DIY高准确度电压基准 [复制链接]

如果测量188uv为500uv，而且0点基本正确，那的确是34420a出现了严重问题，不知道校准是否能解决，因这是严重线性不良。

用3458a测ltz1000的输出，正常情况下跳动发生在uv或者0.1uv级。使用的表笔是aglient的34132b，测试时表笔的移动可以引起几十uv的读数变动。即使表笔安放的位置和转折的角度不同，读数也会有几十uv的变化。

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用3458a测ltz1000的输出，正常情况下跳动发生在uv或者0.1uv级。使用的表笔是aglient的34132b，测试时表笔的移动可以引起几十uv的读数变动。即使表笔安放的位置和转折的角度不同，读数也会有几十uv的变化。

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我用3458a测量ltz1000，一般是跳动0.1uv或者0.2uv，偶尔0.3uv。我用的是fluke原装的低热电势屏蔽线5440a-7002。
如果自己做也可以，但要求很严，比如线要纯铜（可镀银）屏蔽，插接件要纯铜镀金（防氧化），插接件与导线的连接要压接等。
最后一张图是全镀银导线并全聚四氟乙烯绝缘线（2芯和4芯）。

fluke中心实验室，备有超导电压基准。但是，在对比测试中要用到8位半万用表，采用了agilent 3458a，而不是用自己的8508a。
图片均来自fluke官方。

fluke中心实验室早期照片，一大堆老一代的固态电压基准732a（现在大部分被732b替代了），连接到data proof低热电势扫描开关上，进行逐个分时比对测试。

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说到这里，想起一个笑料。
曾见到有人批评6位半的表没有用、不好用，说“最后几位总在跳动，还不如我的3位半稳定”。估计是这位老兄用6位半测量了交流电压。交流电压别说用6位半，就是用4位半测量都一直在跳，因为本身就是不稳定的。无时不刻外边的负载总在变化、总在开关。即便用6位半测量一个一般的稳压电源，后两位也会跳，因为电源调整率不会理想，电源的基准也有噪音。只有用6位半测量一个好的基准，才能使得读数基本不变。
本来女孩很光滑的脸蛋，在显微镜下都变成麻子了，那就埋怨显微镜不好？ [表情] [表情] [表情]
那么8位半能用在什么地方？举例：快速测量电池的自放电。比如一个电池从1.2v放到1.1v需要100天，而你的表的分辨只有0.1v=100mv，那么只有真正到了100天才能看出来。如果自放电是线性的，那么一天下降就是1mv=1000uv，而8位半测量时可以分辨出0.01uv，那么理论上在0.01/1000天=0.864秒的间隔内就可以发现电压的变化，10秒内就可以读出电压变化的大体值，用1分钟的时间就可以得到自放电大小的定量结果了。

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我一直在关注这个帖子。您的讨论的确让我这些门外汉受益匪浅。
小声问一下：gfjl论坛里的专业论述也是出自您的手笔吧？

[quote=bg4-2-12747]我一直在关注这个帖子。您的讨论的确让我这些门外汉受益匪浅。
小声问一下：gfjl论坛里的专业论述也是出自您的手笔吧？[/quote]
如果名字是lymex那就是我。


fluke中心实验室用了两个dp320a，32路双刀低热电势开关。而我的两个开关，一个是dp164a（图），16路4刀的。另一个是dp160a，16路双刀（图在#284最后一图右下角）。

老大,上个你的基准长期稳定性的图吧.



另外,90楼里的图的横轴是什么呀?既然3458a的都测了,其他线的基准都是什么呀.讲解一下

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老大,上个你的基准长期稳定性的图吧.
另外,90楼里的图的横轴是什么呀?既然3458a的都测了,其他线的基准都是什么呀.讲解一下 [表情]

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ok，这个就是商品的基准的漂移情况：

纵轴单位是ppm，至于哪个基准具体误差多少/相对位置并不重要，主要看变化。
横轴是日期，月-日。每天一小格，每周一大格。
从右边图例的顺序看：
3458a，红粗线，变动在2ppm之内，老化还看不太出来。这个不仅包含了其基准而且也有d/a和变换。总之就是其测量10v的变动。我每天大约18:00-24:00开。
105到405，4个粗线，这个是fluke 734a的4个732b，表现不太好，其中305的年老化是-10ppm，405的是-11ppm，与指标相差甚远。
老732b是另外一个，这个不错。
接下来的5根细线是上述5个基准用3458a直接测量的结果，很类似。
再接下来的5根粗点线是上述5个基准用3458a直接测量内部基准的结果，这个稳定度就非常好，绝大部分在1ppm/年，说明fluke的内部基准还是过硬的，只不过在7v变10v的环节是其软肋。
灰色的三根线是体积比较大的早期的732a，表现凑合。
最后的5根线是datron 4910，里面有4个独立的基准，采用pwm方式从7v变换到10v，由于测量时间不够，还看不出太多趋势，其中绿色线有偏高倾向。

#90贴的图是自制基准的测试，当时测量时间不长，可以不看了。
现在这些基准的测试已经积累了10个月的数据了，纵轴单位还是ppm，横轴仍然是时间，每周一格。看起来表现都相当好，绝大多数基准在不到1ppm上下变动，这就不亚于任何的商品固态基准，也说明ltz1000这个器件的高稳定性。而且值得注意的是，这里面春夏秋冬四个季节都经历了，而且房间内
个别点变动比较大，而且有相似趋势，我估计是干扰所致。
其中有个橙色线在8月5日有个大跳动，那个是3458a，那天我改动了其基准。可见改动前3458a跳动比较厉害，改动后平稳度大增。

有关这些基准的简要介绍。
a、自制作7v/10v基准，用ltz1000ach和统计电阻，效果一般，关键是电阻不好。
b、fluke 732b，最常见，指标为2ppm/年，实际测试+1.0ppm/年，很好。
c、agilent 3458a万用表，8ppm/年，让我改了以后应该在3ppm/年之内。
d、fluke 734a，为4个732b再加一个机箱，里面其中两个基准不太好，达到10ppm/年。这4个基准序列号连续，因此出厂就是一起的，不是后凑的。
e、自制7v基准，利用ltz1000ach，稳定性非常好，内有9个基准，绝大多数<1ppm/年。由于想采样室温而不受其它基准的影响，因此悬挂放置。
f、fluke 732a，属于上代产品，体积较大，指标3ppm/年，实测-4ppm/年
g、datron/wavetek 4910固态基准，4个独立单元装在一个机壳内，并有平均电路和驱动部分，采用ltz1000ch做基准、pwm方式升压，是第一个整体指标<=1ppm/年的固态基准，单个指标1.5ppm/年，但我入手刚一个多月，测试时间不够，无法判断出指标是否满足。这电压基准的内部用的也是ltz1000。

老大的技术真是过硬啊,有没有短期稳定的图呢,比如连续采1小时?


基准跟基准的差距咋就这么大尼? :mad:
用3458a连续采样1000次,耗时30分钟左右,约两秒一次.nplc50.为了减小干扰,电路板上焊出插针直接卡在3458a的接线柱上.图1横轴是采样次数,纵轴的单位是微伏.
图1:读数随时间变化
图2:1000个数的直方图

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老大的技术真是过硬啊,有没有短期稳定的图呢,比如连续采1小时?
基准跟基准的差距咋就这么大尼? :mad:
用3458a连续采样1000次,耗时30分钟左右,约两秒一次.nplc50.为了减小干扰,电路板上焊出插针直接卡在3458a的接线柱上.图1横轴是采样次数,纵轴的单位是微伏.
图1:读数随时间变化
图2:1000个数的直方图

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很好的测试，是7v的板子吧？可以看出：
1、大趋势是下降，大约每小时6μv，不算小了，有可能与温度的变化有关，比如环境变化、3458a预热不充分。
2、大约每3分钟一个周期，峰峰值大约1.5μv，一共12个峰，这个我估计是抑制的问题，比如还是交流干扰严重，采样周期与交流的差拍。
3、还有一些偶然偏离的，这个剔除掉就可以。事实上这也是我选nplc=50的原因。否则，根据agilent的建议，选100或者200，那么这样的偶然干扰就容易被埋没，不容易被剔除。

排除以上因素后，大概仍然有0.5μvp-p的波动，应该属于正常了。

很好的测试，是7v的板子吧？可以看出：
1、大趋势是下降，大约每小时6μv，不算小了，有可能与温度的变化有关，比如环境变化、3458a预热不充分。
2、大约每3分钟一个周期，峰峰值大约1.5μv，一共12个峰，这个我估计是抑制的问题，比如还是交流干扰严重，采样周期与交流的差拍。
3、还有一些偶然偏离的，这个剔除掉就可以。事实上这也是我选nplc=50的原因。否则，根据agilent的建议，选100或者200，那么这样的偶然干扰就容易被埋没，不容易被剔除。
排除以上因素后，大概仍然有0.5μvp-p的波动，应该属于正常了。

7v的板子.
没看明白
0.5uvp-p是怎么算出来的呢?
3458a测试的时候,加采了表内温度.正如老大所说,将2uv/℃*表内温度变化减去之后,就剩下1.5uvp-p的噪声.

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7v的板子.
没看明白 [表情]
0.5uvp-p是怎么算出来的呢?
3458a测试的时候,加采了表内温度.正如老大所说,将2uv/℃*表内温度变化减去之后,就剩下1.5uvp-p的噪声.

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0.5uvp-p看图估计值
这个3分钟的周期我没遇见过，是否与屏蔽有关系。

是否打算做10v？想怎么做？我现在对fluke732b里面的那种电阻分压方式一点也没有信心。拆了里面的8.8k和1k电阻等，同规格的，串联做成10k标准电阻。老化也是很严重，不到1个月就看出老化趋势来了。真不理解貌似很好的电阻，特性很差。

我有个朋友去了514所找黄小钉（他搞直流计量，发表过很多文章）。黄说计量院曾搞过10v固态基准，结果不理想，就是比不上人家fluke的，作罢。

看第一张图估计的?也没有0.5uvp-p的噪声呀.



其实我只是想用它来给我的24位a/d作基准.
因为是个军品,对温度和长期稳定性都有要求,所以用它.
需要的电压是5v和2.5v,也需要对它分压.现在的问题是只用3支(或者6支)电阻能到什么程度.打算先用3支rj711测一测,实在不行就上vhp101.
我的指标是整个系统达到0.5ppm/℃(2.5uv/℃),10ppm/年(50uv/年).
今天用温箱测7v基准,一个达到1uv/℃,另一个3uv/℃.
顺便推荐个运放lm4562,比ad708还好.

0.5uvp-p的噪声高吗？你看图估计是多少？
rj711分压一定不过关。这东西用在7v电路里面没问题，因为电路或者ltz对外围有“免疫”作用，100ppm的元件变化才对电压有1ppm的贡献。
温度指标0.5ppm/℃对基准本身不算很苛刻，但对于整个系统就另当别论了，就电阻分压5v这一关就难达到。rj711也就能保证5ppm/℃吧，筛选、多个串并也太费力气。我这一段时间的测试发现，很多电阻有突变特性，阻值突然就能变个1ppm，电阻温度系数也不是一定的（一次二次都考虑进去了），很伤脑筋。现在比较安慰的是对vhp101的测试还是非常满意（温度系数和老化）。

lm4562不行啊，这个主要是交流高保真用的，不能用在直流。ib超大，用在分压、降压上就不可以了。本来我都嫌ad708的2na大，因此要挑选<1na的，因为1na在10k电阻上的压降就是10uv，而且ib变化很厉害，由此引起的温漂和不确定性就很大。lm4562的ib为<72na，太大了。另外vos 700nv也太大了，我还嫌ad708的25nv大呢。

关注中......

济宁正和买的rj711,他们告诉我rj711有两种,一种是5ppm/k,普通的.但是他们内控的指标能到2ppm/k,我买的就是这种.其实温漂倒相对简单,0.6ppm/k可以方便的买到.关键是长期稳定性不好搞.老大,你那几个vhp101的指标怎么样?


ad708其它性能都挺让我满意的,但就是增益随频率衰减太快,增益误差到10hz就太大.vos和ib对我来说不是太大的问题,当成零偏减去就行了.只要vos/△t,ib/△t,足够小.
老大希望放大器的vos,ib又小,噪声又小,对于运放ad708也就是极限了.自己用晶体管搭能达到更好效果? 可以研究研究.

的确，rj711只要能做到2ppm/c或者能匹配到2ppm/c就足够了，10度变化对基准的影响很小为0.2ppm。长期稳定性确实是问题，正和根本不进行任何测试，因为他们没有测试条件，我的一个朋友去了他们工厂，他们只进行高低温循环测试。而类似的vishay的产品（s102）老化指标是25ppm/年。这个指标，作为ltz1000的内板电阻是可以的，但作为7v-10v的分压电阻是绝对不能接受的。
vhp101的指标比较高，温飘0.6ppm/c，实际测试差不多。稳定度指标<5ppm/年，而根据我4近个月的测试，达到这一点没有任何问题。测试稳定度需要更稳定的基准，我是用sr104（稳定度+0.07ppm/年，见图）。测试稳定度也需要小的温度系数配合，否则就需要恒温。我是采用长期自然测试，然后通过三元二次回归可以直接求得电阻的年老化、α、β温度系数。我开始也想测量rj711和s102的老化，但数据总是被淹没在温飘中，因此后来停止了测试。现在从断续测量两个vhp101的结果看，满足<5ppm没有问题。我用4个vhp101做了一个标准电阻，测试了3个半月，效果是最好的。

说老实话，我一直还是怀疑类似rj711和vh系列电阻的老化问题，因为采用的是胶粘金属箔到瓷基板上，抵消温度系数，但怎么保证胶不老化？原来济宁正和的生产线说是法国的技术，但胶到底采用什么？这是关键。好消息是，金属箔电阻的主要提供者vishay越来越有信心，最近又出了10年老化才2ppm的产品vhp202z，温度系数达到0.05ppm/c级别的，这个是最诱人的了。

至于vos和ib是可以抵消，但其温度系数和老化往往很大造成抵消不佳，比如ib的温度系数有个5%/c很正常，要是ib=20na那么就是1na/c，不得了。我自己做成本太高了，方案是在好运放的前面加个lm394超级双管。