Можно предположить, что влияние оказывает не сколько входное сопротивление подключаемого прибора, сколько входная ёмкость. Всё же ИОН/ИОТ работает на динамическую нагрузку. Не зря же предусмотрены конденсаторы, которыми он закомпенсирован со всех сторон.

Поисследовал дальше:
Изменение показаний В7-54, при попытке измерить напряжение в контрольных точках КТ17 и КТ20 - связаны с наводками (пока не разобрался, что и как, но подключение осциллографа в эти же точки не влияет на показания исследуемого вольтметра).

Прошелся по еще по ИОН, а конкретнее по точкам образованных делителем напряжения резисторами сборок (которые на 20кОм), напряжения везде стабильные, присутствует низкочатотный шум ~10мкВ p-p.
Делаю вывод об исправности ИОН. Так же исключается УПТ вольтметра, так как выход его стабилен.
Методом исключения остаются под подозрением: источник опорных токов, интегратор, компаратор (в данной плате оставлен родной - 597СА3А).
Буду изучать дальше.

Добавлено after 1 minute 45 seconds:

Когда писал дополнение, еще не видел вашего сообщения. В принципе, очень может быть. При этом осциллограф не вносит влияния, но у него входная емкость щупов - всего 3.9пФ..

Добавлено after 5 hours 14 minutes 30 seconds:
Перепроверил ИОНиТ - вроде бы все работает правильно.
Полез дальше, обнаружил корреляцию нестабильности младшего разряда с "плаванием" периода стробирующих импульсов. Бывают моменты, когда период импульсов изменяется достаточно быстро - тогда происходят скачки показаний на более чем 15е.м.р. Чуть позже попробую затактовать УММ от кварцевого генератора, а не от генератора с ФАПЧ.

Добавлено after 7 hours 26 minutes 41 second:
Отрезал выход генератора с ФАПЧ от первой ноги процессора и подкинул на процессор кварц на 4МГц.
Понаблюдал за прибором в течение часа:
Показания постоянно плавают (младший разряд никогда не стоит), но вот амплитуда составляет максимум +-4ppm, в отличие работы от генератора с ФАПЧ, где были выбросы/провалы даже до 20-и ppm.
Вот такая получается картинка:

По моему глубокому убеждению ФАПЧ-ем можно пожертвовать без тени сомнения. Я ещё понимаю в полевых условиях, в бою, когда аппаратура питается от дизель-генератора или умформера, частота сети может плавать, но в "тепличных" лабораторных условиях...
6 ppm p-p шум - велик, особенно учитывая время интегрирования больше 2 сек. Интересно, как изменится амплитуда при короткозамкнутом входе мультиметра и при к/з непосредственно входа АЦП.

PCBWay - всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Онлайн просмотровщик Gerber-файлов от PCBWay + Услуги 3D печати

Добрый день ребята.
bsw_m Теперь для тебя подсказка.
Я читал про твою проблему с восстановлением резистора.
Есть средство и способ очень легко восстанавливать.
Пользуемся давно. Проверено.
На фото балончик от жидкости для создания экранировки
от ВЧ любых пластиковых и не токопроводящих
материалов. Корпуса,крышки и т.д. Создаём экранировку.
Основа жидкости мелкодисперсный порошок никеля В
жидком компаунде. После нанесения, когда он хорошо полимерезуется
по нему скользит надфиль. Это говорит о его
прочности.
Проверяли на нагрев. Была кофеварка из Италии.
Тэн (спираль) был выполнен путём напыления змейки на
диск из керамики. Обрыв был у корня.
Капнули на это место каплю. После просушки,через
пару дней включили. Работает у товарища уже лет 7.
На скринах я показываю как мы им экранируем пластик
в тех местах где это необходимо.
Обрати внимание на проводимость!

скрины:



p.s. на втором скрине им приклеенный контакт!

__________________
на скрине блестит металл, след от * крокодила * MUELLER.

С ув 3g57

Организация питания на основе надежных литиевых аккумуляторов EVE и микросхем азиатского производства

Качественное и безопасное устройство, работающее от аккумулятора, должно учитывать его физические и химические свойства, профили заряда и разряда, их изменение во времени и под влиянием различных условий, таких как температура и ток нагрузки. Мы расскажем о литий-ионных аккумуляторных батареях EVE и нескольких решениях от различных китайских компаний, рекомендуемых для разработок приложений с использованием этих АКБ. Представленные в статье китайские аналоги помогут заменить продукцию западных брендов с оптимизацией цены без потери качества.

Подробнее>>

"Ноль" может скакать чаще +-4е.м.р. но бывает и до 15-и.

При этом: проверил стабильность ("НЧ шум") на выходах ИОН:
Измерения проводил дефференциальным методом, для подпорки использовал ИОН от В1-18.
1. Выход -6.45В 4мкв p-p
2. Выход +6.45В 6мкв p-p
3. Выход +12.9В 12мкв p-p

Шум входного усилителя при КУ=1: <1мкв, с усреднением по 30-и замерам и вытягивании дополнительного разряда 400нВ p-p.
Все режимы ИОНиТ проверил по документации - все соответствует норме (при этом нашел опечатки в документации )

Пока мыслей как уменьшить шум - нету, наверное буду пробовать менять методом тыка 504НТ1, транзисторы ключей.

Так же еще поисследовал вторую плату, у которой был большой входной ток, выяснилось, что сдохла ОР-46А
Один из резисторов имеет темновое сопротивление 88кОм.

Опторезисторы при токе через светодиод имеют сопротивление 17кОм, при засвете от окна - 20Ом , темновое сопротивление рабочих резисторов прямым методом измерить не вышло.

Оптопару расковырял, ибо любопытство. Все равно ей уже не работать:
Опторезисторы на общей керамической подложке:

Светодиод, без маркировки, но очень похож на светодиод из серии АЛ3хх. Светодиод видимого, красного свечения, при токе в 1мА, напряжение на нем 1.52В


Добавлено after 3 minutes 3 seconds:

Спасибо, на будущее - буду иметь ввиду.

Добавлено after 19 minutes 42 seconds:
Забыл добавить, на 2-й ноге DA13, амплитуда шумов 6мкВ p-p. Т.е. по измерениям шума в данной точке, можно предположить, что генератор стабильного тока работает нормально, выходит - остаются транзисторы ключей...

Измерил сопротивление опторезисторов при штатном токе через светодиод в 5мА: 1.2кОм

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств.

Подробнее>>

Не только транзисторы могут быть виноваты, но и переходные процессы в момент переключения источников тока, некоррелированные импульсные помехи по питанию, по аналоговой земле.

Я правильно понимаю мысль? Просчет в проектировании прибора/печатной платы?

Можно и так сказать, но нельзя исключать и естественные процессы деградации параметров компонентов, а так же начальный разброс.

Пытаюсь разобраться:
Прибор имеет ШИМ АЦП, т.е. данный АЦП преобразует входное напряжение в длительность. Период АЦП составляет 1/400=0.0025 Сек
Полная шкала АЦП составляет 40В (+-20В). При 0 на входе коэффициент заполнения составляет 50%, при входном напряжении 20В - 90%, при -20В - 10%, т.е. максимальное изменение длительности импульса составит 0.0025*0.8=0.002 Сек.
При отображении в режиме 6 1/2, разрешение АЦП составляет 10мкВ, и АЦП имеет 4000000 отсчетов.
При шкале 5 1/2, разрешение АЦП составляет 100мкВ и имеет 400000 отсчетов.

Теперь считаю, и полученные цифры у меня вызывают кучу вопросов:
Итак шкала 6 1/2 шаг квантования (время), будет равен: 0.002(сек)/4000000(отсчетов)=0.5наносекунд.
При шкале 5 1/2, шаг квантования будет равен 0.002(сек)/400000=5наносекунд.

Где я ошибся в логике?

Картинка с выхода компаратора АЦП, накопление за 1 минуту, вход АЦП замкнут на землю АЦП.

За минуту длительность импульса плавала примерно на 1500 нС...

Добавлено after 2 hours 7 minutes 49 seconds:
Продолжим, уже непосредственно исследование прибора...

Выход с компаратора имеет джиттер длительности импульса примерно 500-600 наносекунд. Причем данное время хорошо вяжется с периодом тактового сигнала, равного 516наносекунд. Глубже пока не исследовал, но похоже данный джиттер и связан с периодом ТИ. И не является причиной нестабильности показаний вольтметра.

Время отображения выбрано 2с, как наиболее близкое к времени интегрирования вольтметра (2.56сек при шкале 6 1/2), из доступных в осциллографе.
Похоже, данный джиттер является нормой в работе данного прибора.
Записал видео с экрана осциллографа, виден джиттер и качание длительности, вот как раз качание, очень похоже и есть именно та причина нестабильности младших разрядов вольтметра.
Прошу прощения за дрожание рук - записывал "побыстрому" телефоном.

Импульсная обратная связь в интеграторе стробирована тактовым сигналом. Так что часть джиттера на выходе компаратора действительно обуславливается алгоритмом работы АЦП. Не будь стробирования, нельзя было бы повышать разрядность АЦП суммированием единичных циклов преобразования.

Спасибо, Михаил. Вы подтвердили мои догадки, что джиттер необходим для оверсемплинга.
Соответственно, мои выкладки насчет длительности импульса на шаг квантования в применении к данному АЦП - не верны.

Какие моменты сейчас для себя выяснил: сейчас проще будет искать причину нестабильности показаний, просто и наглядно наблюдая качания длительности на осциллографе, а не сбор показаний вольтметра и построением графиков. Такой подход несколько упростит работу.

Пробую вникать в теорию, уже привязанную к данному АЦП.
Вольтметр при шкале 5 1/2 делает 128 единичных преобразований. И если я не ошибаюсь в расчетах, оверсемплинг по 128 выборкам, даст нам 3.5 дополнительных бита.
Если предположить, что разрядность единичного преобразования 16 бит (а оно скорее всего так и есть, ибо таймер 8254 имеет разрядность 16бит), то итоговое разрешение составит 19.5бит, что хорошо ложиться на шкалу в 400000 отсчетов. Что при разрешении вольтметра в 100микровольт, даст нам реальное разрешение преобразования в 54 микровольта.
Далее, берем шкалу 6 1/2, оверсемплинг уже производится по 1024 отсчетам, это позволит нам вытащить 5 дополнительных бит, и итоговое разрешение будет 21бит, что при заявленном разрешении вольтметра на пределе 20В в 10микровольт (не забываем, у нас +-20В или шкала 40В), даст нам реальное разрешение АЦП в 19микровольт.
Где я ошибся в расчетах?

Можно и с другой стороны подойти. АЦП относится к а/ц преобразователям непрерывного интегрирования. Поэтому всю совокупность единичных циклов преобразования за 2,56 секунд можно заменить одним эквивалентным. Счётчик ВИ53 при тактовой частоте 1,935 МГц досчитал бы (если бы смог) до 4953600. С учётом всяких запасов получаем шкалу +-2.000.000

Все верно. Единственный момент, который мне не до конца еще ясен, это как раз эта самая виртуальность счета.

Второй момент - использование двух счетчиков, один считает длительность импульса, второй длительность паузы (по сути, длительность положительной полярности интегратора и длительность отрицательной).
Я так понимаю, такой подход использован из-за дрожания периода интегрирования. Ибо если бы период не изменялся, то можно было вычитать длительность импульса из периода.
Так же из этого следует, что некоторое дрожание частоты тактования из-за работы ФАПЧ не должно влиять на результат преобразования, ибо считая длительность импульса и длительность паузы, мы фактически отвязаны от длительности интегрирования.

Кстати, при тактовой частоте счетчика ИМ1821ВИ54 в 1.935мгц он за период интегрирования успеет досчитать только до 4837, что значительно ниже его разрядности.

Продолжаю исследовать АЦП...

Итак, питание ОУ интегратора, желтый луч - положительное, синий - отрицательное:


Питание организовано следующим образом:

Резисторы R122, R123 - 30Ом, конденсаторы C55, C56 - 0.1мкФ, керамика.
Импульсный ток потребления по этим шинам выходит что-то около 1.5мА.
Было решено попробовать зашунтировать конденсаторы C55, C56 танталовыми конденсаторами на 10мкФ.

Были сняты шумовые дорожки АЦП без и с дополнительными конденсаторами.
Условия замера:
1. Вход АЦП отключен от усилителя и замкнут на землю.
2. Время интегрирования: 2.56 сек.
3. Вольтметр тактуется от кварца, генератор с ФАПЧ отрезан.

Шумовая дорожка без дополнительных конденсаторов:

Шумовая дорожка с дополнительными конденсаторами:


Расшифровка графиков:
По оси X - номер измерения, время между которыми равно 2.56 сек.
чувствительность АЦП составляет 10мкв, соответственно е.м.р = 10мкВ.
Полная шкала АЦП =40В, значения ppm рассчитывались от полной шкалы АЦП.
Далеко идущих выводов пока делать не буду, но не думаю, что для 6 1/2 разрядного вольтметра шум АЦП в 300мкВ p-p (или же 80мкВ p-p, с дополнительными конденсаторами), является допустимым.
Ну и для сравнения, у В7-39, на базовом диапазоне, при сопоставимом времени интегрирования младший разряд не шелохнется, при этом УПТ не отключен от АЦП.
Буду продолжать дальнейший анализ и поиск неисправности.

Добавлено after 2 hours 52 minutes 58 seconds:
Была произведена замена ОУ интегратора АЦП К544УД1Б на К544УД1А
Конденсаторы по питанию ОУ заменены на танталовые 33мкФ.
Так как ОУ при работе ощутимо нагревается, для уменьшения температурного градиента на плате (рядом стоит ключ опорного тока) на ОУ был поставлен небольшой радиатор.
Шумовая дорожка АЦП получилось следующей:


Не идеально, но уже лучше.

Примененный в В7-54 компаратор 597СА3А имеет время задержки 300нс, при этом время единичного цикла интегрирования составляет 2.5мс.
Для сравнения в вольтметре Solartron 7081, при времени единичного цикла интегрирования в 6.25мс (если я не ошибаюсь), применен более быстродействующий компаратор LM311, который имеет время задержки 200нс.

Мысли, что еще можно попробовать сделать для улучшения ситуации:
Так как пока лезть в схему формирования опорных токов не очень хочется, то в первую очередь:
1. Заменить компаратор на более быстродействующий.
2. Заменить второй ОУ 140УД14 в интеграторе, на что-то более современное, имеющее меньшее смещение, дрейф и шумы.
3. Если первые 2 пункта не помогут избавится от шума АЦП, то лезть схему формирования опорных токов.

Добавлено after 9 hours 33 minutes 41 second:
Так же добавил танталовые конденсаторы на питание компаратора. Радиатор с ОУ интегратора убрал. Подключил назад генератор с ФАПЧ и соединил УПТ с АЦП.
Дал вольтметру приработаться несколько часов.

Условия:
1. Диапазон 20В
2. Вход вольтметра замкнут перемычкой
3. Установлен гермоблок и экраны на место.

Получилась вот такая картинка:


Отдельно хочу сказать о "выбросе" вниз до -40..-30мкВ и возврате назад. Сползание вниз произошло после срабатывания автокоррекции нуля, так же как и возврат.
Понаблюдав за работой автокоррекции нуля, понял, что с этой частью схемы вольтметра тоже придется разбираться, иногда она дает уползание нуля до 100мкВ, но чаще все же держит стабильно.
Также провел пробную калибровку вольтметра, с целью оценить смещение нуля на диапазоне 200В, смещение нуля уменьшилось в 10раз, было 160мВ, стало 15мВ.


На данный момент можно сделать следующие выводы:
1. Замена ОУ интегратора АЦП К544УД1Б на К544УД1А, добавление танталовых конденсаторов на 33мкФ, на питание ОУ интегратора и компаратора позволило снизить шум с 14ppm p-p до 1ppm p-p. (Тут меня смущает тот момент, что я ни за что не поверю, что разработчики данного прибора не учли пульсации по питанию данных микросхем из-за их потребления и не предусмотрели установку более емких конденсаторов...)
2. Обнаружились проблемы с работой схемы автокоррекции нуля.

Пока входного усилителя и остальной платы принципиально касаться не буду, а остановлюсь только на АЦП.

Еще поковырявшись с АЦП, решился на пробную замену DA19 140УД1401 (LM108), на которую не удалось найти в документации информацию об уровне шума. На достаточно малошумящую 544УД1А.

Результат получился противоречивым (впрочем, как и ожидалось):
Шум снизился до примерно 1е.м.р. или 0.25ppm
Сильно увеличилась температурная зависимость, "0" может улететь на 10-20 е.м.р (впрочем автокоррекция "0" это исправляет) от простого открытия окна, а это изменение температуры максимум на 5 градусов.
Пока вернул назад 140УД1401.
Рассматривал возможность установки 140УД17, но она у меня есть только в варианте 140УД17Б, и совсем не подходит по входному току.
На данный момент мне видятся подходящими кандидатами на замену 140УД14 в этой цепи, следующие ОУ:
OPA140
OPA192
с некоторыми оговорками LTC1050
К сожалению ничего из вышеперечисленного нет в наличии и нужно будет приобретать (увы, это займет приличный срок в моей деревне ).
Продолжение будет

Влез очередной раз в вольтметр с целью поиска "0", а более конкретно, занялся ковырянием УПТ

1. Прошел все тесты, и в нужной последовательности, что указаны в САД, если проходить в той последовательности как указано, то все в порядке
2. Но в САД по проверке именно УПТ, к которой при выполнении САД по проверке аналоговой части не выходишь, есть указание, что при напряжении на входе вольтметра 20В, максимальная разница между входом УПТ и Выходом не должна быть более 5мкВ, в моем случае - 70мкВ (кстати такое же смещение нуля УПТ имеет на единичном усилении).

Дальше прошел все тесты этого САД и тоже все хорошо, кроме разницы между входом и выходом Кстати, обнаружил еще одну опечатку в документации

Продолжил ковырять далее самостоятельно (без помощи в виде алгоритмов проверки), и пришел к оптопарам, первое, что меня смущает, это вот такой выходной сигнал на выводах 5 и 6 DA5.2:


Пички эти возникают именно в моменты переключения светодиодов оптопар. Кстати, совсем давно мне не понравились эти же пички на выходе УПТ. (на выходе УПТ они амплитудой 10мВ). Эти же пички также присутствуют и на выходах (выводы 8,9) DA5.1

Далее, отключил светодиоды оптопар и замкнув перемычку 12-12`измерил напряжение смещения нуля УПТ на единичном усилении - 240мкВ. И тут меня дернуло измерить входной ток вольтметра с выключенным МДМ каналом, помня про просто огромный входной ток на плате с неисправной оптопарой. Результат меня удивил: 1.5пА , однако микросборка УС006 весьма хороша по этому параметру. При включенном же МДМ канале, входной ток составляет 65пА.

Дабы частично исключить из подозрений вторую половину (DA5.2) микросборки УС006, проделал следующее: закоротил затворы между собой и подключил через резистор 1МОм к земле, измерил напряжение на резисторе, увы точно это сделать не удалось(слишком малая величина), входной ток получился примерно 1пА.

По результатам сегодняшнего ковыряния предварительный вывод - проблема снова в оптопарах, подтвердить предварительный диагноз смогу после их выпайки и обмера.

На всякий случай, приложу кусок схемы, с которым сегодня ковырялся:


В силу того, что данные оптопары достать не представляется возможным, а дело вероятнее всего в них, думаю поступить следующим образом:
1. Построить модулятор на транзисторах (например 2N4117A), за основу взяв модулятор вольтметра Solartron 7081. Может быть, в порядке эксперимента попробую применить 168КТ2, ибо ее достать в разы проще. нежели 2N4117A.
2. Переделать МДМ канал по более позднему варианту вольтметра В7-54 с использованием LTC1150

Возможно, один вольтметр сделаю по 1-у варианту, а второй, по второму. и потом сравню результаты.

Выпаял и обмерил оптопары. При токе через светодиод 3.5мА, сопротивление резисторов 1-й оптопары примерно 6кОм. У второй, примерно 6кОм и 13кОм. Темновое сопротивление измерить не удалось, так как не хватает диапазонов моих измерительных приборов. Проводить же не прямые измерения мне было лень.
Почему написал около, после включения светодиода сопротивление резисторов постоянно растет.
Сравнил с рабочей оптопарой из второго вольтметра, у нее сопротивление резисторов при том же токе светодиода 2.3кОм.

Есть мысль попробовать поменять в оптопарах светодиоды

Добрый день!
Посмотри из этой серии.

Из серии унобтаниум
Более полная страничка в прицепе.

Прежде всего спасибо!
Но скорее всего лично мне данная информация уже не пригодится. Родные оптопары, оказывается, можно приобрести (новые).
Тут скорее всего, уже чисто из любопытства один вольтметр восстановлю с родными оптопарами, а второй переделаю по схемотехнике более нового варианта (с возможностью возврата к оптопарам, конечно-же).

Также наконец, у меня в руках появились комплекты резисторов для 2-х вольтметров.


И да, это не ДН-х. В разговоре с человеком, выяснил, что производитель отказался от использования в приборах резисторных сборок ДН-х по причине из ненадежности, связанной с несоблюдением техпроцесса по корпусировке. И они были заменены на специально разработанные для этого вольтметра микропроволочные резисторные сборки НРМП-хх