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9档输出型基准

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发表于 2013-12-7 17:20:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
很早就想做一个能输出电压、电流、电阻,三种输出类型的基准,以满足电子工程师们对测量精度的要求。
这些天不忙,就开始了这个9档基准的设计。

先看一下图:

正面.JPG

如图,还是原来AD588完整版基准用的外壳,前面板去掉了一个接线柱,换成了两个三档波段开关。
下面蓝色的开关负责切换 V、I、R三个状态,上面白色的开关负责切换代号1、2、3的输出值。
下面的表格是各档位输出值,V三档,I三档,R三档,共计9档。
表.JPG





 楼主| 发表于 2013-12-7 17:20:40 | 显示全部楼层
本帖最后由 hldiy 于 2013-12-7 17:36 编辑

内部:

内部,1.JPG

内部2.JPG

如图,可见这款基准是由5片pcb组合而成的:

pcb.JPG

分别是:
主pcb,图中最大的那片。
隔板1,左上角那片,带丝印的。 作用:隔热、屏蔽、
接线柱pcb,右上角的。作用,精确定位接线柱,并使接线柱安装更结实可靠。
隔板2,右上角第二片,作用,屏蔽、散热。
波段开关pcb,负责波段开关安装。


焊接好的主pcb:

pcb焊接后.JPG

接线柱pcb位置:

排线.JPG
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 楼主| 发表于 2013-12-7 17:22:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 hldiy 于 2013-12-7 18:01 编辑

电路原理:

1、主构成
588基准,外加1k、9k、90k三组电阻。
电压模式下,三组电阻串联,构成分压电阻。
电流模式下,三组电阻就是电流源的基准电阻。
电阻模式下,三组电阻和电路完全脱离,变成独立的电阻基准。

2、分部电路
    (1)电阻
形成9档位输出,每个档位都有这些电阻的贡献。
所以这些电阻成为关键部分。

1k、9k、90k 三组电阻,之所以不称为三只电阻,是因为每个阻值都是由两个电阻统计温飘和阻值得到的。


电阻.JPG

如图,1k是由两只2k电阻并联得到的。9k为4k+5k。90k是40k+50k。

(2) 电源电路,
588框图.JPG
上图是588的内部框图,
有人会问,既然没有使用5v,那么为什么还要用588芯片呢?为什么不直接用AD587之类的10v基准呢?
答案很简单,对比一下587的框图就知道了,
587.JPG
588内部有四只运放, AD定义588是实用款基准芯片。

在这个9档基准中,设计跟随器A3输出  +10Vref,连接分压电阻列。
跟随器A4负责做电压输出。

   (3)电流部分。

电流部分同样简单。使用op177运放,配合电阻形成恒流源。mos输出。

(4)电阻部分,
无话可说了。

  (5)控制部分。
使用了两只欧姆龙密封小型高可靠性继电器。拆了一只,看看果然金灿灿的。

继电器.JPG     继电器2.JPG


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 楼主| 发表于 2013-12-7 17:22:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 hldiy 于 2013-12-7 18:21 编辑

特点和参数

基准部分,由AD588芯片担任,不要说588芯片高不成低不就,实际上电子工程师们所需精度588完全胜任!
用588打造这款基准,输出值涵盖了电子工程师们需要精度的几乎所有量程。
核心芯片 AD588,将全部使用我筛选出来的温飘和初始精度比较满意的编码芯片。
筛选下来的芯片,将作为4位半源,裸板出售。

再次重申一下,588芯片是生产后筛选的,分类大致两档 尾号为 AQ、JQ  , BQ、KQ。
编码芯片为未经筛选的,所以里面可以筛选出很多性能达到甚至超过 BQ、KQ的芯片。
之所以不直接使用BQ、KQ芯片,主要是因为这个尾号的,也不是性能全部达到我的要求。
而且BQ、KQ芯片很贵,再做筛选的话,成本会激增的!


主要参数:
电压档 可输出 10v、1v、100mv电压,由于这个基准带有电流档,而且怕用错档位伤害基准芯片,所以限流都做了限流,最大输出电流40ma(短路)。
电流档 可输出 10ma、1ma、100uA电流,开路电压24v,可保证驱动电压≥10v。就是说,你在1ma档上,串联10k电阻的话,也不影响输出电流。
电阻档,可输出 1k、10k、100k三个值,具体参数请参看 vishay 102c规格表。

基本档为 10v档,温飘约为 0.5ppm/k,初始精度为10.00000V至10.00050V之间。



还有些想说的,明天再说吧。
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 楼主| 发表于 2013-12-7 17:22:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 hldiy 于 2013-12-7 19:03 编辑

设计心得

分布.JPG

整体由7部分组成。
1、ac电源部分,包括电源插座、emi滤波、保险等。这部分注重安全性,元器件都必须是高质量的。
2、变压器和整流滤波部分,使用高质量元件不必说了。
3、稳压电源和电流输出管。微功耗设计,高稳定性是必须的。
4、电压基准部分,这部分做了快两年了,非常成熟。
5、电阻基准部分,统计电阻,可得提高性能很多。
6、电流放大部分,没啥说的。
7、控制部分,为了微功耗,加了几个元件。


作为一个小型化的基准,微功耗是必须的,不然散热就成大问题了。
这个设计中,作为电源部分负载的,有三部分,
1、电压基准和电流控制ic部分,这部分耗电量很小。
2、电流输出部分,这部分最大工作电流就是最大输出电流,10ma
3、控制部分,这部分的耗电量不容小视。
设计中,两只继电器,吸合状态,分别是V状态,1只,R状态1只。电流状态下无继电器功耗。
继电器推动电流为30ma,持续电流为10ma。推动电流由一只电容提供,持续电流为电源提供。
这样的继电器工作分部,能保证每个档位上,整体耗电量都是相同的。就说每个档位上,总功耗都低于0.2w,而且每个档位耗电量相等。

实际使用中测试,输出10ma时,电阻温度高于室温2℃。变压器和其他部分温度基本相等,都是高于室温大概1℃。


试验后,拆了一半时候拍的照片,留个念吧。

乱.JPG

最后,上一条电流档测试曲线吧。 紫色是电流,蓝色是室温。
电流曲线.JPG



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发表于 2013-12-7 18:03:24 | 显示全部楼层
有成品出售吗?
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发表于 2013-12-7 18:05:48 | 显示全部楼层
好设计不错
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发表于 2013-12-7 18:05:51 | 显示全部楼层

同求成品
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发表于 2013-12-7 18:06:20 | 显示全部楼层
沙发,老哥又出精品。
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发表于 2013-12-7 18:12:00 | 显示全部楼层
顶上!!!好东西!
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