lymex 发表于 2010-6-12 07:20:47

几篇国内电压基准DIY的文章及评价

几点说明
1、展示这些文章的目的,在于参考和借鉴,无论是好的做法,还是经验教训
2、文中观点仅代表个人看法,本人与这些文章的作者或发表单位都没有任何利益关系
3、这些文章的发表有很长一段时间了,若谁发现有更多、更好的、更新的类似文章,望提出,我来补充。

第一篇,《电子式电压标准》,中国计量科学研究院,冯占岭,发表日期和发表刊物不详。


冯占岭是计量院的老前辈,这篇文章其实是介绍BY2051的文章,大约发表于1986年,当时还不叫固态标准电压标准,而是叫电子式电压标准。
BY2051,是北京无线电技术研完所大约在80年代初生产的(有厂家人员1984年的文章介绍),从功能上看,输出dE,1.018V+dE,1.019V+dE,1V,10V。从性能上看,各输出均为月稳10ppm,年稳30ppm,温度系数1ppm/C。这些功能和指标,可以说与Fluke 731B是完全一样的,从结构原理看也是一样的,核心器件也是SZA263,因此可以得出结论,BY2051就是国产化的731B。
不过,有一点令人费解,电路框图上和描述上都包含了一个恒温控槽和相应的控制,但指标上与原来的非恒温的Fluke 731B仍然是一样的。

另有一篇类似的文章就不单列了,《10伏电压标准及其量值传递》,冯占岭、胡衍瑞、张力力,计量学报,1987年1月第1期:

这文章对该10V标准的介绍很简要,没有型号。从框图上和输入电压上看,与BY2051是完全一样的,不同的是,说明了恒温槽的温度是50度、恒温精度0.1度。同时,温度系数指标提高到0.1ppm/C,同时半年的不确定度也提高到1~2ppm。



第二篇,《多用途精密齐纳电压源的研究》,中国测试技术研究院,张朝军等,实用测试技术,l999年3月第2期



A、这文章是我唯一在国内见到的采用LTZ1000为核心元件的DIY基准,尽管没有直接说明,但电路和描述确认为LTZ1000无疑。
B、作者/单位 研究了3年,最终做出了可以输出7V、10V和1.018V的电压源
C、 LTZ的典型电路经过改动,直接输出10V。当然,有一对7转10电阻对(R3、R4)


D、7V和1.018V的输出采用了常规的精密电阻网络分压方法。不过,没有具体说明到底是什么厂家的电阻网络
E、采用了2次恒温,没有说明恒温温度是多少。只说明LTZ1000内部恒温为50度左右
F、接线柱采用紫铜材料,所有焊点采用低热焊锡
G、测试,只测试了1.018V,与732B的1.018V对比

评价1,作者没有抓住主要矛盾和瓶颈,次要的东西考虑的过多。
事实上,没有进行元件级别的分析,查看相关要素对最终的稳定性指标(还有温漂、噪音等)到底有多大的影响。有限的几个分析,还都是LT自己的,而且是原本有错误的。例如R1变化100ppm,对电压有1ppm的影响,就是LT自己的分析,是错误的,实际上只有0.14ppm的影响。由于缺乏主次分析,使得制作者把所有的要素都作为重要的要素来看待,例如高精密供电、高精密恒温,反而对关键元件(例如分压网络)没有相应的重视和描述。

评价2,采用了二次控温,实际并不解决老化问题,反而帮倒忙。
实际上,LTZ1000的相关电路,做得好,完全可以达到0.05ppm/C的温度系数。无论Datron的4910、Fluke的7000,还是商品的8位半万用表,无一例外全部不采用二次控温。采用二次控温后,其实只解决了7转10等分压电阻的温度系数,但带来LTZ1000本身恒温温度的升高,对老化不利。

评价3,采用换向开关,得不偿失
电压测试采用换向开关,是消除不了热电动势的。基准内部的热电动势是基准的一部分,不可能通过开关在外部消除。消除的只是换向自己开关的热电动势,那还不如不接开关了。


评价4,最后的测试是最大的败笔
主基准是10V的,花了3年的时间制作,但验证测试只在1.018V的水平上进行,难于想象。
-----1.018V是逐渐淘汰的标准
-----1.018V的热电动势的影响要大10倍
-----1.018V的基准非常差,732B的1.018V根本就没有稳定性指标
-----1.018V的测试结果,3个月变化不大于1.5ppm,很一般



第三篇,《新型固态电压标准的研制》,辽宁葫芦岛市38610部队89分队,才滢、李莉,宇航测试技术,2000年6月第3期

   

A、采用LM399做核心器件
B、采用4只基准做并联,并有详细计算推导过程


C、LM399通过筛选和并联,年稳指标9ppm(k=3)
D、10V采用电阻分压+运放的常规方式,运放采用F07A(国产化的OP07A),分压电阻应该是与1V和1.018V分压用的相同的RX-73精密线绕电阻


E、基准和关键元件采用2次恒温槽

F、作者在文章最后的总结

    目前我们研制的水平接近围外先进产品,可输出10V、1V、1.018V的固态电压标
准的关键技术是提高整机稳定性。我们从l992年开始这方面的研究,1993年的样机达到
年稳定性1×10-5, 要进一步提高稳定性指标主要受基准器件的限制。近6年来,我们
对国内外各种电压基准器件进行了大量的实验测试工作,发现美国FLUKE公司和
WAVETEK 公司的电压基准指标较好,但难于购买。而美国National Semiconductor公
司的产品性能也较好,且容易购买。我们可从中筛选出年稳定性优于4×lO-6 的电压基
准,采用多只基准电压平均技术、可使整机年稳定性优于2×l0-6。

评价1,并联算法/分析很精彩。尽管统计原理早已成熟,基准并联也早有人在用,但能在电压基准上给出具体计算和分析,首次见到。

评价2,采用LM399做基准,取材容易,但在稳定性指标上和噪音上,达不到高标准的要求。



第四篇,《高等级直流电压参考标准的设计》,海军计量测试中心,杨振吉、才滢,电测与仪表,2001年8月第8期


这篇文章与上一篇文章有比较大的相似度,均采用4个基准进行并联,有类似的计算过程。
不同的是,基准采用Datron公司的Zn21,电压9.8V,年稳5ppm   
最关键问题,这个Zn21到底是什么?是单个器件?还是模块?Datron在2001年已不存在了,怎么还有Zn21可买到? 网上查找,除了来自本文的信息外,也没有见到其它的有关Zn21的任何描述。





第五篇,《HJ405直流电压标准的设计》,海军计量测试中心,才滢、牟能,宇航测试技术,2002年6月第3期


这篇文章与上一篇文章几乎是一样的,基本上属于换了一个杂志重新发表,因此不再赘述。
不过,《宇航测试技术》暴露了作者很多个人信息,比如性别男,1972年出生,工作于辽宁葫芦岛,2000年从助工到2001年的工程师



第六篇,《电压基准》,92493部队,杨振吉,电子测量技术,2003年第3期


尽管本文发表较晚,但与第2篇的内容类似,也是采用LM399,也有类似的4只并联的计算。
不过,最后给出的基准的参数,为3ppm/1000小时,这还是令人信服的,因为LM399本身的典型指标是20ppm/1000小时。
对比一下, 第2篇也是采用LM399,指标达到了5ppm/年,甚至达到2ppm/年。

lymex 发表于 2010-6-12 07:20:57

第七篇,《0—10V高稳定直流电压基准的研究》,中国人民解放军92493部队89分队,才滢、王玉珍,宇航测试技术,2008年2月第1期




作者很熟悉了,用的基准也应该很熟悉了,5ppm的指标,应该就是那个神秘的Zn21。
但是,令人始料不及的是,作者在这里引用的一篇1970年的文章:
   
这么老的文章,怎么也找不到了。但里面介绍的Zn21,还能有渠道取得吗?

文章的后半部分,介绍了如何从10V用PWM方法取得0~10V。

lymex 发表于 2010-6-12 07:21:21

【全文完】

lxh1 发表于 2010-6-12 07:24:38

等。。。。。。

chq1 发表于 2010-6-12 08:51:48

学习了 !

zy_sh_npk 发表于 2010-6-12 09:26:43

多谢老大的文章, 看了上面的文章, 觉的现在DIY的这些土基准还是有点意义的。
老大的资料收集工作还是花了不少心思的!

chem 发表于 2010-6-12 09:30:14

langyan 发表于 2010-6-12 09:59:41

学习

thy888 发表于 2010-6-12 10:29:58

貌似专业,实际是完成任务。我认识其中的个别人

liulwn 发表于 2010-6-12 10:34:54

csclz 发表于 2010-6-12 10:58:38

看看

youngliu 发表于 2010-6-12 11:00:29

感觉中测院的这个是用了英国人的测试电路(FET、温控OP放大1000倍)

逆风草 发表于 2010-6-12 11:21:44

学习

changlu 发表于 2010-6-12 11:42:10

学习

tmzdxz 发表于 2010-6-12 12:01:05

好资料!

happymanlxh 发表于 2010-6-12 13:22:58

zhuangke 发表于 2010-6-12 14:31:41

为了评职称的作品。。。

youngliu 发表于 2010-6-12 15:43:17

根据国内发表论文的传统,主要工作应该是由第一署名者完成的,其它人可能只是同一实验室的同事,未必真的有参与

rca211 发表于 2010-6-12 15:56:29

liulh 发表于 2010-6-12 21:26:25

他×, 怎么内容都一样

qinchang 发表于 2010-6-12 22:25:36

楼上骂人不对!

jj3055 发表于 2010-6-12 22:48:56

同学们,暑假马上要来了,这个暑假大家好好的大干一场吧!9月1日还没有成果的踢出38度

nyxfk 发表于 2010-6-16 09:26:14

+
楼上真狠啊
还好没有定成功标准哈

flzgy 发表于 2010-6-19 22:13:11

好资料,感谢lz

海湾大桥 发表于 2011-2-3 19:23:29

记号,慢慢学

longshort 发表于 2011-2-5 21:31:52

非常有用的资料!谢谢共享!

ascetic_wn 发表于 2011-2-17 09:17:45

做个标记,慢慢学习

tangzn 发表于 2011-3-3 14:42:13

谢谢,这个要学习下!

ljhtp 发表于 2011-3-3 16:46:26

做个标记

keye 发表于 2011-4-8 00:35:57

参考一下
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