胜利VC980+四位半(ICL7129)的小改造

JackFrost · 发表于 2014-9-20 13:49:58

手里有块很老的胜利VC980+四位半，大概购于7年前吧，到手后一直很少用一直束之高阁，精度吧还凑合，基本上符合说明书上的指标，关键是这个表速度太慢了，几乎一秒钟刷新不到2次，很不爽，所以买来后仍旧是用VC9805A的三位半，速度每秒三次，基本上可用了。
今天忽然有了兴趣，于是想拿出来改造下，看看能否改进下，先拆机，上拆机图

一如既往的渣做工，略感欣慰的好歹这块表用的是MAXIM的ICL7129A DIP40的封装，还居然有个插座，竟然不是牛屎啊

，MAXIM的这款性能比其他的7129要好一些，噪声是3uVpp的，其他的型号进口的一般都是7uVpp以上的，国产的芯片就更不好说了，总算还不错，有改造的价值。另外直流的分压电阻用的是排阻1776，还算可以，这个排阻精度应该是0.4%的。
再看表头核心部分，积分电容C6用的是一个CBB电容0.1uF/400V的，积分电阻是150K的0805贴片，比较意外的是C4，这个是Cref参考电容，对于7129来说也是很关键的地方，悲剧的是这里竟然是0.1uF的0805贴片陶瓷电容，悲哀啊，要知道陶瓷电容不但温度稳定性差，而且直流电压变化它的容量也是会变化很大幅度的，即使X7R也是一样，这个怎么能做参考电容呢！胜利也太抠门了吧，不该省的地方都省了。参考电容一般要求低漏电稳定，得要聚丙烯最少也得聚酯电容啊。

JackFrost · 发表于 2014-9-20 13:50:25

本帖最后由 JackFrost 于 2014-9-20 14:17 编辑

把这个C4拆下来之后测量了一下，只有0.1uF，而PDF上要求这个地方一般是1uF比较合适，综合考虑空间问题，就用了一颗1uF/63的聚酯电容换上
换上参考电容.jpg

MAXIM的ICL7129A其实性能很不错，但是在国内因为成本的关系外围电路都缩减，所以没能真正发挥好性能。就拿时钟来说，PDF上明确说明RC电路只适用于3 1/2的情况下，虽说积分类的AC芯片对时钟频率温漂这些并不太敏感，但是因为这里还有个时钟抖动的问题，时钟的抖动会造成跳字和误差，玩音响的发烧友都很明白时钟抖动JITTER的危害，所以上了4位以上的这类芯片都要求最好是采用晶振来提供稳定低JITTER的时钟，这个是RC电路所无法满足的。不过仍旧是悲剧，这类低频率的晶振很难买到，我也只好作罢了，还是悲剧。检查这部分电路用的是一个56P（实测60P）的陶瓷0805电容和一个75K的贴片电阻，国内考虑到要是50HZ的倍数，应该是100KHZ左右的频率，100000/60000，所以转换速率不超过2次/秒，所以该表反应慢，很不爽。回过头再看下MAXIM的官方PDF，上面指标最高时钟是360KHZ，应该还是有一定提高空间的，打算将时钟频率提高到200KHZ，这样基本上就能得到3.3次/秒的转换速率，跟三位半的表就一样了，但是这可能会存在线性误差或者其他方面的问题，就需要进一步来验证可行性了。我的改法是不动原来的RC电路，就在ICL7129的PIN1和PIN40间焊上一个电阻，来降低R值从而提高频率，根据实测，我焊上的是51K的电阻，这个跟计算值不一致，但是是用示波器实测的真实值。这里由于RC振荡电路的关系直接用示波器测会漂移，所以我是将示波器的地线接万用表公共地，就是中间那个弹簧上，表针接到7129的PIN3，这个引脚输出的是时钟频率/12000，这样就不会影响准确度了，如图
ICL7129的第1脚和40脚之间焊上51K欧电阻.jpg

加上51K电阻后是168HZ，168*12000大致是203KHZ左右，基本上满足要求。再把万用表重新安装好接上电池开机，可以发现明显速度提高了，感觉现在刷新速度比我的三位半VC9805还要快，应该是超过每秒3次了。

JackFrost · 发表于 2014-9-20 13:50:42

本帖最后由 JackFrost 于 2014-9-20 15:03 编辑

   速度改造是成功了，不过这还没完，频率200KHZ虽然低于360K的上限，不过考虑到几乎所有的图纸都是用120KHZ或者100KHZ，因此担心会不会频率提高后ADC的线性会存在一些不好的下降，这个只好实地来测试了，手头有一台HP 34401A，还算准，再加上一台普源的信号发生器DS1022U，可以输出直流，权且把这三者用三通+BNC电缆连接起来，用信号发生器产生直流电压，然后对照34401A就能校准了。
   ICL7129的基本量程是200mV档，这块VC980+，只有一个多圈可调电阻来调整7129的核心参考电压，200mV以外的档位都是依靠那块精密排阻1776进行分压，这个地方就没办法调整了，所以能做的只能校准200mV档。最后的结果如下
   200mV档各区间线性度测量：

从上面实测可见，虽然提高到200KHZ的频率，但是线性度仍旧没问题，除了10mV的小信号偏差了一个字，基本上整个200mV范围内都是一个字不差。因此觉得这次小改造还是成功的，速度明显提高了，不用再忍受原先的龟速了
另外，粗粗测试了2V和20V档位，跟我的34401A基本上也是不超过3个字，由于除了200mV基础档，其他档位的准确度都依赖于那个精密排阻1776了，这个就无法调整了，这个排阻误差是0.4%以内，从测试对比结果来看跟VC980+官方指标不超过4个字也是符合的。从总体上看，200mV档基本上一字不差，但是非基础档普遍都是偏大2~3个字，这里就要取舍了，继续调整REF消除非基础档那2~3个字的偏大值呢，还是保持200mV档的准确度。最后还是选择保证200mV基础档吧，其他档位自己把读数再减去一点就得了。好了，改造就到此为止吧，谢谢观赏，呵呵

bjadsl · 发表于 2014-9-20 14:02:43

未完待续

黑背 · 发表于 2014-9-20 14:31:25

好贴，学习了。。。

xinjihua · 发表于 2014-9-20 14:55:31

还可以。

edward · 发表于 2014-9-20 15:37:48

这个表做工还可以啊，四位半从来就没有牛屎的。7129的参考电容的容量和温漂是不重要的，一般来说只要保证低漏电就可以了，比例测电阻电路对电介吸收有些要求。我觉得用瓷片就足够了。楼主还可以考虑把那个电压基准换了，一般用的LM385温漂都是50ppm，有些大。

JackFrost · 发表于 2014-9-20 15:51:53

本帖最后由 JackFrost 于 2014-9-20 15:53 编辑

基本上所有的积分类ADC官方PDF都有指出积分电容和参考电容的选择，积分电容要求最高，参考电容其次，但是最差也是指出要求聚酯的，即使是我手头上的同样胜利的三位半拆开里面参考电容也是用的聚酯。网上各种拆机照片也看得不少了，这地方用瓷片还真是够太节省成本了，好歹这个还是4位半，当年价格都超过400元了，这地方比三位半还抠门。这个表唯一好的地方就是那块MAXIM 7129A，其他真是没啥好说的，这样的做工还叫可以的话，真没话说了

。
电压基准我没换，因为确实没必要了，它是用的TI 285-1.2，温漂是20PPM，这个不重要，关键那些个分压电阻，全是普通0805的贴片电阻，这些温漂都超过100PPM了，再改基准也没有用

edward · 发表于 2014-9-20 16:28:37

JackFrost 发表于 2014-9-20 15:51
基本上所有的积分类ADC官方PDF都有指出积分电容和参考电容的选择，积分电容要求最高，参考电容其次， ...

都用TI的LM285了，那做工可以说是不错了，只不过贴片电阻拖了后腿，也可以换掉嘛……现在有一些四位半连塑封排阻都没有的。一个原装ICL7129A就要至少好几美元啊，当年的汇率和现在可不一样。
参考电容我感觉真的没什么重要的，只要漏电小就行（手册上也这么说）……楼主有高位表，可以对比看看。

另外，7129的四位半手持参考电容可能用的都是0.1μF，这么做也许是有原因的，在广泛采用的电路里面，REF LO前面有一个100-200k的电阻，这个电阻降低了充电的速度，其作用我觉得可能和保护有关，我觉得这个电阻和参考电容选定为0.1μF之间应该有一定关系。

JackFrost · 发表于 2014-9-20 16:56:24

我注意到这点了，基本上各个大厂7129官方PDF上这个参考电容都是用的1uF，而国内的产品上都是0.1uF，手册都是说要漏电小，但同时也都指出了这个电容的要求，聚丙烯或者聚酯，这个毫无疑问的，只要是积分类ADC，哪个厂家的PDF都是有这么指出的，不管MAXIM TI INTERSIL什么都是一样的，这么要求肯定是有道理的。你用个不到1分钱贴片电容是也能工作，国产货在这些地方的确很有小聪明，在满足基本要求情况下，各种创新突破。胜利这快表做工确实很差，照片上还看不出来，拿在手里真是觉得恶心。同样国产货，普源的做工就很好，拆开看这也赏心悦目，同样国产货差距就是这么大。如果觉得这表这样的做工就算不错了，还真不知道下限在哪里了

夜猫子 · 发表于 2014-9-20 18:21:56

不错.很有学习的意义.

zxq6 · 发表于 2014-9-20 19:43:00

好技术文，学习了。

marshallemon · 发表于 2014-9-20 21:02:58

国产的7129也是打的maxim的标

Aihe · 发表于 2014-9-20 22:50:05

有改造前测试对比就更好了

JackFrost · 发表于 2014-9-20 23:23:09

以前跟34401对比过发现不准，调整了下基准那个多圈电位器，做了线性度测试，当时也有记录来着，后来全丢失了。印象中调整结果也不是好到哪里去，没有什么惊喜，再加上速度慢，所以这块表还是丢在一边没兴趣了，这一丢就是一年多。现在调整结果感觉还是可以接受的，至少速度快了，用起来不会那么上火了，精度也在厂家指标范围内。总的来说这样改改就够了，国产表的做工整体的零件都偷工减料，PCB做工也低劣，要再进一步改进性能，要换的零件实在太多了，根本不划算

sdu999 · 发表于 2014-9-21 08:28:01

多少钱出

zhaocz · 发表于 2014-9-21 10:06:53

分析得真好,学习了!

ynqs · 发表于 2014-9-21 12:45:13

JackFrost 发表于 2014-9-20 15:51
基本上所有的积分类ADC官方PDF都有指出积分电容和参考电容的选择，积分电容要求最高，参考电容其次， ...

分压电阻的温漂会相互抵消，所以改基准绝对有用的。

当然对于手持四位半表，不改也可以，对精度要求高的还是台表吧。

oide025 · 发表于 2014-9-21 13:32:42

好帖，很有用，手头有个930，应该和楼主的差不多，有空按楼主的方法打磨一下，再问两句，前文提到的C4就是那个绿色的方形电容吗？7129短接哪个脚可以看积分电容的品质？

szapeng · 发表于 2014-9-21 20:57:51

必须支持一下，，谢谢，学习了。我也有，现在研究。

star4321xing · 发表于 2014-9-22 08:45:25

本帖最后由 star4321xing 于 2014-9-22 08:46 编辑

胜利厂我去过面试，很小很少人，仪器也很少，工资也低08年工资900能做什么好东西。电路都是按中国人消费做的，质量比山寨好，比牌子最便宜。

chenang39 · 发表于 2014-9-22 19:59:39

真折腾！
记得以前看过这样改造帖子。

wblqx · 发表于 2014-9-22 21:37:44

我也注意到这个问题了，我的DT930F, D930F+，明显测试速度不如老的830，楼主的方法不错，找时间，折腾一下。

wyl · 发表于 2014-9-24 00:07:25

好帖。有理有据。

226291 · 发表于 2014-9-25 11:46:04

好技术，来学习一下。

钱钱钱 · 发表于 2014-9-27 17:26:25

168*12000好像是2016000

钱钱钱 · 发表于 2014-9-27 17:38:33

我的4位半按楼主方法改制，刷新率提高不少，但电阻最小用到67K，再小就会显示错误，最高位显示1而不是0，电池图标闪烁，测试误差变大。测3脚波形频率为145.7HZ。按公式算145.7*12000应该是？

钱钱钱 · 发表于 2014-9-27 17:41:32

按上述阻值测量对比200MV时误差+1MV，其他测基本不变，精度还是和改前相同。不错，顶一个，谢谢。

钱钱钱 · 发表于 2014-9-27 18:07:10

好在我的板子都是聚丙烯电容和1/4W金属膜电阻组装，没做改动，实际上只是在1和40脚上并一合适的电阻，小办法解决大问题。

ray2003 · 发表于 2014-10-20 22:02:48

新弄了个DT1000，有时间也改一下。

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