а у меня нет, поэтому это будет что-то типа ИОНА, а-ля 5 значащих разрядов (хотя в ИОНА 4 знака значащие, пятый по ТОиЭ пишется просто так). Делаю скорее из того что есть, для переноса единицы напряжения с этого 34401а на мой В7-38 и прочие приборы (если вообще так этот процесс можно назвать), т.е. для калибровки 4,5 разрядных вольтметров максимум.
Планирую 2 предела, 1В и 10В. Хотел бы чтобы люди, разбирающиеся в теме, глянули схему, и может чего-нибудь посоветовали, или подкорректировали рассуждения если я сделал что-то не так. Схема пока такая планируется:
1) К312НР6 использовал по двум причинам, помимо того, что она есть под рукой. Это десятибитная R2R матрица, т.е. там 10 последовательно соединённых одинаковых по соотношению резисторов - ожидаю, что это даст близкое к 10В значение выходного напряжения, поскольку напряжение стабилитрона LM399 близко к 7В - нужно лишь прицепить ОУ формирования 10в к седьмому разряду матрицы. Вторая причина - ТККД, резисторы же на одной подложке выполнены.
В паспорте на эту сборку я не нашёл упоминания ТККД, только ТКС в 200ppm/градус, но я думаю это касается абсолютной величины сопротивления - ТККД в 200ppm/градус я бы точно увидел при начальном тестировании, когда я просто дунул на неё тепловентилятором, чисто глянуть не поплывёт ли. Ещё там говорят про "погрешность установки выходного напряжения" 0,011%, скорее всего это касается точности соотношений резисторов в делителе, но опять таки - не суть важно, я буду калибровать выходное напряжение по 6,5 разрядному прибору, тут важнее долговременный дрейф этого соотношения и его ТККД. Первое, собсна время покажет, а вот второе решил проверить в рамках возможности моего оборудования.
Я провёл тест по такой системе:
При помощи своей текущей коробочки на REF102C, у которой есть 1в выход - включил К312НР6 как делитель для формирования 1В.
Между выходом 1В коробочки и выходом 1В делителя включил В7-38 и смотрел на напряжение там. Мостовая схема практически полностью нейтрализует ток через вольтметр, что важно, поскольку иначе я имел бы шунтирование секции делителя (номинал 20кОм) сопротивлением вольтметра в 10 мегаом, что дало бы уход сопротивления секции в 0,2%.
При помощи изоленты прилепил на К312НР6 термопару от UT89XE и повесил её на опору от настольной лампы. Сбоку на отдалении поставил тепловентилятор, включил и ждал нагрева до более-менее стабильной температуры. В данном случае это оказалось примерно 70 градусов.
Снял значение напряжения с В7-38, оно составило -0,00029В
Выключил тепловентилятор, оставил охлаждаться сборку. Остыла она до примерно 32 градусов, после чего я снял напряжение, которое составило -0,00044В
Напряжение выходов меры 10В и 1В составляет 10,00047В и 1,000246В при температуре 26,5 градусов, в комнате было около 25, что довольно близко к калибровочной. Но я думаю проблему не составит если я при расчёте округлю эти значения просто до 1В, поскольку у меня не было задачи определить погрешность самого коэффициента деления, только его дрейф.
Отсюда я нашёл ТККД таким образом:
Дельта напряжения составила 0,00015В, за дельту температуры 38 градусов. То есть, приводя к 1В, который на выходе делителя, это порядка 4ppm/градус.
Я понимаю, что метод так себе, но мне интересно было просто примерно узнать порядок, и ничего поточнее я пока что сделать не могу. Для меня уже достаточно, что там меньше 10...20ppm/градус.
Резюмируя, мне весьма понравилась эта микра. Найти делитель таких параметров довольно проблематично, поэтому я думаю, это довольно удачный экземпляр. Может, для уровня LM399 это и так себе делитель - не знаю, тесты итоговой системы покажут, но для декадной многопредельной "меры" на RE102, например, я бы его точно использовал (если в моей коробочке на REF102 не стоял бы уже делитель на С5-61). В случае, если эта сборка не подходит, скоро прибудет К308НР1, она тоже позволит сделать близкое к 10В выходное напряжение.
2) Поскольку у стабилитрона LM399 динамическое сопротивление пол-ома, резистор, задающий ток, должен так же быть качественным с малым ТКС и дрейфом. Вариантов у меня по сути два в наличии - С5-5-1Вт 3кОм 0,05% и С2-13 0,25Вт 2,05кОм и 1кОм, оба на 0,1% группы "Б" по ТКС, что составляет 50ppm/градус. Как я понял из документов на eandc.ru, у С5-5 ТКС тоже 50ppm/градус. С2-13 пожирнее будут конечно. Я не знаю, что из этого лучше поставить.
Возможно, чуть позже будет возможность поставить туда резистор С5-61 на 3,84кОм, но ток 0,78мА как-то близок к минимальному, указанному в даташите NS как 0,5мА (у LT вроде как 0,6мА). Посадочное место думаю предусмотреть под все опции.
3) Цепь старта на диоде BAS416 и двух резисторах предназначена для запуска, и навеяна подобной системой в ИОНе 34401a, заместо стандартному решению в виде резистора 200кОм с плюса питания. Диод BAS416, имеет максимальный ток утечки в 5 раз ниже чем у 4148, и, в данный момент просто есть в наличии в SMD исполнении, в отличие от 4148. В даташите на OPA2277 написано, что у этого ОУ нет "реверса фазы", и т.к. эта цепь по идее нужна для борьбы с таким явлением, её может и не нужно будет ставить в итоговой конструкции? А с другой стороны, кто иначе даст "пинок" в направлении плюса на вход ОУ, не утечкам же этодело оставлять.
4) Питание пока что планируется от 7815, которая будет стоять на отдельной плате, чтобы своим существованием и нагревом не "раздражать" другие детали. Первичное питание будет скорее всего от Б5-44, что при калибровке, что при эксплуатации. Так же я задумываюсь о термоизоляции платы. Для LM399 думаю смоделировать и заказать на 3д печать небольшой "колпачок". Нужно ли делать экран (может поместить в полностью алюминиевую коробку)?
5) OPA2277 это не рейл-ту-рейл ОУ. То есть при нагрузке 10кОм+ она в теории по даташиту может выдать -Uп + 0,5В, но "рабочий" диапазон начинается с +/-2В, а "специфицируемый" - аж +/-5В. Думаю, имеет смысл поставить в качестве буфера для 1В рейл-ту-рейл ОУ типа RS8551 (запитав от какого-нить 78L05), а вторую секцию 2277, чтоб не пропадала зря, использовать как буфер для выхода 7В стабилитрона.
6) Возможный апгрейд диапазонов. Была мысль сделать дополнительные выходы при помощи ДН-3Ф на 0,1 и 0,01В, но по нему в интернете почти нет информации, поэтому я не знаю, подходит ли он под задачу. По идее, он стоял в таких приборах как Щ300, то есть подобного класса точности, что нужен мне. Пожалуй единственное, что меня в нём смущает - большая железная подложка, долго будет прогреваться. Так же, потребуется двуполярное напряжение питания для буферов 0,1 и 0,01В, даже если я буду использовать там rail-to-rail буферы, хотя бы грубые -0,7В на диоде организовать надо.
В итоге, что-то типа "калибратора" на 10 тысяч отсчётов с пределами 1/10В и погрешностью установки напряжения лучше 0,05% на этом ЦАПе сделать можно - ТКН конечно отдельный вопрос, требующий тестов, в расчётах таких вещей я плох. 
То есть, в данной ситуации получается, мне выгоднее поискать и установить туда С5-61 номиналом близким к 3кОм, имеющий более низкий ТКС, вместо тех двух С2-13.