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几篇国内电压基准DIY的文章及评价

时间:2012-10-09  来源:38hot  作者:lymex

几点说明
1、展示这些文章的目的,在于参考和借鉴,无论是好的做法,还是经验教训
2、文中观点仅代表个人看法,本人与这些文章的作者或发表单位都没有任何利益关系
3、这些文章的发表有很长一段时间了,若谁发现有更多、更好的、更新的类似文章,望提出,我来补充。

第一篇,《电子式电压标准》,中国计量科学研究院,冯占岭,发表日期和发表刊物不详。

 


冯占岭是计量院的老前辈,这篇文章其实是介绍BY2051的文章,大约发表于1986年,当时还不叫固态标准电压标准,而是叫电子式电压标准。
BY2051,是北京无线电技术研完所大约在80年代初生产的(有厂家人员1984年的文章介绍),从功能上看,输出dE,1.018V+dE,1.019V+dE,1V,10V。从性能上看,各输出均为月稳10ppm,年稳30ppm,温度系数1ppm/C。这些功能和指标,可以说与Fluke 731B是完全一样的,从结构原理看也是一样的,核心器件也是SZA263,因此可以得出结论,BY2051就是国产化的731B。
不过,有一点令人费解,电路框图上和描述上都包含了一个恒温控槽和相应的控制,但指标上与原来的非恒温的Fluke 731B仍然是一样的。

另有一篇类似的文章就不单列了,《10伏电压标准及其量值传递》,冯占岭、胡衍瑞、张力力,计量学报,1987年1月第1期:

这文章对该10V标准的介绍很简要,没有型号。从框图上和输入电压上看,与BY2051是完全一样的,不同的是,说明了恒温槽的温度是50度、恒温精度0.1度。同时,温度系数指标提高到0.1ppm/C,同时半年的不确定度也提高到1~2ppm。

 




第二篇,《多用途精密齐纳电压源的研究》,中国测试技术研究院,张朝军等,实用测试技术,l999年3月第2期

 



A、这文章是我唯一在国内见到的采用LTZ1000为核心元件的DIY基准,尽管没有直接说明,但电路和描述确认为LTZ1000无疑。
B、作者/单位 研究了3年,最终做出了可以输出7V、10V和1.018V的电压源
C、 LTZ的典型电路经过改动,直接输出10V。当然,有一对7转10电阻对(R3、R4)

 



D、7V和1.018V的输出采用了常规的精密电阻网络分压方法。不过,没有具体说明到底是什么厂家的电阻网络
E、采用了2次恒温,没有说明恒温温度是多少。只说明LTZ1000内部恒温为50度左右
F、接线柱采用紫铜材料,所有焊点采用低热焊锡
G、测试,只测试了1.018V,与732B的1.018V对比

评价1,作者没有抓住主要矛盾和瓶颈,次要的东西考虑的过多。
事实上,没有进行元件级别的分析,查看相关要素对最终的稳定性指标(还有温漂、噪音等)到底有多大的影响。有限的几个分析,还都是LT自己的,而且是原本有错误的。例如R1变化100ppm,对电压有1ppm的影响,就是LT自己的分析,是错误的,实际上只有0.14ppm的影响。由于缺乏主次分析,使得制作者把所有的要素都作为重要的要素来看待,例如高精密供电、高精密恒温,反而对关键元件(例如分压网络)没有相应的重视和描述。

评价2,采用了二次控温,实际并不解决老化问题,反而帮倒忙。
实际上,LTZ1000的相关电路,做得好,完全可以达到0.05ppm/C的温度系数。无论Datron的4910、Fluke的7000,还是商品的8位半万用表,无一例外全部不采用二次控温。采用二次控温后,其实只解决了7转10等分压电阻的温度系数,但带来LTZ1000本身恒温温度的升高,对老化不利。

评价3,采用换向开关,得不偿失
电压测试采用换向开关,是消除不了热电动势的。基准内部的热电动势是基准的一部分,不可能通过开关在外部消除。消除的只是换向自己开关的热电动势,那还不如不接开关了。


评价4,最后的测试是最大的败笔
基准是10V的,花了3年的时间制作,但验证测试只在1.018V的水平上进行,难于想象。
-----1.018V是逐渐淘汰的标准
-----1.018V的热电动势的影响要大10倍
-----1.018V的基准非常差,732B的1.018V根本就没有稳定性指标
-----1.018V的测试结果,3个月变化不大于1.5ppm,很一般


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