本帖最后由 虎哥 于 2014-2-18 05:03 编辑

原著：BG2VO 俞含利 收入本站时略有改动


昨天板子到了，焊了10块（见第一页12楼的图片），初步通电测试效果感觉不错。就是离散比以前估计的大了些，最高的有7140mv，最小的为7056mv，相差84mv。制作中采用了一个很顺手的工具，大约6年前在日本买的（附图）。





电路各关键电阻变化对输出影响测量与分析。

由于本器件设计的选择非常合理，因此，对电阻的依赖性大大减少。也可以从另外一个方面说明，利用普通的电阻就可以达到非常高的稳定程度。
根据原厂家的说明，这种对外围器件的依赖至少降低到1/100，也就是说，任何一个电阻100ppm的变化，对输出的影响都在1ppm之内。
厂家对r1、r4、r5做了这样的说明，因此agilent采纳了lt的建议，把这三个电阻选择成vishay合金箔，使得温度系数和稳定性非常高。
但是，厂家对r2的影响估计不足，其实0.3ppm的变化不算太小被agilent所忽略，但根据我的实际测量，影响在0.4ppm，因此r2我选择了线绕电阻。
尽管r1的影响不是很大，但我还是选择了线绕电阻。这些线绕电阻都是特别定做并要求温度系数<10ppm/c的，实际测量在5ppm/c左右。
另外，r3的变化对输出电压的影响非常小，因此采用了0.1%的金属膜电阻。



进度情况

后来又做了6片，一共16片。
对这些电路进行测量和微调，发现还是有一些离散。
然后做好双平均值电路。由于为了简单起见，还是采用单电源供电，这样的话就没有公共的测量地了，因此必须对各板进行双输出、双平均。
高电位平均电阻采用100欧0.1%线绕，低电位平均采用3.92欧0.5%金属膜电阻。

图1、器件离散情况。其中8片蓝黑的电压相近，因此为此处平均用。低电位的3只要做另外一小组。


图2、插装在平均板上。


图3、平均输出变动情况。可见短期稳定度在0.2ppm范围内（包含了3458a的不稳定度）。



补充释疑：基准（ltz1000）的优势

1、本身指标特别高，而且根本没发现有相近的竞争者。温度系数0.05ppm/c，年老化典型值0.83ppm。
2、对外围元件依赖程度特别低，即：关键电阻变化了100ppm，才影响输出1ppm。还是比较容易就可以做到电阻<10ppm的变化，因此影响就在0.1ppm之内。

另外，平均电路是利用了多个相近元件的统计特性，不仅平均后稳定程度提高、噪音变小，而且对平均电阻的要求很低。事实上，只要误差不超过0.1%就可以达到1ppm以下的影响，我实际上采用了经过老化、筛选、匹配的0.1%的线绕电阻。这样的做法是很经典的，网上有很多文章都有介绍，比如这个“新型固态电压标准的研制”（但他用的是4只lm399，最好做到10ppm/年）：




令人失望的运放！

今天定的10只lt1012c高精度运放到了，这个是用来做7.1v缓冲放大和10v产生用的。
本来定lt1012a，后缀不一样，因此只拿了5片回来测试，结果发现只有1片指标符合、1片指标超标1倍，另外三片是坏的！
赶快把我前几天买的拆机的op27/op37拿出来测试，发现op37全都是假的！offset居然都是很多毫伏（应该是最多几十微伏）。

上次10v产生用了ib很小的op27，还算走运。但op27的偏流比较大，难于保证<10na，因此在2k电阻上的压降可能会超过20uv，变化10%就是2uv=0.3ppm了。

经过测试看，前几天买的op177其指标很不错，是目前首选了。

fluke在732a里面用的居然是lm308a，偏流1.5na应合适，offset=2mv偏大，温飘6uv/c也不小但人家用恒温没问题，但没有长期漂移指标。



补充释疑：温度对作品稳定度的影响

首先，这个影响一定有，但非常小，我目前还没测量出来，或者说还没有测量条件。
根据前几天的一些测量数据做成图表见后，横轴是电压（mv，总长为8uv为1.14ppm），纵轴是温度c，经过回归，系数是0.6ppm/c。但这个温度系数大部分应该是3458a万用表的（指标0.5ppm/c），而且更重要的是，这样的整体测量误差也比较大（24小时不确定度为0.5ppm），因此此结果还不能做定量用。

根据指标，ltz1000的温度系数是0.05ppm，外围关键器件的温度系数是<5ppm/c，但影响程度是1%，因此也是0.05ppm/c级别，总体温度系数是0.1ppm/c级别的。我现在还没给这套东西穿任何衣服，将来装到盒子里可以大大减少外界的影响。

要想测量温度系数，需要有两个基准阵列，一个阵列放到恒温箱里面进行温度变化，而另一个阵列与3458a一起保持恒温，然后只测量两个阵列的电压差，这样对万用表的要求就大大降低，6位半的就完全胜任。

第二张图中，由于发现平均电路电阻选择偏小，可能有0.2ppm的影响，因此昨天新做了平均电路背板，把平均电阻加大为5倍（上平均100-->500，下平均4-->20），这样平均电路的影响就减小到0.05ppm之内（当然平均后的内阻也从10.4欧上升到了52欧，但对于200pa的负载影响<0.02ppm可忽略）。改后在12小时内测量了5次（第2图左上角，t1为环境温度，t2为万用表内部温度），看不出来多少规律，最多在0.2ppm/c，而且大于万用表的系数。



补充文献： 可能的降噪方法
国内的这文章就是edn翻译的，是我10-1期间在一个付费网站下的（10-1期间花了600元下了百十来篇文章），两次上全。
图2中uf的u没印出来，差100万倍！要是真用上法拉级的电容也真能解决1hz附近的噪音，因为这个与1mhz比也正好是100万倍。



在这之前做了开关扫描板，布线很丑没有办法，用了两个cd4017管脚输出没规律。
扫描板高密度的装到平均板的下面，并找到了正合适的盒子（还没有屏蔽和固定）。这样，试验起来就从外边按按钮就可以测试所有的，包括平均值、内部温度。目前缺10v板了，要装在下面。
有关电源，目前我就用这个单电源9v了，需要再增加一个独立的12v，我想用dc-dc解决。原来是打算用11路独立，那样必须自己做。现在看太麻烦了。具体打算是：
1、买成品220v-->15v、5w变压器
2、整流滤波稳压限流（250ma）成16.8v给li电池充电（在线ups类型）同时供电。
3、一路经7809作为主电源（150ma），
4、另一路经dc-dc生成15v，再用78l12转换成独立的12v、10ma。

尽管大的变压器隔离度不太好，但里面有电池可以用12小时，因此可以做到城市之间携带不断电，而且在校准的时候不用220v电源，这样就没有交流电隔离的问题了。




最近几天又并联了一个，成为真正的9只，噪音和稳定度成为单个器件的1/3。
同时测量了好多项目，比如长断电、短断电、空调加温。曲线如下，纵轴单位是ppm，可见还是非常稳定的。



上述基准经过4个月的运行以后：

目前仍然在测试，10个组基准稳定性良好，一直看不出大于1ppm的漂移。

本贴正文部分（顶楼所定目标）发到这里以后，原作者没有继续更新。由于此时还没到一年，加之没有更高级的自然基准作为判定依据，因此还不能断言这个作品达到了原定的设计目标，不过从4个多月的表现来看，应该不会有多大悬念。