关于1mA恒流源在34401A上测试的疑惑

04102

这个帖子可能会牵扯的问题有点多，主要是因为开始玩这些时间不久，手里标准器件和基准缺失造成的，想请各位前辈指导。
下面开始描述问题吧

首先是自己做了1mA的恒流源，电路图如下：

电压基准是AD780BR，四只分压电阻采用了Linear的LT5400-1，四只10K组成两个1:1的比例。
Rset（R6）用了两只5kΩ的拆机Vishay VSR电阻并联至2.5kΩ，后因为AD780BR的电压稍低于2.5V，在这个Rset上并联了上M的大电阻进行微调。
运放实际使用为OPA2735。

又由于手里的34401A表10mA电流档精度算下来只有千分之一，所以没有用电流档直接测量，而是找了一只拆机Vishay VSR电阻进行取样
使用同一块表进行四线测量，实测阻值为6.2510kΩ。
经过了一段时间的测试，测得电阻上的电压很稳很准，这个板子就放在一边了。

过了一段时间，又拿出来这个板子，连在34401A的电流档直接测量，得到了结果如下图：

只串了34401A表进去，看起来感觉噪声很大的样子，后段有加热和降温至室温的过程，最后有一个尖峰是移动时手摸到了电路。
室温进行的测试，24℃，在测试的后段，将电路加热至了45℃。
24℃         1.000 163（min）~1.000 263（max）        1.000 213（avg）
45℃         1.000 205（min）~1.000 305（max）        1.000 255（avg）
△21℃     △max 0.000 142    6.8 ppm/℃ （max）
                △avg  0.000 042       2 ppm/℃ （avg）

此时，我又找出了当初测试的那只6.2510kΩ电阻，测试1mA在电阻上产生的压降，结果为6.24758V，和当初一样很稳。

事情就此变得比较纠结了：1.00021mA、6.2510kΩ、6.2476V，均为这同一只表在22.0~23.5℃室温下充分预热后的测试结果。
互相计算，不能印证。到底哪个是准的？还是说这三个值都不够准。

我在想，是否应该收一只有出生证1kΩ的BZ3，以及用更高位表标定过的LTZ1000成品基准回来比较，才能得知测得的数据哪个是准的？

各位前辈，小弟在此跪求指点了。

qq64608588

很高级的问题啊。。。

longshort

很正常，电阻的千分之一不确定度就把所有的结果打平了。
没有绝对的准确度，即使六位半也是厂方根据厂一级基准的比对得到的结果，与名义上的准确值都有一定的差距，这个差距是不确定的，但都应该位于指标范围内。
玩精密测量越深入，越会觉得无法统一所有的结果，这时候要靠统计学来帮忙了。

kingsabbit

不纠结，这个看来起很平常，都到nA级跳动了吧

marshallemon

关注一下，看老大的回复

04102

longshort 发表于 2013-10-15 08:39
很正常，电阻的千分之一不确定度就把所有的结果打平了。
没有绝对的准确度，即使六位半也是厂方根据厂一级 ...

很正常，电阻的千分之一不确定度就把所有的结果打平了。 没有绝对的准确度，即使六位半也是厂方根据厂一级基准的比对得到的结果，与名义上的准确值都有一定的差距，这个差距是不确定的，但都应该位于指标范围内。 玩精密测量越深入，越会觉得无法统一所有的结果，这时候要靠统计学来帮忙了。

谢谢回复！

按照34401A的准确度规格，以一年23℃±5℃计算
测量的结果应该为：
6.251 0 kΩ    ± 0.725Ω      6 250.275 Ω   ~ 6 251.725 Ω
6.247 58 V    ± 269μV        6.247 311 V   ~ 6.247 849 V
1.000 21mA  ± 2.5nA         0.997 71  mA ~ 1.002 71  mA

以电压上偏及电阻下偏计Imax = 6.247849 V ÷ 6250.275 Ω = 0.996 12 mA
以电压下偏及电阻上偏计Imin = 6.247311 V ÷ 6251.725 Ω = 0.999 29 mA

若是这样的话，是否可以认为，实际电流值是在计算得到的范围和表给出的范围的重叠部分？
即：0.997 71mA ~ 0.999 29mA范围内？

另外，收个标定好的LTZ1000和BZ3电阻过来进行对比，是比较靠谱的做法么？
有没有您比较推荐的方式？

lizhijun

BZ3不靠谱

longshort

04102 发表于 2013-10-15 13:32
谢谢回复！

按照34401A的准确度规格，以一年23℃±5℃计算

您说的意思实际上是一个置信度的问题，即使您弄到了标定好的LTZ1000和BZ3，在若干次测量中也会产生若干个互有差别的值。究竟取什么值作为最终结果，取决于您对它的信任度。

04102

longshort 发表于 2013-10-15 15:05
您说的意思实际上是一个置信度的问题，即使您弄到了标定好的LTZ1000和BZ3，在若干次测量中也会产生若干个 ...

回这前辈：
我对置信度的观点是，我会相信仪器，仪器给出这个误差范围，那我就去相信实际值会在这个范围内。
那么如果有比如说用七位或8位仪器标定了的标准，那我就测试两次，对比出△值，而后以标定了的标准数值加△为测试结果。

您是否认同呢？

longshort

04102 发表于 2013-10-15 15:33
回这前辈：
我对置信度的观点是，我会相信仪器，仪器给出这个误差范围，那我就去相信实际值会在这个范围 ...

两次是不够的，至少100个数据做统计才能得出比较稳定的结果，您可以让仪器的统计功能充分发挥作用。

04102

longshort 发表于 2013-10-15 15:45
两次是不够的，至少100个数据做统计才能得出比较稳定的结果，您可以让仪器的统计功能充分发挥作用。

您说的统计功能，是指长时间的连续测量后计算avg和划定上下极限么？

这个贴顶层发的测量图，就是连续测了9个小时，得到avg值。之前做电压测试的时候也是以这种方式，连续测半天到一天的。
采样点怎么说都是在几千到2w数量的。

还是说，您的意思是，样本的数量，而不是测试点的数量？

longshort

04102 发表于 2013-10-15 16:02
您说的统计功能，是指长时间的连续测量后计算avg和划定上下极限么？

这个贴顶层发的测量图，就是连续 ...

既然您已经这样做了，那就相信它的值，然后给出一个不确定度就行了。

04102

longshort 发表于 2013-10-15 16:06
既然您已经这样做了，那就相信它的值，然后给出一个不确定度就行了。

感谢您的回答，对于这一部分大概了解了。

下面，就是我觉得这个不确定度有点大，除了更换更精准的表之外，您有没有推荐的方法，得到更好的测量精度呢？

我目前的思路如下：
与标准电压共地，对电压进行比较而得出更准确的电压？
与标准电阻比较，得到更准确的电阻值？

是否靠谱？

远行人

学习了
                     

samuel-tong

完全没看懂，要多学习。

04102

samuel-tong 发表于 2013-10-15 19:47
完全没看懂，要多学习。

简单来说是这样的：
1，我先做了个看似准的1mA源
2，放置了一段时间
3，再次拿出那个源进行测试，值跑了，还跑的比较远，故，做了稍细致一点的测量，就有了此贴的问题。

longshort

04102 发表于 2013-10-15 16:20
感谢您的回答，对于这一部分大概了解了。

下面，就是我觉得这个不确定度有点大，除了更换更精准的表之 ...

其实这里lymex的相关文章已经很多了，您不妨多研究研究他的成果，许多问题都谈到了，特别是所谓准不准的问题。恒流源、标准电阻、噪声的测试等等都有相关内容，丰富得很。

04102

longshort 发表于 2013-10-15 20:42
其实这里lymex的相关文章已经很多了，您不妨多研究研究他的成果，许多问题都谈到了，特别是所谓准不准的 ...

谢谢指导^_^
已经陆续在看了~

shichen717

10mA档的数据误差最大，最不可信，相对于电阻档和电压档的数据可以舍弃。34401电流档采样电阻0.1欧姆，10mA只有1mV，因此噪声很大。

在任何情况下，电压档+电阻基准的方法准确度、噪声和稳定度都远优于电流档，尤其对于10mA这样小的电流，以及高于1A的大电流。我最早用RX70（3W/5ppm）并联的10欧姆基准电阻至今也有很好的表现，与BZ3C的对比基本保持100ppm以内的误差，配合电压档的效果比直接使用电流档好得多，100mA电流档的最后2位都是跳的。现在的RX70没有好卡玛线，效果差一些。

事实上，高位表的电流档我从来不用，新进的Keithley 2015电流插孔的保险卡扣坏了，至今也没有修，采样电阻过小而且温度系数过大。

BZ3的可信度绝对可以解决楼主的困惑。高于500ppm的误差根源应该在电路中，而非34401本身，除非34401带伤。

04102

shichen717 发表于 2013-10-16 10:40
10mA档的数据误差最大，最不可信，相对于电阻档和电压档的数据可以舍弃。34401电流档采样电阻0.1欧姆，10mA ...

谢谢shichen717哥的回复！

另外，是否可以我在6楼的计算方式，取mA档直接测量的误差范围以及间接测量误差的重叠部分？

shichen717

04102 发表于 2013-10-16 19:40
谢谢shichen717哥的回复！

另外，是否可以我在6楼的计算方式，取mA档直接测量的误差范围以及间接测量 ...

电流档与电阻档的误差没有关系，用什么档测量就用什么档的误差公式。

04102

shichen717 发表于 2013-10-18 14:49
电流档与电阻档的误差没有关系，用什么档测量就用什么档的误差公式。

意见暂时保留。。谢谢回复！

zqsplc

正常,万用表,最准的是直流基本档,其他档都是扩展出来的,所以,指标和显示位数,是两回事.

04102

zqsplc 发表于 2013-10-19 23:17
正常,万用表,最准的是直流基本档,其他档都是扩展出来的,所以,指标和显示位数,是两回事.

zqsplc哥说的是，对于这一点我也明白，分辨率和精度是两码事，当然，普遍来说分辨率越高精度越容易提高。

另外，是否可以像俺在六楼的计算方式，缩小误差范围？

xinjihua

学习学习