DIY高准确度电压基准2

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

DIY高准确度电压基准

作者:BG2VO

网站:哈罗CQ 火腿社区

转载处:/forum/showthread.php?t=139719&page=1&pp=30

版权声明

●全文为BG2VO在哈罗CQ 火腿社区内的帖子整理而成,(BG2VO为本文作者的呼号及

哈罗CQ 火腿社区注册名,下同),因此,作者BG2VO对文章及本发布拥有最终解释权。作者有权更改或取消本声明中的内容,并对修改时版本拥有全部版权。

●为方便文章传播及改正文中错误,在作者提出其它要求前,将使用以下协议进行发布:

本文遵从署名-非商业性使用-相同方式共享 2.5 中国大陆创作共享协议。

您可以自由:

复制、发行、展览、表演、放映、广播或通过信息网络传播本作品

创作演绎作品

惟须遵守下列条件:

署名. 您必须按照作者或者许可人指定的方式对作品进行署名。

非商业性使用. 您不得将本作品用于商业目的。

相同方式共享. 如果您改变、转换本作品或者以本作品为基础进行创作,您只能采用与

本协议相同的许可协议发布基于本作品的演绎作品。

对任何再使用或者发行,您都必须向他人清楚地展示本作品使用的许可协议条款。

如果得到著作权人的许可,您可以不受任何这些条件的限制。

Nothing in this license impairs or restricts the author's moral rights.

您的合理使用以及其他权利不受上述规定的影响。

这是一份普通人可以理解的法律文本(许可协议全文)的概要。

更新历史:

●Rev.1 整理编辑成书 phenguin 2008-03-18

整理时间有限,确有纰漏,望见谅;如对文档整理及编排有疑问,可联系本人phenguin (phenguinmail@)

第一章 理论部分

第一部分,概述

电子电路的电压基准最早是用稳压二极管,利用了二极管反向击穿后的非常陡的雪崩电压特性来进行电压稳定,比如国产的2CW14。这类稳压管小电压的具有比较大的负温度特性,高电压的具有较大的正温度特性,稳定度和噪音也比较差。但由于结构简单、非常便宜,目前还广泛用于要求不高的场合。

后来国内高精度的场合大量使用补偿的稳压二极管,用正偏二极管的负向温度系数抵消稳压二极管的正温度系数,2DW7C(后来改型为2DW232)是最典型的高精度的,温度系数小到0.00 5%/C,即50ppm/C。总体精度为0.1%级别的。

再后来,能带隙(Bandgap)集成电路大量出现,比如最常用的LM385-1.2(温漂30ppm/C,电流范围大)、TL431(并联稳压),广泛用于各种电源和电子电路中。另外,伴随着方便且价廉的三端稳压器的大量使用(比如7805,温飘不到1mV/C,噪音大约80uV),使得电源供电水平大大提高。

图1、2,一些常见的稳压管和基准(图上自左向右与表中从上到下对应)

图3,HP3456A 六位半万用表内基准板,用的就是LM399类型的基准(LT1826-1249-5)。据说HP3457A(6 3/4位万用表并可扩充到7又3/4位)内部基准与这个完全一样。

图4,从我的HP 34401A(6位半万用表)的维修手册中可以看到,电路图明确标明基准U403是LM399,而元件列表中的生产部件号正是1826-1249。

第二部分,高精度电压基准器件

但是,作为电压基准,是需要精确保存并复现电压值的,因此要求更高一些,比如:

1、温度漂移要很低,比如10ppm/C以下,甚至1ppm/C

温度是电压变化的大敌,为了对付温飘一般采用两种方法:

A、补偿。有的用电路来补偿,高端的用数字方法,把器件的温度特性记录下来,然后烧到ROM 里用D/A输出相反的信号来补偿,可以做到1ppm/C

B、恒温。这是比较彻底的解决办法,大部分用片内恒温,也有的是片内提供加热和感温器件需要外部电路配合。也有的干脆做恒温器。

2、长时间漂移(老化)要小,比如每年不变化不超过100ppm,甚至20ppm以下。而对于普通的稳压器件往往不规定老化指标

解决老化的方法,主要是器件的制作工艺,比如深埋。另外,还要进行老化、筛选和选择适当的电路。

3、噪音要低。高准确的电压设备(比如高精度万用表)分辨力高,如果噪音大,那么后几位将总在变动。这就象测量河水的水位,但水位一会儿高、一会儿低,就很难测准。

目前用的比较多的高精密的基准大多都是深埋型恒温的,比如:

A、LM399,这个是恒温和稳压一体的,4脚TO46小金属封装,但外边套上一个白色塑料保温罩,比3DG12还要大一些。

LM399广泛用于要求比较高的校准器、电压源和高档万用表里做基准,温度系数不大于2ppm/C (典型0.3ppm/C),稳定度大约每年20ppm(厂家指标每1000小时20ppm),噪音7uVp-p。HP 广泛使用的6位半万用表,里面用的就是LM399。

LM399的问题就是工作温度太高而且不可改变。由于外界温度接近恒温温度后恒温将失去作用,而为了抗恶劣环境,因此LM399把恒温温度设置到85C-90C。这样不仅功耗大,更重要的是老化严重,噪音也高。温度高带来的热电动势也高。

当然,LM399也是不同的,有不同的厂家在生产,也有LM299、LM199,还有经过老化或筛选的LM299-20(表示1000小时老化不超过20ppm)等,特性也不太一样。

B、LTZ1000,这个是目前最好的器件,是线性公司开发的高准确度基准,采用深埋技术达到高稳定度,同时片内集成了温度传感器和加热器,温度系数达到0.05ppm/C,而且由于控制部分在片外,因此恒温温度可以随意调节。稳定度每年3ppm(3σ),噪音1.2uVp-p,这个指标可以认为比LM399高了一个数量级,因此主要用于高准确度的标准发生器、电压基准和8位半万用表中。但是,好的器件还要求好的电路和好的使用环境。在HP/Agilent 3458A万用表中,由于出于工作环境的考虑,把工作温度设置为90度,因此特性受到影响,比如老化、噪音、开机重复性等指标都不是太好,以至于本来3ppm/年的基准器件,在万用表的电压稳定度指标上却是8ppm/年!数据手册:

HYPERLINK "/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1154,C1002,C1223, P1205,D3044"/pc/downloadDo...223,P1205,D3044

C、其它基准

---我的Fluke 335D(10ppm准确度),里面用了德州仪器(Taxas)的一个黑色的体积比较大的恒温基准,没找到资料。

---Datron公司生产的Zn21,电压9.8V,稳定度5ppm/年,国内有人在用。

图1、LM399,早期用4个LM399(其实有两只LM299)组装的电压基准。这个是1997年年初做的,一直是我最好的标准,当时独出心裁想弄4个搞并联,增进稳定并减少噪音。后来在2000年到20 03年,国内杂志上发现有用LM399和类似基准4只进行并联的报道。

相关文档
最新文档