三台六位半万用表的噪声测试对比

FlyMouse · 发表于 2013-12-26 21:11:25

虽然单位里有六位半台表，但在家里一直都用手持表。前几天正好看到某宝有一台泰克DMM4040(Fluke 8845A贴牌)，成色不错，价格比8845A便宜不少，还多出一个USB口，于是欣然拿下。

然而东西到手后感觉底噪似乎有点大。看了坛子里关于8845A的短路噪声测试，和我的DMM4040差不多。于是找来单位里的两个表做了个简单对比，一台是Keithley2000，另一台是Array M3500A(这表有好多牌子，台湾产，很多厂家贴牌)。本来还有一台AG34401，可惜前些天给生产部搞坏了。

K2000和M3500A在六位半精度都可选1PLC，而DMM4040在六位半时只有10PLC和100PLC选项。显然从这里就可看出DMM4040(Fluke8845/8846) 和其他两块表的性能（或者说侧重点）有所不同。为公平起见，3台表的采样周期都设为10PLC。另外，3台表都具备数字滤波功能，DMM4040的数字滤波只能开启或关闭，K2000和M3500还可以选择是移动平均还是重复平均，以及采样个数。在这里，DMM4040数字滤波功能选择打开，另两个表选择默认的移动平均法，10个采样点。

把输入端用短路插短接。第一步测DC10V档。6位半台表的DC10V档信号是直接输入，既不放大，也不衰减，所以直接反映出输入级和ADC的噪声，结果参见表一。第二步测DC100mV档，这时输入信号需放大100倍，可以反映出DC放大器的性能，结果参见表二。

因为M3500A不好设定采样数，所以只好手动操作：与DMM4040同时启动，当DMM4040结束时再手动停止，所以采样数不是正好1000点。第一次是955点，第二次是952点，两次差异是手按键快慢引起的。同时M3500A也无法直接读出标准差。

FlyMouse · 发表于 2013-12-26 21:11:57

从结果可以看出，DMM4040的底噪确实是3块表里最差的，不论是从PP值还是标准差里都可以看出这一点。但这里值得注意的是：DMM4040的采样速度是最快的。1000个点，10PLC采样，所需时间是200秒（1000 x 10 x 20ms = 200s）。DMM4040整个过程用时246秒，除去这200秒，剩余46秒内需要进行1000次的Auto Zero，可以推算出每次Auto Zero最多只用2PLC。而K2000整个过程用时609秒，除去对信号采样的200秒，还剩余409秒可用于1000次的Auto Zero，那么每次Auto Zero可以采样20PLC，自然可以获得更准确、噪声更低的零点。至于M3500A，速度也挺快，从时间推算其每次Auto Zero也是2PLC，但是噪声却和K2000是一个水平，甚至更好。为此我咨询过台湾的技术人员，他们的回答虽然含糊其辞，但是大概可以推测出他们是采用多次平均的方式来做Auto Zero，也就是说虽然每次AutoZero的时间很短，但这次Auto Zero采样的数据是和前面数次Auto Zero的数据求平均（或者其他类似算法），来作为下次采样的零点。因为温度变化不会太快，所以采用前面数次Auto Zero的历史数据和当前Auto Zero的结果相加后求平均并不会影响精度，却可以降低Auto Zero的噪声。而根据Agilent的资料，34401的采样周期与Auto Zero周期相同，也就是说采样周期设定为10PLC时，Auto Zero时间也是10PLC。所以我胡乱猜测，如果泰克（Fluke）能够修改韧体改进Auto Zero过程，这块表的性能还有提高的潜力。

同时还发现，虽然3个表的数字滤波功能都打开，但是反应速度却大不一样。把3个表同时接到一台关闭的直流电源上，然后打开电源开关，DMM4040反应最快，M3500次之，K2000最慢。DMM4040反应快说明它的算法或者采样数与其它表不同，而反应速度与滤波效果相互矛盾，不可兼得。K2000最慢则是应为它花在AutoZero上的时间最长。所以下次有时间的话，把3个表的数字滤波都关了再测一次，这样才公平。

另外，在测试时还发现，如果不用短路插，而是用一根两头都是香蕉头的1米长导线短接表的输入端，用手晃动这根导线时，M3500A的跳动最小，K2000次之，DMM4040最差。

bg4cp · 发表于 2013-12-26 22:34:20

而是用一根两头都是香蕉头的1米长导线短接表的输入端，用手晃动这根导线时，M3500A的跳动最小，K2000次之，DMM4040最差。

这是不是说明DMM4040输入阻抗大？

bg4cp · 发表于 2013-12-26 22:49:15

这有点解释不通啊，10V基本档噪音大，但是100mv档噪音却不大

FlyMouse · 发表于 2013-12-26 23:08:49

bg4cp 发表于 2013-12-26 22:34
而是用一根两头都是香蕉头的1米长导线短接表的输入端，用手晃动这根导线时，M3500A的跳动最小，K2000次之， ...

DMM4040与M3500的输入阻抗都选的是10M，K2000好象不好选。

sjtx1971 · 发表于 2013-12-26 23:17:21

学习了，不错的性能测试对比

bg4cp · 发表于 2013-12-27 00:04:35

10V档标准差比K2000大一倍，100mV档标准差基本一样，这不就是10V基本档噪音大，但是100mv档噪音却不大

FlyMouse · 发表于 2013-12-27 00:09:51

本帖最后由 FlyMouse 于 2013-12-27 00:12 编辑

bg4cp 发表于 2013-12-27 00:04
10V档标准差比K2000大一倍，100mV档标准差基本一样，这不就是10V基本档噪音大，但是100mv档噪音却不大

100mV档DMM4040的测试结果离散性比较大，我后来又测了很多次，PP值差不多，但是标准差最小到过77n，最大可达135n，平均大约95n。另外可能K2000的100倍放大部分噪声大了些。

longshort · 发表于 2013-12-27 07:24:02

本帖最后由 longshort 于 2013-12-27 07:26 编辑

另外，在测试时还发现，如果不用短路插，而是用一根两头都是香蕉头的1米长导线短接表的输入端，用手晃动这根导线时，M3500A的跳动最小，K2000次之，DMM4040最差。

切割地球磁场？那不跳才怪。跳动小的，输入阻抗低；跳动大的，输入阻抗高。

〆﹏熋訷悪鎩 · 发表于 2013-12-27 09:26:41

FlyMouse 发表于 2013-12-26 23:08
DMM4040与M3500的输入阻抗都选的是10M，K2000好象不好选。

K2000 阻抗自动切换的

100mV~10V 是70Gohm±1%

100V和1000V是 9.9M±1%

〆﹏熋訷悪鎩 · 发表于 2013-12-27 09:32:56

感觉楼主这测试也就是个参考无法定性

K2000用了至少有7年多了 4040不知 3500貌似是新的

这年龄差距也太大了吧

zca123 · 发表于 2013-12-27 10:16:14

不错不错

漫步江南 · 发表于 2013-12-27 10:41:52

学习技术贴

FlyMouse · 发表于 2013-12-27 11:59:22

longshort 发表于 2013-12-27 07:24
切割地球磁场？那不跳才怪。跳动小的，输入阻抗低；跳动大的，输入阻抗高。

你没看仔细。DMM4040与M3500的输入阻抗都选的是10M，K2000是高阻不好选，大于10G。
而且短路线是挂下来的，形状基本上是对折，即使切割磁场，一来一回也抵消了。

FlyMouse · 发表于 2013-12-27 12:10:50

本帖最后由 FlyMouse 于 2013-12-27 12:15 编辑

〆﹏熋訷悪鎩发表于 2013-12-27 09:26
K2000 阻抗自动切换的

100mV~10V 是70Gohm±1%

基本上现在六位半以上的表在10V以下都可选择高阻输入，说白了就是加一级跟随器。100V及以上档位因为运放输入电压范围不够，只好还老老实实用电阻分压器衰减。所以K2000的输入阻抗不是自动切换，它在固定档位数值是固定的。只不过10V以下信号走跟随器，阻抗高；100V及以上档位走分压器，阻抗低。而且如果我没记错的话，手册上只写大于10G，没见到70G这个数值。
DMM4040和M3500跟随器可以选择打开或关闭，关了就是10M阻抗，K2000不能关闭。

〆﹏熋訷悪鎩 · 发表于 2013-12-27 12:15:14

FlyMouse 发表于 2013-12-27 12:10
基本上现在六位半以上的表在10V以下都可选择高阻输入，说白了就是加一级跟随器。100V及以上档位因为运放 ...

对啊随档位自动切换啊

70G是我们售后机器修好后要检定的指标

shichen717 · 发表于 2013-12-28 14:07:06

本帖最后由 shichen717 于 2013-12-28 14:08 编辑

泰克说不上是fluke贴牌，两人是一家，连Keithley一起仨人是一家。

貌似Array M3500A就是给Keithley贴牌的K2100?

anyuzhi · 发表于 2014-1-10 18:58:23

FlyMouse 发表于 2013-12-27 11:59
你没看仔细。DMM4040与M3500的输入阻抗都选的是10M，K2000是高阻不好选，大于10G。
而且短路线是挂下来 ...

你这是什么概念?

analex · 发表于 2014-1-10 22:05:40

DMM4040(8845A)的噪声是挺大的，10PLC还算可以一看。更小的PLC大到不敢直视，不忍心看到这么渣的FLuke表

。偏偏这款表又有直方图和趋势图功能，插上断路器就能直接读出零点噪声。噪声大以致于趋势图刻度都不敢按六位半的分辨率显示，而用4位半表示。
楼主可以顺便看看DMM4040的100uA量程本底噪声，噪声有效值远大于1ppm，无论如何也够不着6.5位的分辨率，大到足可以有理由删掉这个档位了。

FlyMouse · 发表于 2014-1-11 13:18:04

anyuzhi 发表于 2014-1-10 18:58
你这是什么概念?

一根导线，从中间对折，这根折线即使切割磁场，产生的感生电动势也相互抵消掉了。

FlyMouse · 发表于 2014-1-11 13:22:28

shichen717 发表于 2013-12-28 14:07
泰克说不上是fluke贴牌，两人是一家，连Keithley一起仨人是一家。

貌似Array M3500A就是给Keithley贴牌 ...

Array也是贴牌，真正的原厂在台湾。据说原厂是在给Keithley贴牌。

FlyMouse · 发表于 2014-1-11 13:28:14

〆﹏熋訷悪鎩发表于 2013-12-27 09:32
感觉楼主这测试也就是个参考无法定性

K2000用了至少有7年多了 4040不知 3500貌似是新的

我测试了那台05年产M3500，电阻档坏了（误差超过1%），而且还被无经验的人拆过。从测试结果看噪声指标还真的很好，和新的差不多，比Keithley2000好。

anyuzhi · 发表于 2014-1-11 15:10:45

谢谢您，不过在这里那点中学知识不太够用。

FlyMouse · 发表于 2014-1-11 15:48:57

确实不够用。不过这里只是谈谈感受。两个表都是高阻输入，同样用对折导线短路，一个读数跳的多，另一个跳的少，不仅仅是输入阻抗的问题。打开M3500就可以看出来，它的屏蔽做的远比K2000到位。

beautieshunter · 发表于 2014-1-13 23:52:03

看到楼主说的那家店了，我也关注了，不知楼主买了多少钱？

FlyMouse · 发表于 2014-1-13 23:59:04

beautieshunter 发表于 2014-1-13 23:52
看到楼主说的那家店了，我也关注了，不知楼主买了多少钱？

就是标价。卖家见我打听的比较仔细，但没有立刻买，马上就把价格加了400。后来我好说歹说才以原来价格成交。
我看你好像出过Fluke 8845/8846。

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