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电压基准测试系统 Voltage Reference Test System

时间:2012-10-09  来源:38hot  作者:lymex

2、测试目的:
通过对比测试,得到每一个基准的温度系数和中长期稳定性指标


3、系统组成图

 



其中基准组群就是待测试的基准,由于要对比,必需尽可能的把自己的、外来的所有基准都接上。10V、7V电压任意,数量主要取决于开关。但若没有8位半,最好是背靠背测试,因此要求电压一致,即要么全是10V,要么全是7V。


4、控制器
控制器包括接口控制部分、开关部分和接线部分。
其中,开关自然是自动控制的,可以采用磁保持继电器或者PhotoMos,个人倾向于后者。为双刀,尽管背靠背测试可以用单刀。
控制部分的输入信号来自高位表的VM COMP,即Voltage Measurement Complete测试结束信号。一旦测试结束,万用表就发一个脉冲,控制部分就可以把开关转到下一位置,然后,等待一小段延时后(目的在于让继电器接触牢固、电压上升完毕),触发高位表进行下一次测试,这可以通过万用表的Ext Trig(External Trigger外部触发)来进行。
实际上,我的3458A、34420A、34401A、6581T、6871E、1281都带有延时测试,也就是测试开始的时候(内部触发或外部触发),先自己进行延时(可调),再进行正式测试。例如3458A可以用命令Deley 1E-1来设置0.1秒的延时。有了这样功能的表,就可以不接收这个触发信号。因为,一旦测试完成就发出VM信号,控制器很快控制开关完成转换,此时万用表还在延时。转换完毕后自动开始下一个测试。所以,这个Ext Trig也画成了虚线。

由此可见,以上过程重复下去,就可以实现测试的循环,而不是测试同一个信号。
当然,控制器部分可以设置成每个开关测试几次(这样可以去掉不正常的信号、取平均等),然后再转到下一位置。
另外,控制器也可以选择循环的个数,因为位置可能很多,但实际没有都接基准(用于一共有10个测试位置但只接了5个基准),以便排除空测试。
控制器的外部接线采用单芯线、全部焊接的方式,类似Dataproof的某款开关,这样不仅简化接线,而且有不错的热电动势。


5、高位测试表
可以采用8位半,利用其良好的线性,可以直接对比7V和10V,即基准电压可以混合。也可以采用6位半,这样只能对比到1ppm(或者34401这样的可以从GPIB读出7位半、0.1ppm),这样最好接成背靠背的方式,只适合全部为10V的基准或全部为7V基准的场合


6、采集卡,可以用lly的或者成品的

7、PC机,毋庸多言,自动记录和后期分析处理所必需三、系统实现细节

以下是自己的试验系统。
如果要做比较正式的系统,满足大多数人的要求,那么大体的步骤是:
确定系统功能----尽量照顾多数人的需求,既不太复杂但也要留有一定余量
确定系统结构----简单、高性能、容易扩充、使用方便、价格不高,此为可以考虑的设计原则
电路设计--------实现方便,取材容易
布线
软件设计
组装测试


核心开关部分,可以采用PhotoMos开关。这是Wavetek在7000的电压基准系统里曾经用到的。
PhotoMos开关的优势,在于输出部分比较理想。我曾经用过KAQY212,4脚的形似光耦,输入部分是LED特性,只要1.0mA(1.1V)就能导通,导通电阻在1欧以下(纯电阻,MOS开关,较低热电动势)。而断电后输出也断开,开路电阻是1E10级别的。初级次级隔离,可以耐受kV级电压,耦合电容也很小。
这个开关也可以采用KAQW212,8脚的双开关。
当然,若采用松下的AQV102/AQV252,也可以,只不过是6脚的,体积要大一倍,不便于安装。

以下是我以前用这个PhotoMos做的开关,用4017做计数、循环,直接输出,给电阻+LED+PhotoMos串联,用5V电源。

 



这部分现在制作,可以采用类似的电路,用1个或者2个74HC4017串联,有最多10路/20路。
电源可以用2.5V供电,这样功耗小、发热少、热电动势就小。

控制部分的输入信号来自高位表的VM COMP。每当高位表测试完成,就输出一个脉冲,我们就可以利用这个信号,把开关转到下一位置,然后,用高位表自身延时一小段时间后,开始下一次测试。

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