Самодельный ИОН на базе Linear LTZ1000

[xDevs]

Новостей достойных упоминания пока нет, все еще жду резисторы от Vishay, для ИОНов.
тем временем занимаюсь остальными блоками, рисую схему АЦП и нормирующего блока для ИОНов.

Приехал триаксиал и конденсаторы.



Specs:

0.12 OD
38 AWG silver-plated copper outer shield, 0.02 ohms resistance per ft.
40 AWG tin-plated copper inner shield, 0.02 ohms resistance per ft.
29 AWG steel, copper silver-plated inner conductor, 0.25 ohms resistance per ft.
TFE inner dielectric
TTFE outer dielectric
PVC jacket
Signal leakage rate - 1 x 10(-14) Amps

Operating Frequency : ? 1 GHz
Impendance : 55 ± ?
Capacitance : 100 pF/m
Insulation resist : > 1000000 Mоm
Test Voltage : 2 kVrms
Operating Voltage at sea level : 1 kVrms
Inner Cond Res DC typical : 1728 ом/km





Буду использовать для постройки и тестирования источников тока на диапазонах <мА.

Конденсаторы:





Это для схем на базе LTC1043.

Также делаю два "побочных проекта" - измеритель ТКС на базе элемента Пельтье 30Вт и Keithley 2400 + 2002 и усилитель для измерения НЧ шума по
Мотивам разработки Mickle.

[xDevs]

Ура. Приехали некоторые из резисторов от VPG.
Cрок поставки получился около 14 недель, для стандартных наименований.
Заказные обещают аж в сентябре.

Позже зафоткаю , похвастаюсь.

[xDevs]

Обещанные вкусняшки



Первыми прибыли пластиковые Z202T номиналами 120R,12K,10K,13K и 1K , а также герметичные VHP202ZT (70K, 120R и 1K).





1K0000 0.01% VHP202ZT



Наклейка с производственной информацией. Вовсе не дешевое удовольствие, 35 $USD за штучку..



И измерения .+26°C

Калиброванный в феврале 2014 - Kei 2001:



Калиброванный в январе 2014 SMU Kei 2400:



Keithley 2002 из соседней ветки, последняя калибровка была в 2007.



Now I can start testing my LTZ design, finally.
Also will do TC and stability measurements after I got some LabView coding with TEC module and setup building.

[xDevs]

Резисторы номиналом 70К будут в герметичном исполнении (цена была практически одинаковая), остальные же - пластиковые.
Исключение - один тестовый модуль - со всеми герметичными резисторами VHP203/202.



Также один модуль будет с "обычными" RNC55's и один с намоточными Fluke.

Пора докупить LTZ1000 и заняться делом, наконец-то.

[xDevs]

Приехали еще VHP202Z, VHP203's, теперь можно собрать пять платок



Заказал на прошлой неделе на сайте Linear еще ИОНов и сегодня получил 3 x LTZ1000A и 2 x LTZ1000.



Собрал две платы на пробу, одну с А-версией, и одну обычную.



Потребление тока устоялось около 10.528 mA при напряжении питания 12.000 VDC.
Оставим на ночь, посмотрим что получится...

[Mickle]

Очень красиво получилось! Такого малого потребления мне ещё не удавалось достичь, обычно 20-30 мА. Возможно, что сказывается сочетание хорошей теплоизоляции, высокой температуры в комнате и малой температуры уставки (48-50 градусов, наверное?).

Полагаю, что оценка амплитуды НЧ шумов пока ещё не есть цель испытания. Я нашёл результаты для аналогичных полевых условий и подобного габарита платы с LTZ1000, запитанной от нестабилизированного истоника с напряжением около 13 В. В 7,5-разрядном режиме в течении ночи амлитуда шумов ограничена 3 мкВ при собственном измерительном шуме вольтметра 2-3 мкВ p-p. Время выхода на режим до 1 ppm порядка 2-3 минут.

[xDevs]

Дело оказалось вовсе не в качестве изоляции, а в косяке на плате, нагреватель не работал вообще .

После устранения неполадки - все заработало, наконец-то.



LTC2057 + LTZ1000CH (12K + 1K резисторы уставки температуры)
Питание +12В, потребление 32мА

Лог за 2 часа из 34970А (6.5 разрядов)

Спойлер

Броски из-за включающихся-выключающихся импульсных БП неподалеку, ибо дело происходило на работе..

Дома уже заизолировал как следует.
Измерение - 8.5 разрядов Keithley 2002, 10 NLPC, Filter AVG(20), автообнуление включено на каждое измерение.
Питание модуля - Keithley 2400 SMU, 15.000VDC, ток после пары часов устоялся на уровне 29.29мА
Температура помещения - +26°С

За пару часов накопления максимум - 7.1296886, минимум 7.1296850, что в итоге дает разброс ~0.504 ppm



Внешний вид рабочего модуля после всех "правок"



RN55C 10K резистор сверху идет к инвертирующему входу управляющего нагревателем ОУ.
Резисторы 120, 13K0, 1K00 - Vishay Precision Group Z202 0.01%
Резисторы 70К000 - Vishay Precision Group VHP203T 0.1%
ОУ - Linear LTC2057
U3 - MAX6610 термодатчик
Конденсаторы танталовые KEMET , пленочные Vishay



Вид на резисторы. Для интересующихся - цены на это счастье. Да, стоимость за 1 шт.
Срок поставки резисторов получился ~3 месяца.



Вид на тыльную сторону. 6-ногий жук возле LTZ - термодатчик MAXIM MAX6610



Cо стороны.



Позорный косяк с нумерацией пинов транзистора, в итоге коллектор с эмиттером перепутан

Mickle, предлагаю пару голых платок на опыты. Даром, за вклад в развитие метрологии и отличные материалы.

[Mickle]

Ну вот, совсем другое дело! А что до ошибок, на то прототип и нужен, чтобы на нём их отрабатывать

За предложение большое спасибо, но я воздержусь, т.к. этой темой заниматься в дальнейшем не планирую.

[telem]

Mickle, а куда дальше нас поведёшь? Читаем всё, очень интересно. Спасибо.

[balmer]

Теперь самый интересный вопрос - как сделать то-же самое, но с дешевыми резисторами 0.1% точности.

[Леонид Иванович]

У дешевых резисторов большой ТКС, плохая долговременная стабильность, высокий избыточный шум.
Для такой вещи не грех потратиться на хорошие резисторы.

[balmer]

Собрать качественный прибор на качественных деталях - это круто. Но было-бы очень интересно сравнение с "говняными" деталями. На сколько уменьшился шум? Долговременная стабильность тоже интересна, но понимаю, что это очень трудоемкий вопрос.
ТКС - не так важно. Без проблем можно запихнуть под термостат почти всю плату.

Про шум резисторов/конденсаторов очень интересный вопрос. Потому как на форумах радиосвязи никто не ищет низкошумящих резисторов. Обычно все сосредотачиваются на шуме полупроводниковых приборов.

[Леонид Иванович]

В данном случае случае идет гонка за максимально достижимыми параметрами. Но можно сделать прибор и похуже, тогда пойдут более дешевые резисторы. Вот только для их характеристики типа долговременной стабильности не всегда известны.

Шум резисторов не очень часто можно заметить. Но бывают случаи, когда это очень важно. На прикрепленном рисунке пример: шум обычных дешевых толстопленочных SMD резисторов и шум металлопленочных C2-29 в измерительном мосту на входе 24-разрядного АЦП.

А в конденсаторах чему шуметь? Реактивности не шумят. Разве что ESR, но его значение маленькое. Вот микрофонят керамические конденсаторы сильно. В принципе, это тоже шум, но он проявляется только на вибростенде.

[balmer]

Как раз про C2-29 и говорил, когда имел ввиду резисторы 0.1% точности. Они достаточно дешевые... Вот оказывается и не шумят сильно

[balmer]

Кстати про шум резисторов. Вычитал такое на просторах интернета:

Помимо тепловых шумов существует токовый шум, возникающий при протекании через резистор тока. Этот шум обусловлен дискретной структурой резистивного элемента. При протекании тока возникают местные перегревы, в результате которых изменяются контакты между отдельными частицами токопроводяще-го слоя и, следовательно, флюктуирует (изменяется) величина сопротивления, что
ведет к появлению между выводами резистора ЭДС токовых шумов . Токовый шум, также как и тепловой, имеет непрерывный спектр, но интенсивность его увеличивается в области низких частот,и величина значительно превышает величину теплового шума.

Насколько понимаю эти шумы достаточно сильны при частотах меньше 100 Гц. Так что понятно, почему аудиофилы об них беспокоятся, а разработчики радиолюбительских приемников - не беспокоятся.

[xDevs]

На тему более доступных резисторов - это как раз одна из задач в рамках данного проекта.
Модулей построено несколько, с различными конфигурациями резисторов и ОУ, что позволит сравнить яблоки с бананами.

Просто для отладки сначала использовал заведомо стабильные дорогие резисторы, чтобы убедится в работе платки.
Шутка ли $300 BOM только за один модуль Хочется быть уверенным в стабильности параметров.

Тем временем купил металлических коробочек из IKEA. Отлично паяются обычным припоем, так что впаял пару SMA и использовал
модуль для тестов.



SMAs (LTZ плюс и минус, корпус разъемов - силовая земля) и BNC (вход питания)



Примерка



В сборе с T-SMA адаптерами



Тестовый стенд



Ранее эта же плата была замерена на протяжении недели, так что попытаемся увидеть разницу и повторяемость результатов.

Запланированные тесты:

* A. LTZ1000A с резисторами VHP + Z202
* B. LTZ1000 с резисторами VHP + Z202
* C. LTZ1000A с резисторами только VHP
* D. LTZ1000A с проволочными прецизионными резисторами Fluke
* E. LTZ1000 с дешевыми 10ppm PTF56 резисторами
* F. LTZ1000A с обычными резисторами

Так же различные модули имеют различные конденсаторы (пленочные SMD или керамика X7Rs) и различные ОУ, LTC2057, LT1012, LT1097.
Поэтому будет много тестовых данных относительно калиброванного Kei2001 и Kei2002 с неизвестной точностью

REF A, данные с позапрошлой недели, после чего модуль был обесточен неделю.

Спойлер

REF A, данные за эту ночь, в металлической коробке. Приятно , что после прогрева уровень напряжения оказался в пределах 0.3ppm от первого теста.

Спойлер

Сегодня должны приехать заказные Vishay резисторы, наконец-то

[xDevs]

Допекли мои резисторы, наконец-то

1Meg



Набор из трех 0.005% с одинаковым ТКС.



CSNG для трансформатора тока.



LEM IT600 + VPG

[Gudd-Head]

И почём нынче печёные "пирожки"?

[otus]

http://www.digikey.com/product-search/e ... tors/66690

Выбери на вкус

[xDevs]

Пирожки по весу золота.
Цены приводил у себя в тикете (ссылка на картинках

Намерял данных, в основном калиброванным K2001. По 200 отсчетов для каждого резистора, плюс ночной тест на 1Meg.
Также сравнил на примере 19K мультиметр 2002 с режимами 1NPLC и 10NPLC, в одинаковом режиме работы и разрешении 8.5
Разница видна

1.9K



95K



1M



Два резистора - CSNG 2R5 0.1%, 1NPLC 4Wire , обнуление замкнутых 4W щупов.



1 Meg.



19K из набора 321217 , замеры обоими мультиметрами.



Теперь время разбрасывать камни, то есть разводить новые платки и модульки.