Измеритель RLC-2

Долгий подбор резисторов по ТКС и установка их в прибор дала хороший результат.

вечер, +24,2°C, 1 кГц 10.07.2017 21:00 --- утро +20,5°C, 1 кГц 11.07.2017 6:30
------------------------------------------------------------------------------
1,005 кОм -------- 1,005 кОм
--------------------------------
9,996х кОм -------- 9,996х кОм
100,05 кОм -------- 100,05 кОм
99,9...100 Ом ------- 100 Ом
1,0017 кОм -------- 1,0017 кОм
---------------------------------
9,063х Ом --------- 9,064х Ом
0,5014...0,5013 Ом -- 0,5007 Ом
2,55 МОм ---------- 2,55 М
---------------------------------
1,0002 кОм --------- 1,0002 кОм
---------------------------------

Теперь показания "стоят" на основных диапазонах, температура в пределах нормальных условий и длительный самопрогрев прибора, не влияют на показания сопротивления. До замены резисторов показания сопротивления на диапазонах 3, 4, 5 увеличивались на близко 0,03% от утра к вечеру от самопрогрева прибора. Сравнивая тепловое отклонение показаний с ТКС резисторов в усилителях (в том числе знаки ТКС), можно сказать, что уход показаний прямо связано с ТКС резисторов.

Более подробный отчет, с указанием ТКС резисторов после их замены, и тех что выпаял, дам позже.

То есть, не обязательно гнаться за высокоточными и дорогими резисторами, хорошие можно набрать и из простых.
Интересно, как это распространяется на smd резисторы.
А шумы резисторов пропорциональны ТКС.

У меня приборчик включается утром и выключается вечером. Когда последний раз делал калибровку - не помню. Больше месяца назад...
Вчера вечером целый день прогреваемым прибором измерил сопротивление резистора С2-13 на 5,62КОм 0,1%.
Прибор показал 5,624КОм. Отклонение 0,07%.
Сегодя утром, сразу же после включения тот же резистор не прогретый приборчик измерил как 5,625КОм. Отклонение 0,089%.

Набирать статичтику по всем диапазонам было лень.

Пока просто думаю...

АК: Изменение амплитуды тестового сигнала теоретически не должно влиять на величину вычисленного микроконтроллером сопротивления, потому что R=U/I. При увеличении U во столько же увеличивается I, а их отношение (R) остается неизменным.
АК: После замены ИОН, опорное напряжение выросло до 0,505 В, а показания сопротивлений остались прежними.

Я совершенно не знаю, как работает прибор, но судя по последним высказываниям, прихожу к следующему выводу.
Можно собрать прибор на резисторах с допуском 20%, амплитуду синуса выставить по осциллографу Н313, а напряжение опоры АЦП - по тестеру Ц20 и перед каждым измерением проводить калибровку прибора. И всё будет нормально, а прибор получится предельно дешёвым.

А можно поставить все значимые резисторы с допуском 0,1%, остальные - 1%, амплитуду синуса стабилизировать дополнительной схемой АРУ, а в качестве опоры АЦП применить крутой ИОН. После этого раз настроенный прибор, наверно, сможет годами поддерживать нормальную точность в любое время года, суток и длительности прогрева, но получится дороже.

Вот из этого и нужно выбрать компромиссное решение...

m-blik: То есть, не обязательно гнаться за высокоточными и дорогими резисторами, хорошие можно набрать и из простых.

Из простых (5ти процентных) будет очень сложно выбрать с низким ТКС. Я выбирал в основном из 0,1% ных MFR0W4 и С2-29В 0,25 Вт, но один попался 10 кОм 5% ОМЛТ-0,125 ТКС +1 ppm/°C, и я его поставил в прибор. Еще один попался 100 кОм 0,5% (ОМЛТ-0,125) ТКС -1,6…2 ppm/°C, тоже запаял в прибор.

Да, еще один 100 кОм 0,5% (ОМЛТ-0,125) выпаял из прибора, ТКС +0,80 ppm/°C, я же не знал, что он лучше того, что я запаял на его место.

DWD: Можно собрать прибор на резисторах с допуском 20%, амплитуду синуса выставить по осциллографу Н313, а напряжение опоры АЦП - по тестеру Ц20 и перед каждым измерением проводить калибровку прибора. И всё будет нормально, а прибор получится предельно дешёвым.

Почти так я и делал в 2009 году, только резисторы 5%, осциллогаф С1-94, мультиметр DT9208.

DWD: Вчера вечером целый день прогреваемым прибором измерил сопротивление резистора С2-13 на 5,62КОм 0,1%.
Прибор показал 5,624КОм. Отклонение 0,07%.
Сегодя утром, сразу же после включения тот же резистор не прогретый приборчик измерил как 5,625КОм. Отклонение 0,089%.

Не плохо получилось, от самопрогрева 0,018%, но я боролся и с таким. Попробуйте с резистором 1,0ххх кОм, больше разрядов выводится на индикатор. А с 999,хх Ом цена единицы в младшем разряде еще выше.

АК: Теперь показания "стоят" на основных диапазонах

Поздравляю! Осталось провести подобную операцию для масштабирующих усилителей.

m-blik: не обязательно гнаться за высокоточными и дорогими резисторами, хорошие можно набрать и из простых

Можно, но сложно. Шансы на нахождение термостабильного резистора среди обычных весьма невелики, и их придётся перелопатить не одну сотню. Судя по опыту АК из 15 ppm/°C их около 10%, а у обычных ТКС 100 ppm/°C , сколько из них окажется термостабильных? Кроме того, помимо термостабильности, резистор должен ещё иметь и малый допуск (особенно для инструментальных ОУ), шансы на то, что среди 5% резисторов с ТКС 100 ppm/°C найдутся имеющие малый допуск и ТКС одновременно близки к нулю. Так что искать всё же лучше среди прецизионных. Или потратиться на настоящие инструментальные ОУ вместо суррогатов.
Также, как я предлагал раньше, можно применить в масштабирующих и инструментальных ОУ прецизионные резисторы одного номинала (из одной партии) У них разброс ТКС меньше, а если "танцевать" они будут одновременно, то на погрешности это не отразится. По крайней мере, применив методику АК их всегда можно должным образом сгруппировать.

m-blik: как это распространяется на smd резисторы.

В полной мере.

m-blik: А шумы резисторов пропорциональны ТКС.

Нет, не пропорциональны. Несколько большими шумами обладают резисторы большого сопротивления.

Тетраэдр: Или потратиться на настоящие инструментальные ОУ вместо суррогатов.

Готовые инструментальные усилители уже применили в приборе некоторые участники данной темы.

В папке АК по измерителю RLC-2 создал папку "Улучшение температурной стабильности RLC-2", там выложил файлы с информацией по подбору резисторов в приборе. На сегодня такие файлы и папки:

Измерительные усилители (папка)
Добрался я до своего RLC-2.doc
резисторы после замены и до замены (полный список).txt
тест RLC-2 вечер - утро.txt

Ссылка: https://www.dropbox.com/sh/jva2vkyqy7trqak/AAASq6Cmf5scLAAIqIuizYPHa?dl=0

В списке резисторов указаны ТКС резисторов после замены, и до.

АК: Попробуйте с резистором 1,0ххх кОм, больше разрядов выводится на индикатор. А с 999,хх Ом цена единицы в младшем разряде еще выше.

Попробовал.
Резистор SMD YAGEO RT0805BRD071KL (0805, 1K, 0.1%, 25 ppm/°C).
Свежеизвлечённый из ленты показал 999.45...999.5 Ом. Последняя цифра медленно плавает с периодом ~10 секунд.
Получилась погрешность -0,055% максимум.

Нагрел резистор феном в течение 20 секунд с растояния 10см. Температуру выставил на максимум 480 градусов. Сколько было на резисторе не мерял.
При нагреве сопротивление уменьшилось до 999,11 Ом. Что даёт погрешность 0,089%.
После остывания сопротивление резистора вроде бы вернулось к первоначальному: меняется в диапазоне: 999.45...999.48 Ом.

Проверка производилась на прогреваемом целый день приборе.
Завтра с утра проверю этот же резистор на не прогретом приборе...

P.S.
Кстати, при замкнутых щупах на диспле всегда стоят нули Rs -0,0000Ом. Иногда минус пропадает.
Только индуктивность не нулевая: Ls -0,27uH.
Собственно, я его калибрую только тогда, когда с замкнутыми щупами вместо нулей появляется какое-то сопротивление. Но это бывает редко.

Продолжение...
Свожу все данные вместе, типа итога:

RLC-2 прогрет - 999.45...999.5 Ом (погрешность -0,055% максимум).
RLC-2 холодный - 999.48...999.5 Ом (погрешность -0,052% максимум).

RLC-2 прогрет, нагрев резистора феном - 999.11 Ом (погрешность -0,089%).
После остывания резистора - 999.45...999.48 Ом (погрешность -0,055%).
Его и принимаем за новое значение, так как резистор прошёл некоторую формовку-тренировку, после которой, как известно, сопротивление меняется.

Интересно то, что на холодном приборе последняя цифра плавает в меньшем диапазоне. С прогревом прибора показания уменьшаются:
Через 2 минуты уменьшилось с 999.48...999.5 Ом до 999.47...999.49 Ом.
Через 10 минут показания устаканились на вчерашнем значении 999.45...999.48 Ом.

В общем, если не учитывать плавающую последнюю цифру, приняв значение сопротивления резистора 999,4 Ом, получается, что прибор как холодный, так и прогретый показывает резистор с погрешностью 0,06% максимум.
С учётом сильного нагрева резистора погрешность всё равно не вышла запределы допуска резистора - -0,089%.
Получается, что если указан резистор с допуском 0,1%, то этот разброс можно считать пределным, с учётом всех факторов с ТКС в том числе.

Примечание.
Сегодня измерил температуру прогрева резистора, создав вчерашние условия - в течение 20 секунд с растояния 10см. Температуру выставил на максимум 480 градусов.
Температура резистора устаканилась через 15 секунд на значении 65°C. Темпераьура в помещении 23°C.