Методика калибровки мультиметров

[rectifier20]

Спасибо понятно.

[rectifier20]

Mickle К Вам ещё один вопрос, а LM399 и LTZ 1000 нужно перед установкой какое то время тренировать (состарить) или сразу можно ставить в изделие?

[Mickle]

Мне представляется, что целесообразнее дать начальную наработку уже после монтажа в изделие. Формовка выводов, пайка, очистка - всё это не проходит бесследно даже для герметичных металлических корпусов компонентов.

[Mickle]

Выставляю на суд общественности конструкцию 10-вольтового ИОН, трудоёмкость изготовления которого многократно превысила все мои ожидания, а ресурсоёмкость подошла вплотную к лимиту семейного бюджета
За основу взята одна их уже опубликованных здесь схем с LM399 без каких-либо существенных изменений. Целью проектирования стала экспериментальная проверка гипотезы Р. Добкина о том, что рабочий ток подогревателя в LM399 (десятки мА) привносит определённый вклад в снижение долговременной стабильности выходного напряжения стабилитрона. Таким образом, если обеспечить хорошую теплоизоляцию корпуса LM399, необходимый для поддержания температуры кристалла ток снизится до некоторого минимума. Кроме того снизится и статическая ошибка термостатирования.
В качестве средства теплоизоляции использован малогабаритный сосуд Дьюара. В нём на отдельной печатной плате размещены 4 шт. LM399 с объединёнными цепями подогревателей. LM399 выбирались из группы по наименьшему дрейфу напряжения стабилизации в течении 5616 часов предварительной наработки. Для уменьшения тепловых потерь проводники, соединяющие дочернюю плату с LM399 и основную плату ИОН выбирались с минимальным сечением. Исключение составляют лишь 4 проводника от анодов LM399 до общей низкопотенциальной клеммы ввиду невозможности кельвиновского подключения. Помня о чувствительности LM399-х к ориентации в пространстве, направления их ключей на дочерней плате выбраны с поворотом на угол 90 градусов.
Вторая достопримечательность конструкции - резистивный делитель обратной связи масштабирующего ОУ. В качестве 14-ти "статистических" резисторов выбраны отечественные фольговые С5-61 20 кОм 0,05% с пределами ТКС +/-10 ppm/C. Столь большой допуск ТКС вынудил вновь прибегнуть к селекции Было взято с запасом несколько нормоупаковок резисторов и для каждого измерена линейная компонента температурного коэффициента сопротивления в диапазоне от комнатной температуры до 45 гр. После этого расстановкой резисторов в делителе минимизировался расчётный температурный коэффициент деления. Для выравнивания температур корпусов резисторов все они смонтированы на фторопластовой плате внутри полости, выфрезерованной в алюминиевом брусе, и залиты парафином. Монтаж делителя на дочерней фторопластовой плате позволил отказаться от колец эквипотенциальной защиты (ЭЗ). Последнее существенно упростило разводку основной платы ИОН: плата стала односторонней, отпала необходимость расчёта паразитных делителей - драйверов ЭЗ.

Что получилось в конечном итоге? Коробочка со стандартным клеммником типа HP/Agilent 3458A, на который выведены выходное напряжение ИОН, усреднённое напряжение 4-х LM399 и выбираемые переключателем индивидуальные выходные напряжения LM399-х.
Технические характеристики пока малочисленны, т.к. моя рабочая лошадка HP34401A не имеет достаточного разрешения и среднесрочной стабильности, а гонять сутками шумный калибратор или 7,5-8,5-разрядные мультиметры... ну вы поняли
- температурный коэффициент выходного напряжения - <<1 ppm/C, точнее измерить не удалось;
- амлитуда НЧ шумов в диапазоне 0,1-1 Гц - 1 мкВ п-п (нановольтметр N1A);
- выходное сопротивление <0.0005 Ом, точнее измерить не удалось;
- гистерезис и чувствительность к пространственной ориентации не обнаружены;
- рабочий ток подогревателей LM399 5 мА.

[otus]

Красота,я бы убрал микроамперметер под крышку
А какой переключатель применили?

[Mickle]

Согласен, микроамперметр нарушает цветовую гармонию. Но высоты корпуса не хватает, чтобы сделать индикатор в потай
Переключатель ПГ2-13 4 положения 3 направления. Никаких особых требований к нему не предъявляется, т. к. контроль выходных напряжений LM399-х выполняется вольтметром с гигаомным входом, а габариты переключающей группы не настолько большие, чтобы в их пределах возникал ощутимый градиент температуры.

[otus]

Это да,индикатор выглядит очень апрецизионно
Может лучше что-то а ла "индикатор записи магнитофона" и 5мА переместить
в серединку шкалы.
Про переключатель подумалось,что что-то подобное ПР2-10П1НВ.

[TEKTRON]

...рабочий ток подогревателей LM399 5 мА.

Реально круто!
Это на каждый, или общий ток на все 4? (тогда вообще отвал башки!!!)
У меня в похожем девайсе (идеи носятся в воздухе ) по 11,5 мА на каждый, правда, пока не упаковано в корпус. Ну и монсеньёр Дьюар мимо не пробегал ...

[Mickle]

Увы, 5 мА на каждый. Общий ток видно на стрелочнике (вся шкала 100 мА). Теплопотери можно ещё снизить, если уменьшить сечение и количество проводников, соединяющих плату с LM399.
Но мне кажется, не всё так просто. Термостат в LM399 перегревного типа с пропорциональным регулятором и термпературой статирования чипа около 90 градусов. Помещение LM399 в дополнительную теплоизолирующую оболочку эквивалентно уменьшению эффективного коэффициента теплоотдачи с поверхности. У меня нет полной уверенности в том, что САР термостата рассчитана на такие условия и не будет находится на границе устойчивости регулирования.

[TEKTRON]

Всё равно здОрово!
Насчёт шумов - у меня порядок близкий, стандартная девиация за 12тыс. отсчётов составилаа 1,2 мкВ (NPLC=10, НР3457А). Понятно, что не одно и то же, но всё же родственные величины.
Кстати, для LTZ1к тот же параметр получается почти вдвое меньше в тех же условиях (правда, он включен непрерывно около 2-х месяцев). Зато помехоустойчивость у LMx99 железобетонная !

[TEKTRON]

... Исключение составляют лишь 4 проводника от анодов LM399 до общей низкопотенциальной клеммы ввиду невозможности кельвиновского подключения...

Мне кажется, выход всё же есть, если аноды стабилитронов объединить на их же плате внутри дьюара, а наружу вывести 2 проводника - один в БП (для протекания тока стабилитронов 4 мА), а второй использовать как опору для следующего каскада (как это было сделано в ваших тестовых платках для ЛТЗ-шек). Выигрышей два - исключаете падение от протекания тока и ощутимо уменьшаете теплопотери (2 провода вместо 4-х, причём оба не обязаны быть толстыми).

[Mickle]

Тоже вариант. Правда у меня против него предубеждения
1) Для повторителя нулевого потенциала потребуется организовывать биполярное питание или виртуальную землю.
2) Чем больше кол-во ОУ, тем выше требования к ним при прочих равных условиях.
3) На первый взгляд "повторитель нуля" будет иметь такую же токовую нагрузку, как и масштабирующий ОУ. Но на самом деле всё гораздо хуже. Предположим, что к выходу ИОН будет подключаться стационарный вольтметр/мультиметр. Его низкокопотенциальный щуп как правило соединён внутри изолированной аналоговой части прибора с общим измерительным нулём, разветвлённым на все функциональные блоки (предусилитель, RMS конвертер, АЦП, ИОН и т.д.). К этому же нулю подключаются внутри или снаружи прибора все защитные экраны между корпусом и аналоговой частью. Всё это вместе даёт существенную ёмкость распределённого конденсатора до нескольких десятков нФ и обеспечивает паразитные реактивные токи утечки, протекающие в конечном итоге и через повторитель нулевого потенциала ИОН. Конечно и с этим можно бороться, например, так, как это сделано в нановольтметре HP 34420A, но стоит ли овчинка?

[TEKTRON]

1,2,3 - зачем повторитель-то?
Вы же уже от него отказались (детекция помех сети питания).
Правда, вырастает выходное сопротивление, но это же не блок питания . Вроде как для гигаомной или 10-ти мегаомной нагрузки это не очень-то существенно.
Впрочем, чтобы аргументированно обосновать тот или иной вариант, надо изготовить их оба и сравнить - для меня чересчур затратный вариант

ЗЫ У вас, кстати, в схеме аноды и так уже объединены (если принять, что то, что внутри пунктира - это плата со стабилитронами внутри дьюара), поэтому все "изменения" показаны в аттаче двумя красными линиями

[Mickle]

TEKTRON, прошу меня извинить, неправильно понял предложение

[TEKTRON]

Нет проблем, для пущей ясности подредактировал схему, и пока этим занимался - вы уже ответили

[xDevs]

Кстати у популярного полиэтиленового упаковочного материала, которым так любят пользоваться многие энтузиасты для теплоизоляции - теплопроводность выше чем у воздуха, так что
вариант с Дьюаром очень даже окупается. Аналогичную идею я хочу реализовать в своих ИОНах, нужно выбрать подходящий материал для стенок воздушной камеры.

[TEKTRON]

А чем с конвекцией бороться будете?

[xDevs]

Так бокс будет условно герметичный, со всех сторон.

[TEKTRON]

ИМХО. Насколько я помню, за счёт конвекции теплопроводность воздуха очень сильно увеличивается. Смысл использования для теплоизоляции различных вспененных материалов именно в борьбе с этим - за счёт разделения массы воздуха на множество мелких пузырьков фактор конвекции значительно ослабляется. Результирующая теплопроводность получается ниже, чем у воздуха с конвекцией, оставаясь при этом выше, чем у того же воздуха без учёта конвекции. Поэтому стенки коробки всё равно должны быть теплоизолирующими, т.к. просто наличие внутри коробки определённого объёма воздуха не обеспечит хорошую термоизоляцию всё из-за той же конвекции. Самый лучший термоизолятор для стенок коробки - "вакуум с зеркальным покрытием" , иными словами сосуд Дьюара. Следующий в табели о рангах - воздух с подавленной конвекцией, т.е различные варианты вспененного или вспушенного (для волокнистых) материала. Получается, от чего уходили, к тому и вернулись .

[Mickle]

Конвекция - неприятная штука. Несколько дней назад проводил измерения НЧ шума различных стабилитронов из своей коллекции. Даже термокомпенсированные 2С108 давали улучшение по п-п амплитуде в 2 раза, если ограничивать им конвекционный теплообмен. А уж LM399 с отключенным подогревателем даже в термоизоляции прекрасно чувствует всё происходящее вокруг