hldiy 发表于 2011-6-12 10:43:44

我也尝试做263基准

                                                    尝试做263基准

一、总体:

在玩过十几个超级基准LTZ1000之后,决心下手难度更大点的263。

通读了超过6次 LY老大的有关263基准文章之后,参照了THY888的文章。重新胡乱画了下面这个电路图:
https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_163813078464357e3b17de3dad151.jpg

特点:
1、采用了LY老大的简化图,减少了一个关键电阻,同时提高了两个电阻的抑制比。从而提高了整体的稳定性。
2、输出采用了LT1010推动。使得输出能力大幅度增高,抗干扰能力也相应提高了一点点。
3、 运放换用了AD707
4、调整电阻位置增加了几个,DIY更加容易。

缺点:
抗干扰能力还是差,输出用了特氟龙屏蔽线,勉强好了一点。

https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_16341307846389fac84e22ce5eeb5.jpg

PCB设计延用了当时设计LTZ恒温升压的体积,还是6cm长。能够装入FLUKE金封、金封金属箔电阻等。

https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_6174130784637475d1b4df271b8d9.jpg



更新我最关心的噪声指标:

https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_1a5a13078480200fdf9dec1b3840a.jpg、

https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_21951307848020760e6a54a55fdf3.jpg

https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_563d130784802085e75b1ac467575.jpg

hldiy 发表于 2011-6-12 10:45:57

二、准备工作

想做好一个基准,首先要有料。
备用了15个263 生产年份从77年-88年,跨度很大。
下图是还没有安装的几个263.

https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_f08d130784638932ae543c7623d7a.jpg

电阻少不了了,因每只基准需要用的电阻都不尽相同。塑料块准备了几百只。

哈哈,显摆一下:
https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_679e1307846389006b1c2317cfe77.jpg
金封电阻一堆也是暂时用剩下的
https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_e51913078463743af1f0321ae2d5f.jpg

最终的调节电阻设计了一个1/4体积的电阻位置,所以还在JS处抢得了近3k只dale金属膜电阻

因为263调整的时候需要调试两个点。1、温度系数;2、输出电压。
所以准备了一个电阻箱和一只可调电阻。
我的超级电阻箱,可调范围:0-190k连续。
https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_6b0b13078463310455df5c86f509d.jpg

可调电阻:20Ω
https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_3e6413078463746523780d2aab0fd.jpg


拥有了这些东西之后开始了我的263基准之路。

hldiy 发表于 2011-6-12 10:47:32

三、关键电阻的配对。

电路最大程度弱化了电阻对输出的影响,但关键电阻对的配对也是必须的。
关键电阻不仅要有好的老化性能,还需要温飘的配合。
理想情况下,两个电阻最好是温飘很小,202z之类的电阻轻松达到指标。却很贵,给爱好者DIY带来了门槛。
如果选用FLUKE的金封绕线,年稳3ppm的性能可以满足基准年稳1ppm的指标。但温飘性能一般都不是很好。
所以配套一对能够具有同向温飘的电阻成为DIY的关键。

鉴于大家多用HP、AG的表,测试电阻特别是测试温飘比较难,设计了以下方案:

https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_f93113078463151545b7fa014e12e.jpg

图中 10v点接入一个相对稳定的电压,如另一只基准提供的稳定电压。
OUT点和地之间连接万用表电压档。

将电阻装入恒温槽,测试从室温到恒温槽恒温稳定之后的输出电压。
压差越小,电阻配对越成功。

hldiy 发表于 2011-6-12 10:48:27

四、装配

有了以上条件之后就可以开始装配了。
首先按照图纸装配pcb,电阻R301 R302 R303 、R502 R503 R504 暂不安装。
https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_15111307846315c63e81dc7a60656.jpg
这是一个焊接完成了一半的用金封金属箔电阻的图片:
https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_ca76130784922003be4e26f31d001.jpg

此步骤没有技术难度,只要能完成焊接就可以了。

hldiy 发表于 2011-6-12 10:48:38

五、零温度系数点和输出电压的调试
这步最难,今天没时间,以后更新。

hldiy 发表于 2011-6-12 10:48:51

六、电源的设计和需要注意的事项
1、电源:
263基准对电源电压的要求不高,12.5-18v直接都能适应的。
但是263基准对干扰的影响很大,所以设计了比较可靠的稳压电源。
https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_59a1130784633191283ae78198d77.jpg
https://bbs.38hot.net/p_w_upload/photo/Mon_1106/585_48f113078463312599c6592a63db9.jpg

电源前端要连接EMI滤波电路。图上的两个黑色的插槽暂时保留,将在插件完成之后公布。

抗干扰能力差,测试的时候最好还是电池供电。

恒温槽是个电老虎,电池供给整体基准的话消耗很大。
所以设计了这样的一个工作方式:
1、平时市电供电
2、市电断电的时候自动切换成电池供电,此时电池仅供给基准使用,恒温槽断电。
3、测试的时候可以通过一个开关,切换到基准和恒温槽都由电池供电。

这样设计的好处是当市电断电的时候(比如基准送走去标定),电池能长期供给基准能源,此时消耗很小。四只18650电池能够使用很长时间。具体还没有测试。

2、注意事项:
虽然有了恒温槽、也有了神器LT1010的输出,输出短路还是要避免的。
恒温槽不是神器,如果长时间短路输出部分器件发热会导致恒温槽内部温度升高。恒温槽要有保温,这样超温的时候需要大量的时间慢慢降低温度。
恒温槽设计恒温点为42℃左右,能适应的环境温度最高30℃,室温要是超高,需做降温。(此处不含将基准和电源同时装入壳体之后的影响)。

hldiy 发表于 2011-6-12 10:52:43

今天没事时间发帖了,楼留了,就不知道明天还能不能编辑了。
据说明天还停电。想继续很可能要后天了。

yjm2000 发表于 2011-6-12 10:56:50

这么多宝贝?哪里来的?

hldiy 发表于 2011-6-12 11:10:49

回 7楼(yjm2000) 的帖子

买来的居多,自己拆机的也不少。还有一部分是抢来的,,哈哈。

haisens 发表于 2011-6-12 11:12:34

般板凳过来学习

happymanlxh 发表于 2011-6-12 11:46:36

a-fly 发表于 2011-6-12 12:49:29

强!料足!
另外本人的一些看法:
一些该用·加电容的地方没加,
C2的接法似乎不佳;
由于C3的存在(包括可能的外接容性负载),输出级最好有相位补偿。

youngliu 发表于 2011-6-12 13:14:33

引用第12楼winsonma于2011-06-1212:02发表的:
请问:7到10V的升压电阻R1和R2,用900R和400R这么小,有影响吗? https://bbs.38hot.net/images/back.gif

R1、R2不是7V升10V的升压电阻,是zener的限流电阻,也是为确定补偿三极管
的集电极电流(限定集电极对+10V端电压)

yjm2000 发表于 2011-6-12 13:36:29

1、据thy888实验,使用ad707容易产生震荡。你实验的结果如何?
2、对电源板感兴趣,电源板的电路是否可以提供?最好能制作成正规的PCB提供。
3、基准板和基准内壳是唐老师设计那款?
4、只有友情交换栏目限制了可编辑时间。

lmserver 发表于 2011-6-12 15:08:49

AD707增益高易震荡,记得LYMEX老大说过一次。

轩尼诗 发表于 2011-6-12 15:28:53

DIY高手,学习了。

dingjiali 发表于 2011-6-12 15:31:27

恒温槽设计恒温点为42℃左右,能适应的环境温度最高30℃,室温要是超高,恒温电路就不工作的是吗?

lilith 发表于 2011-6-12 15:36:00

引用第14楼youngliu于2011-06-1213:14发表的:

R1、R2不是7V升10V的升压电阻,是zener的限流电阻,也是为确定补偿三极管
的集电极电流(限定集电极对+10V端电压) images/back.gif



也就是说,楼主将典型的 263 应用中稳压管限流电阻(R12)与另外一对电阻(R14、R15)合二为一了,另一对电阻(R14、R15)本来应该是运放 7 to 10 的电阻对,它们的分压比将输出电压分压到和 263 集电极的电压相等即可;不过由于 263 电路使用从 263 内部三极管基级注入电流的电阻对(R7A/R7B)调整电压,因此这一对电阻对(R14、R15)输出电压的影响小于类似 LTZ/LM399 中 7 to 10 的,也因此运放的增益反而不需要太大?




就楼主的图而言,如果认为 Vz 不变,那么相当于上面典型图中 R15 对地插入一个固定电压,只要调整分压比到分压点电压 = 263 的集电极电压也没有什么不可以;但如果认为 263 内部的三极管和稳压管构成温度互补,那温度变化时典型图中由于温度系数被补偿了,263 集电极电压不变,输出不变,R14、R15 分压点电压不变...不知道是否是会成立的;楼主的图,因为 Vz 是正温度系数,Vbe 是负温度系数,温度上升时 Vz 升高,运法反相输入端电压也就升高,但由于 263 的温度补偿(在一定程度上)263 的集电极电压不变的话,那整体的输出电压是不是要下降?

lymex 发表于 2011-6-12 15:53:38

引用第19楼lilith于2011-06-1215:36发表的:



也就是说,楼主将典型的 263 应用中稳压管限流电阻(R12)与另外一对电阻(R14、R15)合二为一了,另一对电阻(R14、R15)本来应该是运放 7 to 10 的电阻对,它们的分压比将输出电压分压到和 263 集电极的电压相等即可;不过由于 263 电路使用从 263 内部三极管基级注入电流的电阻对(R7A/R7B)调整电压,因此这一对电阻对(R14、R15)输出电压的影响小于类似 LTZ/LM399 中 7 to 10 的,也因此运放的增益反而不需要太大?

....... https://bbs.38hot.net/images/back.gif

那个改动是我提出的,楼主也提到了。好处是省掉一个电阻,还能提高一些弱化系数。
但这个改动不影响运放的选用。运放可以放大倍数小是因为263本身有一级放大了。

当然,这个改动会少许改变263的温度系数,这也没关系,本来263电路在制作中就需要调节温度系数的。通过调节263的集电极电阻,可以在较大分为内使得整体温度系数接近零,这样同时也可以补偿关键电阻的分压系数。

lilith 发表于 2011-6-12 16:35:32

引用第20楼lymex于2011-06-1215:53发表的:

那个改动是我提出的,楼主也提到了。好处是省掉一个电阻,还能提高一些弱化系数。
但这个改动不影响运放的选用。运放可以放大倍数小是因为263本身有一级放大了。

当然,这个改动会少许改变263的温度系数,这也没关系,本来263电路在制作中就需要调节温度系数的。通过调节263的集电极电阻,可以在较大分为内使得整体温度系数接近零,这样同时也可以补偿关键电阻的分压系数。
....... images/back.gif



运放的事情是因为有人提到用 AD707 会不稳,我想可能就是因为 263 内的三极管工作在类似线性调整电源的放大环节,因此反而不期待运放的增益太高,否则必须考虑运放的补偿问题;至于具体到这个电路的改动,我看到楼主说抗干扰能力还是不行,我想了一下,也可能和这个改动有关,这样一改原本运放的闭环增益为 1.4 的电路受到了 263 内稳压管的影响,闭环增益变得有点大了?

chq1 发表于 2011-6-12 22:02:27

htbst 发表于 2011-6-13 08:53:54

好东西呀!!好好支持下

longshort 发表于 2011-6-13 09:45:34

查看了AD707的datasheet,觉得707的增益已经够高了,最低130dB的放大能力足够让闭环状态的输出误差控制在0.4ppm以下。这样高的增益在闭环应用时容易出现振荡是不奇怪的。

王珏 发表于 2011-6-13 13:53:44

好文!顶楼主。

hautbbs 发表于 2011-6-13 21:47:21

不错,学习了

wmlao88 发表于 2011-6-14 01:34:53

做这个成本不小,不是不小,是太大了

hldiy 发表于 2011-6-14 11:17:34

终于有电了。
谢谢楼上的各位的讨论和帮忙回答。
当时学的模拟电路基本上都就饭吃了,现在是现用现学。

回答几个问题吧,
1、运放用AD707很好,不会产生震荡。输出阻性负载还是容性的都没事。反而用308会不稳。
2、R1和R2是升压电阻,同时也是ZENER的限流电阻。这两个电阻的抑制比很高,不需要太好的电阻。
3、电容的选值和接法都和LT1010有关。
4、恒温槽不是超过30度就不工作了,是环境温度超过30℃可能导致恒温槽内部温度不稳。
5、改进电路确实相对标准电路改变了263的恒温点,但是每套电路都是需要调试的,调试的过程才能找到263的0温度系数点。实质上根本没有本质的区别。
6、基准的原理图和pcb是我自己设计的,希望大家多多批评和指正。经过几次磨练才能成型优质的基准电路。
7、基准内壳是我自制的6cm长恒温槽。恒温电路参照了唐老师的设计。只是在绕线数、量、方式上做了一定的改动,温度传感的热敏电阻挪动到了加热线圈上。这个恒温槽已经成功应用在了LTZ1000的7-10升压部分上(具体参照我发的《DIY了一台恒温的LTZ基准》)。
8、电源板正在优化中,争取做到最好。至于批量共计DIY爱好者暂时做不到,原因很简单,我又烧破产了。。。。。。。。哈哈。如果有人愿意先款预定的话可以做一批大家玩。

hldiy 发表于 2011-6-14 11:20:50

抗干扰能力差不是这个简化电路导致的。经过我的多次试验(期间做过了4台标准电路的基准),抗干扰能力差是263骨子里带的,和电路成型方式没有太大关系。新的电路只能少许提高一点点,这也很可能是LT1010的贡献。

hldiy 发表于 2011-6-14 11:23:34

还有成本的问题。
我的成本超高原因在于想大量试验。真正爱好者们用试验的结果再去diy,成本会很低的。
有时间我做个整体成本核算。

hldiy 发表于 2011-6-14 11:25:38

LY老大,您有时间的时候能不能帮个忙?
我的几个基准想让您给签个名。
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