Источник образцового напряжения своими руками

При ремонте была явная необходимость в первую очередь проверить исправность источника опорного напряжения, но не проверял, откладывал на потом и занимался тем, с чем можно было повременить. Тестера для проверки TL не было. И как не хотелось отвлекаться от начатого ремонта, но пришлось. Душу согревало, что в следующий раз, когда понадобиться проверить Т-эльку проблем не будет. В виртуальном пространстве интернета схем для такой проверки множество.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Источник образцового напряжения / High Precision Voltage Reference Board

Блок фиксированных опорных напряжений с питанием от батареек


Что мерить, чем мерить, как мерить. И, естественно - зачем мерить В таких условиях мультиметрам уже не хватает динамического диапазона, а на помощь приходит альтернативное решение в виде распространённого низковольтного 16…разрядного АЦП с каким-либо контроллером в придачу.

Но мы же не ищем лёгких путей, правда? Почему бы не потратить с пользой немного времени и не смастерить какую-никакую, а собственную конструкцию, которая бы с одной стороны удовлетворяла всем требованиям, а с другой — не содержала ничего лишнего? Если ответ положительный, тогда за работу! Первым делом посмотрим на типичную структурную схемы мультиметра, хотя бы на примере отечественного В Что является в ней самым важным узлом?

Конечно же аналого-цифровой преобразователь. Именно АЦП своими метрологическими характеристиками определяет и лимитирует характеристики прибора в целом. Иными словами, долгосрочная стабильность, НЧ шум, температурный коэффициент и прочие показатели в различных режимах и на различных пределах измерения мультиметра могут быть хуже, чем у АЦП, но никак не лучше их. Последние как раз соответствуют таким режимам и пределам измерения, когда различного рода функциональные преобразователи — надстройки над АЦП — привносят наименьший вклад в ухудшение метрологических характеристик оного.

В первую попадают приборы, в которых АЦП реализован на дискретных компонентах и работает, как правило, по сложному запатентованному алгоритму. Повторение таких АЦП в любительских условиях сродни экстремальным видам спорта: очень увлекательно, но результат не всегда положительный. Их мы рассматривать не будем. Ко второй группе относятся мультиметры, в которых за основу взят какой-либо из серийных АЦП, а остальные узлы адаптированы к характеристикам выбранного чипа. Тоже самое относится и к напряжению ИОН, которое для отработанных и наиболее стабильных схем источников составляет от 7 В и более.

Другие показатели АЦП, такие, как шум, дифференциальная нелинейность и температурный коэффициент, не столь критичны и могут быть при необходимости программно скорректированы за счёт алгоритмов фильтрации результатов преобразования и введения поправок. Номенклатура типов АЦП для некоторых моделей мультиметров приведена в таблице: Что ж, основная идея понятна: первым делом выбрать АЦП исходя из сформулированных технических требований к прибору, далее выбрать и согласовать по уровню источник опорного напряжения, в последнюю очередь придётся спроектировать входной масштабирующий или буферный усилитель для АЦП.

Всё остальное — это функциональные преобразователи RMS вычислитель, источник тока и т. В крайнем случае их может не быть вообще, при этом мультиметр вырождается в многопредельный или даже однопредельный широкодиапазонный вольтметр постоянного тока. Как раз с последнего варианта я и предлагаю начать. Теперь несколько слов о техническом задании на проектирование. Поскольку сам по себе вольтметр и уж тем более мультиметр мне не требовался, задание формулировалось исключительно с позиций спортивного интереса.

Численные значения приведены в соответствующих спецификациях мультиметров, а порядок их величин указан в первом абзаце статьи. Что получилось в конечном итоге, видно из следующих иллюстраций. Выбран был первый. Не самый дешёвый, но у него было одно важное преимущество — он был в наличии, что согласитесь для маленького городка с одним единственным магазином радиотоваров немаловажный фактор ADS позволяет использовать внешний ИОН с выходным напряжением до 5 В и имеет дифференциальные входы обоих каналов.

Последнее — настоящая головная боль, так как для вольтметра не даёт ровным счётом ничего, кроме сложностей согласования с входным усилителем.

В конце концов от дифференциального режима АЦП пришлось отказаться, а для питания всей аналоговой части использовать отдельную обмотку трансформатора и организовать виртуальную землю на U26 с потенциалом, равным середине диапазона рабочих напряжений по входам АЦП. ИОН собран по классической схеме компенсационного стабилизатора напряжения.

Опорным элементом в нём является термокомпенсированный стабилитрон 1N, оставшийся среди запчастей 8,5-разрядного Solartron после модернизации. В обратной связи ОУ включен статистический делитель в виде тонкоплёночной резисторной сборки U1 типа КМНР1 первой группы точности хотя последнее и вовсе не нужно. Опорное напряжение снимается непосредственно со стабилитрона и масштабируется резисторным делителем R6 - R8 до уровня 4,9 В. Фольговые резисторы в делитель проходили предварительное испытание в термокамере и подбирались по минимальному результирующему температурному коэффициенту деления.

Входной усилитель 7,5-разрядного вольтметра — наиболее сложный и ответственный узел. Простейший вариант его реализации представлен на фрагменте принципиальной схемы калибратора Valhalla GS: На этой схеме основной ОУ IC4 питается от вспомогательного источника питания в виде двуполярного стабилизатора IC2 и IC3, потенциал общей шины которого определяется величиной напряжения на выходе буферного повторителя IC1 с полевыми транзисторами на входе.

Таким образом обеспечивается расширенный диапазон входных напряжений и близкое к нулю значение синфазной составляющей сигнала. Следящее питание для него обеспечивается U4 LF с параметрическими стабилизаторами на выходе.

При необходимости может быть добавлена ещё одна профессия — задатчик следящего потенциала затворов ключей на полевых транзисторах для коммутации выхода усилителя на какие-либо другие функциональные узлы преобразователи. Пару слов о защите входа. В те моменты, когда входное напряжение не превышает порога защиты то есть менее 17 В , разность потенциалов на транзисторах U10 и U11 в диодном включении не превышает несколько десятков милливольт, а сила тока через них — несколько пикоампер.

Таким образом в штатном режиме работы вольтметра U10 и U11 не создают дополнительную нагрузку на вход. Нагрузкой входного усилителя служит делитель напряжения на резисторах R9 и R Именно таким образом масштабируется диапазон входных напряжений вольтметра к диапазону входных напряжений выбранного АЦП в квазидифференциальном включении. К подбору резисторов в делителе предъявляются ещё более высокие требования, чем в узле ИОН. Оптимальным вариантом был бы малогабаритный микропроволочный или фольговый делитель из резисторов с одним основании и в одном корпусе.

К сожалению такого у меня не нашлось, поэтому пришлось подбирать индивидуальные резисторы в пары по близкому ТКС. Первый блин пара резисторов оказался комом. В результате при скачкообразном изменении входного напряжения от 0 до 10 В установление показаний с допуском 1 ppm происходило несколько минут, что уж говорить про интегральную нелинейность.

Уменьшить рассеиваемую мощность я не мог, поскольку ограничен в бОльших номиналах резисторов, да и место на плате есть только на 2 корпуса. Поэтому принял временные полумеры в виде замены R9 и R10 на резисторы такого же номинала, но нулевым ТКС верхнего плеча делителя и в 2 раза меньшим ТКС нижнего плеча.

Требования к этим ОУ ещё более жёсткие. Показатели температурного и временного дрейфов, амплитуда НЧ шумов — всё это становится в 10 раз важнее, так как во столько же раз уменьшается диапазон рабочих напряжений по сравнению со входом вольтметра.

Лишь одно требование более не является критичным — напряжение питания. Входы буферов выведены на разъём P1, который позволяет либо подключить дочернюю плату с функциональными преобразователями, либо с помощью перемычек вручную назначить источник сигнала для каждого входа. Питание аналоговых и цифровых цепей осуществляется от двух независимых обмоток трансформатора. Третья обмотка на схеме не показана служит для питания гальванически изолированных от основного блока вольтметра микроконтроллера ATmega с индикатором.

Поскольку передо мной не стояло задачи создать законченное устройство, штатный микроконтроллер я не задействовал, а подключил вольтметр на время тестирования к одноплатному промышленному микрокомпьютеру через интерфейс Centronics.

Программа на скорую руку написана на жуткой смеси ассемблера с паскалем и работает в жёстком реальном времени. К сожалению мне не удалось понять причины, по которой теряется в виде фантомного каждое второе прерывание по готовности результатов преобразования. Из-за этого фактическое быстродействие вольтметра снижено в 2 раза. Результаты испытаний Скажу заранее, что цель проекта была достигнута в полном объёме.

Характеристики прототипа вольтметра с хорошим запасом вписываются в рамки Keithley и Keithley При этом стоит заметить, что особых мер по экранированию, минимизации термоЭДС, защите от конвекционных потоков не предпринималось. К тому же настройка рабочего режима стабилитрона в ИОН не проводилась хотя она и предусмотрена , а средства для внутренней самокалибровки вольтметра просто отсутствуют.

Входной ток рассчитывался путём замыкания входа предварительно прогретого вольтметра после калибровки нуля прецизионным резистором с номиналом 1 МОм. Показания прибора в мкВ численно равны величине входного тока в пА. Полученное значение 60…70 пА несколько больше ожидаемого, к тому же оказалось, что его невозможно скомпенсировать, т. Входное сопротивление определялось по результатам расчёта падения напряжения на резисторе номиналом 1 МОм, включенным в цепь между калибратором Datron A и вольтметром.

Приведённая дифференциальная нелинейность рассчитывалась как нормированная на напряжение 10 В величина отклонения показаний вольтметра от теоретического значения.

Последнее определялось с помощью уравнения линейной регрессии, коэффициенты которого получены методом наименьших квадратов по всем экспериментальным точкам отсчётам в пределах от минус до плюс 16 В. Самое большое разочарование принёс график дифференциальной нелинейности, на форму которого наложились сразу два фактора: нелинейность делителя R9-R10 и квазидифференциальное включение АЦП, при котором отлична от нуля синфазная составляющая на входах. Для этого была получена матрица из й пары значений напряжения на входе вольтметра и разности между ним и результатом измерения в кодах АЦП.

Результат получился вполне удовлетворительным, хотя его стабильность в рабочем диапазоне температур ещё нужно подтвердить. RMS и пиковая амплитуда шумов вычислялись для разного значения времени интегрирования сигнала , 10 и 1 PLC, то есть периодов сетевого напряжения и для двух условий: 1 при короткозамкнутом входе, когда влияние нестабильности ИОН вольтметра минимально; 2 при подаче на вход напряжения с лабораторного эталона 10 В.

К слову, показатели шума во всех без исключения спецификациях промышленных мультиметров приводятся именно для первого случая. Щербаков В. Электронные схемы на операционных усилителях, У вас нет доступа для просмотра вложений в этом сообщении. Супер статейка! Да, это моя ошибка. Слово дифференциальная следовало бы заменить на интегральная, или вообще выбросить, если уж строго придерживаться ГОСТ Mickle , спасибо.

Что получилось - видно из графиков. Здорово, как всегда Mickle на своем собственном уровне радиолюбительства. Если не секрет, сколько времени ушло на реализацию мультиметра, считая от идеи до работающего железа?

И как с влиянием нагрева от преобразователей питания на измерительную схему, ведь на плате все скомпоновато достаточно близко? Год назад на этом форуме разжился симпатичными корпусами. Всё остальное, в том числе моделирование узлов, подбор компонентов, изготовление платы, написание ПО отняло не менее 3-х недель перед началом отпуска.

Монтаж и вправду оказался очень тесным, температура внутри корпуса выше комнатной на градусов. Но поскольку аналоговая плата потребляет незначительный ток, интенсивность тепловых источников коими моделируются стабилизаторы также невелика. Ради интереса я проводил испытания при разных напряжениях в сети конструкция запитана через многообмоточный трансформатор гальванической развязки. В конечном итоге пришёл к выводу, что вклад узловых источников погрешности в общую функцию преобразования вольтметра линейный и аддитивный.

Хуже всего дело обстоит с участком схемы между делителем напряжения и входом АЦП. Резкая смена величины напряжения на входе делителя от 0 до максимума и наоборот приводит к изменению теплового режима делителя и буферного ОУ, появлению нескомпенсированной термоЭДС в цепи. Величина последней составляет мкВ в начальный момент времени и исчезающе малой через минут. Для вольтметров с дискретным АЦП и динамическим диапазоном интегратора в десяток-другой вольт такое смещение нуля было бы просто незаметным 0,,2 ppm.

В моём же случае каждый микровольт - это 1 ppm. Проект завершён.


Надежная опора: источники опорного напряжения

Что мерить, чем мерить, как мерить. И, естественно - зачем мерить В таких условиях мультиметрам уже не хватает динамического диапазона, а на помощь приходит альтернативное решение в виде распространённого низковольтного 16…разрядного АЦП с каким-либо контроллером в придачу. Но мы же не ищем лёгких путей, правда? Почему бы не потратить с пользой немного времени и не смастерить какую-никакую, а собственную конструкцию, которая бы с одной стороны удовлетворяла всем требованиям, а с другой — не содержала ничего лишнего? Если ответ положительный, тогда за работу!

Преобразователь напряжения для светодиодной лампы Принципиальная схема источника образцового напряжения. Плавкая.

Образцовый источник напряжения 10В на AD588

При конструировании многих схем возникает необходимость в хорошем источнике опорного напряжения. В первую очередь к таким схемам относятся стабилизаторы напряжения компенсационного типа, в которых выходное напряжение сравнивается с эталонным опорным напряжением и по результатам сравнения корректируется состояние регулирующего элемента, то есть обеспечивается стабилизация выходного напряжения. Среди других областей применения источников опорного напряжения можно назвать: высокоточную измерительную аппаратуру, цепи управления чувствительными к колебаниям напряжения узлами например, перестраиваемыми с помощью варикапов контурами и т. Простейшими источниками опорного напряжения могут выступать описанные выше параметрические стабилизаторы. При необходимости в таких стабилизаторах, должна применяться термокомпенсация ухода напряжения стабилизации и стабилизация тока стабилитрона. Для использования специально в источниках опорного напряжения выпускаются специальные прецизионные стабилитроны , обладающие очень маленькими значениями температурного коэффициента напряжения стабилизации. Схема термокомпенсированного стабилитронного источника опорного напряжения со стабилизацией тока стабилитрона приведена на рис.

Источники опорного напряжения

Источник образцового напряжения своими руками

Maxim Integrated предлагает наиболее исчерпывающую линейку последовательных и параллельных источников опорного напряжения, охватывающую более 90 базовых вариантов с более чем функциональными разновидностями. Такой широкий выбор приборов позволяет выбрать изделие по многочисленным ключевым параметрам, таким как точность, температурный коэффициент, уровень шума, тип корпуса. Благодаря сверхмалому уровню шума 1,3 мкВ пик-пик MAX идеален для преобразователей данных высокого разрешения и систем, чувствительных к уровню шума. MAX, выпускаемый в 6-выводном корпусе SOT23 обладает температурным дрейфом, доступным ранее только для устройств в 3 раза большего размера в 8-выводном корпусе SO.

Один источник опорного напряжения TL Подглядел схемку там используют два делителя напряжения на R, R делитель для компаратора Собираю схему контроля разряда li-on аккумулятора без встроенной защиты

ПРОВЕРКА ИСТОЧНИКА ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ TL431

От редактора EDN: Этот программируемый калибратор и опорный источник будет прекрасным инструментом для вашей домашней лаборатории. Даны все проектные файлы аналоговой секции, в то время как выбор микроконтроллера оставлен за вами. В этой статье описывается самодельный калибратор напряжения постоянного тока, обеспечивающий хороший баланс между сложностью, точностью и ценой. Вы можете использовать его для проверки оборудования, калибровки АЦП и везде, где может потребоваться точный источник напряжения. Блок-схема калибратора показана на Рисунке 1. Аналоговая секция, которой управляет микроконтроллер МК , содержит высокоточный ЦАП цифро-аналоговый преобразователь , два аналоговых переключателя, два операционных усилителя и четыре согласованных резистора.

Прецизионный источник опорного напряжения на AD584KH

Устройствам аналогового вывода также требуется опорный потенциал. От точности и, особенно, температурной и временной стабильности ИОНа зависит точность всего прибора. В ряде случаев требуются малые габариты и низкое энергопотребление. В таблице 1 приведены основные параметры и особенности микросхем. В основе обычно но не всегда лежит так называемая bandgap-схемотехника, а выходное напряжение укладывается в ряд стандартных значений В :. Таблица 1. Основные параметры и особенности микросхем.

Отточности задания опорного напряжения напрямую зависит точность измеряемого напряжения с образцовым (именно по этой причине в деле АЦП бывает предусмотрен внутренний источник опорного напряжения ( таковы.

Источники опорного напряжения

Войти Регистрация. Логин: Пароль Забыли? Популярные ICO.

Понадобился мне тут недорогой источник опорного напряжения. Полистав каталоги, я остановил свой выбор на микросхеме TL за 20 рублей. Сейчас расскажу, что это за букашка и как ее использовать. TL - это так называемый программируемый стабилитрон.

Сайт помогает найти что-нибудь интересное в огромном ассортименте магазинов и сделать удачную покупку. Если Вы купили что-то полезное, то, пожалуйста, поделитесь информацией с другими.

Наука начинается там, где начинают измерять. И как мы знаем, точность, это характеристика качества измерений, отражающая степень близости результатов измерений к истинному значению измеряемой величины. Иными словами, берясь за новый, или наоборот, видавший виды мультиметр или стрелочный вольтметр нас как минимум должен беспокоить вопрос, насколько точны его показания? Это действительно важно, поскольку проводя измерения и наладку аппаратуры китайскими приборами мы должны быть уверены, что все сделали правильно. Поэтому проверить, насколько точно откалиброван измерительный прибор, задача первостепенной важности! Как же это сделать?

Подскажите, получится ли сделать источник опорного напряжения на TL, но подключив её не через резистор ко входному напряжению, а через источник тока на полевом транзисторе с p-n переходом. Получается, что, если принять минимальный ток при минимальном входном напряжении в 1 мА резистор получается Ом , то при максимальном входном напряжении в 15 В, ток через резистор и ТЛ-ку будет 25 мА, то есть мВт в никуда, хотя можно было б обойтись Такие существуют? Вроде раньше на КПИ такие делали, 10ма они давали.




Комментарии 1
Спасибо! Ваш комментарий появится после проверки.
Добавить комментарий

  1. Клеопатра

    Замечательно, очень забавное сообщение