R6871基准拆剖析

aeon · 发表于 2009-3-28 15:18:21

aeon · 发表于 2009-3-28 15:36:48

R6871是一台7位半的高分析能力万用表。说是万用表，其实更多是使用其直流电压，也是这个参数才是其最高性能档位。其他档位都是基于这个直流电压档位进行扩展。而直流电压档最高指标的就是基准档。什么叫基准档？就是输入电压跟内部的电压基准进行直接对比的档位，不用进行分压跟放大，这样影响精度关键因素就是电压基准跟ADC了。ADC是靠设计，设计好了就固定下来。电压基准侧是会变的。所以一个万用表的电压基准影响其稳定性的关键。在这样爱德曼才用了其特别的设计，跟其他厂家的基准又是一个创新的。
拆开里面，零件就只有两个，一个线绕电阻串联一个IN829A齐纳稳压管，分析后应该是利用电阻的温度系数进行对齐纳管的温度系数补偿。这样稳压管的温度系数能非常接近0。而其他厂家多选用LM399这样的恒温管，虽然温度系数更低，但带来的缺点也是明显的，老化噪音变大，功率大。

zoo · 发表于 2009-3-28 16:34:49

用1271测一下这个基准的温度系数

yjm2000 · 发表于 2009-3-28 16:51:21

连这个也拆，真是疯狂！

lymex · 发表于 2009-3-28 18:28:42

精彩！
没想到Adv还真有一手。别人的7位半都很尴尬，其中主要原因是基准不好弄：用LTZ成本太高，而用LM399又不是很好。
1N829A看来是很不错的，最早的8位半7081就用这个。谁能组织买点？

另外，从其DS上看，可以通过调节电流，来取得零温度系数点。因此，看来内部封的那个电阻就是设置电流的，与1N829A配对。

aeon · 发表于 2009-3-28 20:31:12

嗯，而且由于内部电阻跟基准是封装在一起，还灌满油，这样还可以利用电阻的温度系数进行反向补偿，能扩大0温度系数的范围了，就是二次系数更低。

grn · 发表于 2009-3-28 20:52:05

功夫了得，又见高手，要好好学习。

jackrao · 发表于 2009-3-29 11:46:49

长期稳定性怎么样？

chenang39 · 发表于 2009-3-29 19:16:40

[s:31] 连这个也拆

redtony · 发表于 2009-4-1 18:38:01

长见识了

zzaming · 发表于 2009-4-3 16:08:44

1N829A, 哪里有卖?

chq1 · 发表于 2009-4-6 14:40:22

好好学习。

jackrao · 发表于 2009-4-7 09:34:00

从PHILIPS的DATASHEET上看，温度系数范围0±5ppm对应的电流范围大约是6.3~8.7mA，这个范围相当大，所以通过设定电流来获得很低的温度系数应该不会困难。

从曲线上看，在TC=0处的斜率大约是10ppm/2.5mA，如果电流的调节细度做到0.1mA的话（这个细度应该很容易），可以获得优于0.4ppm/K的温度系数。

所以，最大的问题可能还不在温度系数上。

jackrao · 发表于 2009-4-7 09:55:22

最大的问题可能在微分电阻的影响上。

1N829A的微分电阻最大为10ohm，当7.5mA电流变化0.1%=7.5uA的时候，电压的变化就有75uV，相当于6.2V的12ppm，这变化就太大了。所以稳定电流是个关键。

电流是通过电压源经串联电阻产生的，这就要求电压源和电阻都很稳定才行，而且电压源的噪声也要足够小，否则电流噪声在微分电阻上也会产生较大的电压变化。

jackrao · 发表于 2009-4-7 10:06:27

也许就是这个原因，ADV采用了线绕电阻。
此外，我猜测，ADV对电压源应该是有特别处理的，以保证其稳定性，而不是简单地从电源上接过来就用的。
顺便问一下AEON，ADV用的电阻是多大的？

市场上了解了一下，没找到卖1N829A的，倒是有卖1N821A，散卖2元一个，相比于1N829A指标就太差了。

zzaming · 发表于 2009-4-7 13:42:07

基准,一般接高阻运放,电流变化应该很小.

jackrao · 发表于 2009-4-7 15:47:54

我说的电流，不是指运放的分流影响，运放的输入阻抗都很高，影响是不大的。

但是，如果电压源不稳定或电阻的原因，造成流经1N829A的电流有微小变化的话，结果就是1N829A两端的电压变化。

电压源一定要很稳定才行，它的影响远远超过运放输入电流的影响。

yjm2000 · 发表于 2009-4-7 16:52:19

那看来是要二级稳压了？或者加个恒流源如何？！

jackrao · 发表于 2009-4-8 09:21:57

很希望AEON再深入解剖一下，看看R6871是怎样处理的。

aeon · 发表于 2009-4-17 14:55:29

负电源升压，也样可以用升压后的电压对基准提供电流，同时为了配合内部温度系数调整电阻，升压后的电压是10V，误差调整到10ppm内。

lymex · 发表于 2009-4-17 17:05:57

我看过几个7V基准，这些基准最终都要升到10V。而7V的电流，就是用一个好一些的电阻，接到10V上。只要10V稳、电阻稳，这个电流就稳。

aeon · 发表于 2009-5-9 20:42:02

有一个想法，既然我们要用LTZ升压到10V，这样的话也可以这样做，用一个适合的电阻就可以了。这样做的话，可以省掉一个75K跟一个130欧的电阻。而且没有了反馈，或者对干扰没那么敏感。跟SZA一样的使用了。但还是使用其最好的恒温电路。

xplore · 发表于 2009-5-10 11:00:58

俺测试的情况是，升压后的10v，通过跳线调整到100ppm，那些跳线最大调整范围是0.5v，最小的是0.001v就是10v的100ppm。这个应该就是没校准的6871的精度了。校准是软件校准显示值，不会改变内部的10v基准。

lymex · 发表于 2009-5-11 21:01:31

引用第21楼aeon于2009-05-09 20:42发表的 :
有一个想法，既然我们要用LTZ升压到10V，这样的话也可以这样做，用一个适合的电阻就可以了。这样做的话，可以省掉一个75K跟一个130欧的电阻。而且没有了反馈，或者对干扰没那么敏感。跟SZA一样的使用了。但还是使用其最好的恒温电路。

没明白您的意思。是否漏掉了个电路图？

aeon · 发表于 2009-5-12 09:02:10

上一个看看

jackrao · 发表于 2009-5-13 11:48:07

这个图有问题的吧？LTZ1000的PIN4、PIN7短路了。

lymex · 发表于 2009-5-13 19:42:04

这个图需要再改进一下

山人 · 发表于 2009-5-28 11:39:38

很深入的技术我不太明白，但从宏观的角度，总觉得温补的是无论如何没有恒温的好，就如温补晶振和恒温晶振比，差了一个档次。（在不同的温度下，我估计温度系数可能是变化的，电阻和二极管的高阶温度系数不可能相同吧？）
二极管的噪声大概是什么数量级呢？噪声可以通过平均值的统计方法消除掉大部分，而稳定性才是计量学的难题。
串了个电阻，对电流稳定性的要求又提高了。
功率大点，对于台式表20W左右的功率，又有什么影响呢？
1281、8508、3458等高精度表可能都用的是恒温基准吧？他们就不怕噪音？6871在他们面前还只是小朋友。
如果袖珍表、液晶显示，追求低功耗、小发热量，用这个基准大概是合适的。
从基准这个角度来看，7位半的6871还不如5位半的8840，但6871应该有更好的开机性能，更好的超短期的稳定性（重复性），而作为基准来用，我认为不妥当。

lymex · 发表于 2009-5-28 11:50:58

高位表，我是不当基准用，主要是当转移工具，因此我注重高分辨、噪音低、短期稳定性好。
我们业余的，有了表的同时，都还想再弄基准来参照、修正。
非恒温也有非恒温的优势，比如开机快、相对老化也小（因为工作温度低）。
当然，6871的中长期指标的确不好，不适合只有此表、没有基准的计量相关部门。但6871的短稳非常好，线性也不错，因此最适合做转移测试。
不少人认为显示分辨=精度，那是从商用电子称得到的结论，用在高位表上就不行了，在6871上更不适用。我的6871最后两位甚至最后3位都不准。

xplore · 发表于 2009-5-28 12:00:42

6871基准串的那个电阻，并非温补用，而是用来温度系数调零。 8位半的7081也用1N829做基准，但thy888说过7081有个复杂的自调零程序，目的也是将1N829电流控制到尽量接近0温漂点。

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