Кто чем калибрует свои измерительные приборы?
Если пригодятся - могу пару REF02AP подарить 
vova56: В магазинах доступны AD, TI, а эти Burr-Brown!!
Да, себе я оставил пару ББ и одну Максим, чисто для для коллекции/разнообразия, если уж так всё измерять интересно, то и Максиму могу отдать
Как раз буквально вчера столкнулся с таким редким дефектом в цифровом вольтметре с АЦП тройного интегрирования - утечка конденсатора в интеграторе. Хотя стоял высококачественный полипропиленовый 0,1 мкФ, видать за 40 с лишним лет насосал влаги из атмосферы. После замены на полистирольный К71-7 всё стало на свои места: исчезла нелинейность чуть ли не в 2 % и высокий температурный коэффициент тоже пропал.
После того, как выставил опорное напряжение +-10 В (думаю, сбил предыдущий хозяин при попытках ремонта), к моему удивлению дальнейшая калибровка не потребовалась.
Конденсатор вычислял долго, методом исключения. Сначала раскидал платы мультиметра на импровизированном удлинителе из макетных проводов. Проверил электролиты и питание.
Включил прибор и подключая ко входу +-0,1...1,0...10 В стал наблюдать за показаниями. Выяснил, что имеет место три проблемы: 1) огромная, не поддающаяся настройке систематическая ошибка в виде занижения показаний на 2-2,5%; 2) эта ошибка различалась на разных пределах, чего принципиально быть не должно; 3) показания уплывали с прогревом прибора на 10 е.м.р., что тоже не вписывалось в рамки спецификации.
Проблему №2 я пока оставил в покое, т.к. никаких мыслей по её поводу не было. Занялся №1 и №3. Подключил ко входу +10 В и занялся источником опорных напряжений на стабилитроне.
.1584264163.png)
Из результатов следует: а) отнюдь не ИОН прибора является источником аномального температурного дрейфа показаний; б) настройка выходных напряжений +10 и -10 В действительно сбита примерно на 0,1%, но это не объясняет наблюдаемую погрешность прибора в целом.
Рассматриваю альтернативный путь, в котором может локализоваться неисправность, т.е. очередь за входным усилителем.
Он имеет структуру МДМ и в любых режимах/диапазонах измерения сконфигурирован, как буферный инвертор, т.е. всегда имеет Ку=-1. Измерения показали, что эталонный сигнал со входа подопытного мультиметра (от 0 до +-10 В) действительно меняет лишь полярность, погрешность же от смещения нуля ничтожна - считанные единицы микровольт.
Дальше на пути сигнала до АЦП только одна преграда - скоростной буфер с ключами автокоррекции нуля.
Динамическое прерывание сигнала и заземление входа ОУ вынуждают использовать для измерения либо осциллограф, хорошо откалиброванный по DC, либо быстрый мультиметр. И тот, и другой не показали ни малейшего намёка на проблему в буфере АЦП. Остаётся только прямой путь - путь в сердце любого мультиметра, АЦП.
По циклограмме работы АЦП к резистору интегратора Rинт в разные моменты подключаются через FET ключи либо инвертированное измеряемое напряжение (стадия прямого интегрирования), либо одно из опорных напряжений +-10, +-0,1 В (стадии грубого и точного обратного интегрирования), либо ноль (стадия автокоррекции нуля). Величина сопротивления Rинт зависит от текущего предела измерения и может составлять 1 МОм (предел 10 В), 1 МОм || 100 кОм (предел 1 В) или 1 МОм || 10 кОм (предел 100 мВ). Таким образом можно подумать, что со временем один или даже все три резистора Rинт "уплыли", что и обуславливает текущее состояния прибора. На самом деле всё не так. Поскольку один и тот же Rинт используется на всех стадиях интегрирования, точная величина сопротивления не играет особой роли. Важен лишь порядок величины, обеспечивающий, с одной стороны, наибольший размах напряжения на выходе интегратора, с другой - недопущение входа ОУ интегратора в насыщение.
Я провёл формальную проверку управляемости ключей АЦП, формы сигнала на выходе интегратора, надёжности срабатывания компаратора и отсутствия возбуждения ОУ. Всё в норме. Что остаётся? Логично предположить, что подозрение падает на многочисленные FET ключи, наиболее критичные из которых подбираются на предприятии по равенству сопротивления открытого канала с допуском 1 Ом при токе 100 мкА. Этот параметр хотя и грубо, но всё же проверил без демонтажа, т.к. транзисторы редкие, к тому же выводы всех компонентов на плате обрезаны с расплющиванием концов и просто так ничего не выпаять. Единственное, что я не мог оценить - токи утечки по затвору и закрытого канала. А они вполне могли быть той искомой причиной, особенно при Rинт = 1 МОм. Выпаивать все ключи я конечно не стал, а воспользовался вместо этого известной закономерностью, согласно которой обратный ток затвора JFET нелинейно растёт с повышением температуры (по уравнению Аррениуса). В общем, стал я через фторопластовую ленту индивидуально жарить паяльником все полевики на плате АЦП и наблюдать за показаниями... А им (показаниям) хоть бы хны.
Тут я впервые "завис", не понимая, что делать дальше. Ведь согласно структуре и алгоритму АЦП не может результат преобразования иметь существенную и, главное, различающуюся мультипликативную ошибку на разных пределах измерения. Для устранения этой ошибки в приборе даже никаких регулировочных элементов не предусмотрено! Сигналы на АЦП приходят нормальные, ключи, резисторы Rинт, диффпара, ОУ в порядке. Выходит, что проблема локализуется исключительно внутри петли ООС интегратора, а именно, или в узле со странным названием SPOILER, или в конденсаторе Cинт.
SPOILER - это довольно странная штука в виде резистора, подключаемого параллельно Cинт с помощью JFET ключа. Можно подумать, что это всего лишь цепь принудительного обнуления интегратора. Но нет, всё совсем не так. SPOILER служит для увеличения коэффициента подавления помехи нормального вида с частотой сети, и ни для чего больше. Работает он так. В конце стадии прямого интегрирования полезного сигнала, длительностью 100 мс, замыкается ключ спойлера и происходит ожидание перехода сетевого напряжения через ноль. После этого ключи спойлера и измеряемого сигнала размыкаются и наступает стадия грубого обратного интегрирования. Сопротивление резистора в цепи спойлера рассчитано таким образом, что ток в его цепи, алгебраически складываясь в точке виртуальной земли интегратора с током в цепи Rинт, переводит интегратор в режим хранения заряда. Т.о. формируется некая пауза до момента перехода сети через ноль.
Я отпаял один конец резистора спойлера. Показания прибора конечно изменились, но ни одна из 3-х проблем не решилась. Остался только один очевидный выход - заменить Cинт. Полипропиленового 0,1 мкФ таких же размеров у меня не оказалось, поэтому на пробу поставил вот такой, негерметичный (плёнка на краях не оплавлена)
Стало намного лучше! Погрешность снизилась в несколько раз, как и разнобой в показаниях. И тут дёрнуло меня протереть места пайки безворсовой салфеткой с изопропанолом. Пары спирта проникли в конденсатор и сразу же поплыли показания прибора. Так дело не пойдёт, подумал я, и решил заменить Cинт на наш здоровенный К71-7. И всё... На индикаторе тут же установились показания 10,000 В (ИОН я уже заранее подрегулировал на +-10 В), на других пределах (1 В, 100 В, 1000 В) тоже всё с 4-мя нулями и лишь на самом чувствительном (0,1 В) осталась ошибка в 1-2 е.м.р.
После этого я проверил пределы по току, сопротивлению - нигде регулировка не понадобилась, показания с 4-мя нулями. Прибор 1977 года выпуска.