Источник эталонного напряжения своими руками

Источник образцового напряжения

Для поверки мультиметра, калибров­ки соответствующих узлов других приборов пригодится несложный ис­точник образцового напряжения (ИОН), схема которого изображена на рисунке. Выполнен он на основе микросхем REF102AU (REF102AP), представляющих собой прецизионный источник напряже­ния 10 В с максимальным допускаемым отклонением от номинального значения ±10 мВ (буква U обозначает пластмассо­вый корпус SO8-150 с выводами для поверхностного монтажа, Р — пластмас­совый корпус DIP8). Выпускаются также микросхемы с буквенными индексами BU (ВР), CU (СР) с допускаемым откло­нением от номинального напряжения соответственно ±5 и ±2,5 мВ, но они, естественно, дороже.

Принципиальная схема источника образцового напряжения

Плавкая вставка FU1. диод VD1 и стабилитроны VD2—VD4 служат для защиты от неправильного включения питания (по полярности и величине). Для получения напряжения номиналь­ных значений 10 и 20 В в приборе ис­пользованы две микросхемы, а для получения промежуточных значений с шагом 1 или 2 В применен делитель из 10 SMD-резисторов типоразмера 1206 одного номинала (в пределах 4…5 кОм) с допускаемым отклонением сопротив­ления ±1 %. Для делителя желательно иметь резисторы с допускаемым отклонением сопротивления от номинально­го значения ±0,1 %, но SMD-резисторы у нас продаются по 100 шт, и по цене высокоточные с допускаемым отклоне­нием ±0,1 % во много раз дороже резистора с допуском ±1 %. Сэкономить можно, купив 100 резисторов с одно­процентным допуском и выбрать из них 10 одинаковых сопротивлением, разли­чающимся не более чем на ±0,1 %. Для этого вначале отбирают одинаковые с использованием омметра. Далее пона­добятся стабилизированный источник питания с регулируемым выходным напряжением, стабильный (желательно проволочный) резистор сопротивлени­ем примерно 800 Ом и цифровой муль­тиметр в режиме вольтметра на преде­ле 2 В. На этом пределе он показывает результат измерения с тремя знаками после запятой. Используя регулируе­мый источник напряжения и подсоеди­нённый к нему делитель, составленный из упомянутого стабильного резистора и одного из отобранных ранее SMD-peзисторов. По одинаковому до третьего знака падению напряжения на нём под­бирают десять экземпляров, из которых и составляют делитель для прибора.

Включают прибор выключателем пи­тания SA1 Светодиод HL1 — индикатор наличия входного напряжения Двухпо­люсным переключателем SA2 выбира­ют режим работы «10 В» (когда включе­на только микросхема DA1) или «20 В» (когда включены обе). Переключатель SA3 и подстроечные резисторы R2, R3 позволяют ввести режим коррекции вы­ходного напряжения микросхем в пре­делах ±300 мВ. Для сужения этого ин­тервала до ±25 мВ между движками ре­зисторов и выводами 5 микросхем включают резисторы сопротивлением 1 МОм, Элементы SA3, R2, R3 полезны при наличии возможности поверки ИОН образцовым прибором, но если в этом нет необходимости, их не устанавли­вают Переключателем SA4 подают на резистивный делитель образцовое на­пряжение 10 или 20 В. Выходной ток ИОН — не более 10 мА. Методы уве­личения выходного тока и получения отрицательных значений образцового напряжения приведены в описании микросхемы (REF102 — 10V Precision Voltage Reference. — URL: http://www.ti.com/general/docs/lit/gctlitcrature.tsp?genericPartNumber=ref102&fileType=pdf (30.09.16)).

Автор: Е. АКСЁНОВ, г. Киев
Источник: Радио №3/2017

Источник

Домашний эталон переменного тока

Поддержание или хотя бы получение информации о точности своих измерительных приборов представляет для большинства любителей проблемы. Не слишком серьёзной, если не углубляться в сотые доли процента точности. «Эталон» сопротивления доступен в виде запасов С2-29В. «Эталон» постоянного напряжения в виде многочисленных ИОН с высокой начальной точностью. Ориентируясь на спрос, в Китае даже массово изготавливают платы на AD584, некоторые даже поставляют с измеренными значениями напряжения. На худой конец, практически в любом импульсном блоке питания стоят микросхемы TL431, а точные резисторы можно выдрать из делителя какого-нибудь сломанного DT830. Имея «эталоны» напряжения и сопротивления, легко настроить «эталон» тока используя даташитное включение TL431 (для большей стабильности можно использовать пару транзисторов по схеме Шиклай, например BC557/547). А вот с напряжением переменного тока до недавнего времени у меня были проблемы – готового «эталона» с известным значением нет, если не считать 230 вольт в розетке.

Сразу скажу, что показанное решение пригодно только для мультиметров с True RMS. Недостаток не сильный, даже ультрадешёвые современные мультиметры типа VC921 обладают True RMS. Да и о точных измерениях переменки без него всё равно можно забыть.

Решение простейшее, использующее только две микросхемы логики. Это обычный мостовой преобразователь. В качестве ключей используется микросхема 4066, там как раз 4 штуки. Инвертор 4069 используется для переключения пар ключей и в качестве генератора. Частоту генерации желательно использовать 50Гц, так как недорогие TRMS мультиметры начинают искажать показания на более высоких частотах.

Схема опытного образца:

Такой генератор на логике не очень симметричен, для выравнивания можно применить цепочку с резистором и диодом параллельно R1. Если это не исправлять — имеется постоянное смещение и выходное переменное напряжение не будет равно опорному постоянному. Но оно будет равно AC+DC. Что и продемонстрируем на фото.

В моём случае за опорное напряжение 1,23В отвечает LM285-1.2 (её менее высокопробный брат LM385 является основой для многих 4,5 разрядных мультиметров), но можно использовать любой из доступных ИОН. Выбирать напряжение стоит ориентируясь на имеющиеся мультиметры. У меня в ходу мультиметры 20000 отсчетов, соответственно, что бы раскрыть все возможности мне нужно напряжение не больше 2В, тут так же подойдёт AD1580 или REF1004-1,2. Для 4000 отсчетов можно использовать микросхемы AD1582/1583, REF1004-2,5. Для 6000 – AD1584/1585. Так же хороша серия REF19*, особенно с буквой E.

Расширить функционал устройства можно за счет добавления источника тока и отключаемой генерации, что даст на одной плате сразу 4 «эталона». Добавить С2-29 и К71-7 еще и сопротивление и емкость будут, уже 6 «эталонов». А если заменить 4069 на микроконтроллер с кварцем то и частота прибавиться!

Источник

Образцовый источник напряжения 10В на AD588

Очень часто у радиолюбителей возникает желание иметь образцовый источник напряжения. К примеру, для настройки цифрового мультиметра. Собрав эту схему, у вас всегда будет образцовый источник напряжения 10.000В с погрешностью не более ± 3 мВ, т.е. с точностью до ± 0,03%. Устройство собрано на микросхеме AD588 фирмы Analog Devices.

Рис.1. блок-схема AD588

В состав микросхемы AD588 входят специальный термокомпенсированный ионной имплантацией стабилитрон на 6,5 В, питаемый генератором тока; масштабирующий (с 6,5 В до 10 В) ОУ с тонкопленочными размещенными на одной и той же подложке (т.е. с одинаковым TKR) резисторами R1-R6 ООС, сопротивление которых точно подогнано лазером в процессе изготовления; ОУ А2, служащий для точной привязки «земель» опорного стабилитрона (это вывод 8 «V_LO» микросхемы) и внешней схемы; ОУ A3 и А4, служащие буферами опорного напряжения и используемые для компенсации падения напряжения на проводах в случае удаленного подключения нагрузки, на которой требуется поддержание образцового напряжения (т.н. полная схема Кельвина — снизу). Собственно образцовое напряжение 10 В формируется между выводами 6 (V_HI) и 8 (V_LO), причем заземление вывода 11 позволяет формировать вместо одного 10-вольтового два разнополярных образцовых напряжения +5,000 и -5,000 В с погрешностью ±1,5 мВ (в данном случае эта возможность не востребована). Отдельный вывод 5 «GAIN», будучи подключенным к движку переменного резистора, включенного между выводами HI и LO, позволяет смещать V_HI примерно на ±5 мВ и тем самым повысить точность образцового напряжения примерно в 15 раз, обеспечивая погрешность не более ±0,002% или ±0,2 мВ.

Несмотря на то, что в схеме возможность такой подстройки предусмотрена(резистором VR1), для ее практического применения не нашлось более высокоточного поверочного оборудования и поэтому точностные характеристики указаны такими, которые достигаются без какой-либо юстировки, в среднем положении движка триммера VR1 или в его отсутствие. Питание калибратора осуществляется от внешнего источника переменного напряжения 12 В через двухполярный выпрямитель на диодах D1, D2 и параметрические стабилизаторы на стабилитронах ZD1.ZD2.

Рис. 2. Схема формирователя образцового напряжения 10.000В на AD588

Светодиод LED1 сигнализирует о включенном состоянии. Конденсатор 0.68мкФ, заземляющий вывод 7 IC1, вместе с внутренним резистором R_B микросхемы образует ФНЧ, снижающий шумы встроенного стабилитрона с тем, чтобы они не проходили через ОУ А1 на выход V_HI. В показанном на схеме положении контактов переключателя S1a, S1b встроенные буферные ОУ A3 и А4 сконфигурированы как простые повторители напряжения, развязывающие нагрузку с током до 10 мА (т.е. сопротивлением от 1 кОм и выше) от шин образцового напряжения V_HI и V_LO. Это режим с непосредственным подключением поверяемого мультиметра к зажимам.

В противоположном положении S1a, S1b инвертирующие входы буферных ОУ тянутся отдельными проводами вместе с токонесущими проводами на удаленную нагрузку LOAD и формируют компенсатор Кельвина, устраняющий погрешность из-за падения напряжения на конечном сопротивлении токонесущих проводов. В любом случае калибратор обеспечивает выходной ток до 10 мА, при этом «просадка» образцового напряжения по сравнению с холостым ходом не превышает 50 мкВ. От источника питания устройство потребляет ток не более 60 мА.

JIM ROWE Everyday Practical Electronics, June 2011

Источник

Прецизионный источник опорного напряжения (ИОН) AD584LH: проверяем точность мультиметров в домашних условиях

Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о недорогом прецизионном источнике опорного напряжения (ИОН) на базе микросхемы AD584LH, позволяющим в домашних условиях проверить различные измерительные приборы на соответствие заявленной точности. Прибор достаточно популярный, поэтому если заинтересовались, милости прошу под кат.

Приобрести ИОН можно здесь

Характеристики:

• — Тип – ИОН
• — Напряжение питания – 4,5-30V
• — Выходное напряжение – 2,5V, 5V, 7,5V или 10V
• — Используемая микросхема – AD584LH
• — Размеры платы – 56мм*47мм

Внешний вид:

Источник опорного напряжения AD584LH (в дальнейшем ИОН) поставляется в обычном антистатическом пакете:

У некоторых продавцов в комплекте еще идет поверочная бирка с контрольными значениями, но в моем случае ее не было.

Основное назначение прибора — формирования прецизионного малошумящего напряжения известной величины с минимальными температурными и временными дрейфами. ИОН могут применяться как источники эталонного напряжения для АЦП, ЦАП, для источников питания и т.д. Данный прибор позволяет выставить на выходе четыре значения выходного напряжения: 2,5V, 5V, 7,5V и 10V. Конечно, диапазон небольшой, но общее представление о точности измерительного прибора дать может.

Выглядит он следующим образом:

Представляет собой плату, на которой распаяны следующие основные элементы:

• — микросхема AD584LH
• — два вида разъемов питания
• — выключатель питания
• — четыре контактные клеммы
• — два типа выходных клемм
• — индикатор

Монтаж платы односторонний:

Присутствуют небольшие следы несмытого флюса, но на работоспособность это никак не влияет.

Рабочее напряжение ИОН составляет от 4,5V до 30V, наиболее точные результаты получаются при напряжении 12-15V. Напряжение питания ИОН должно быть выше выходного как минимум, на 1 вольт. На плате присутствует два вида разъема питания:

Внутренний хорошо подходит для работы с 12V батарейками типа 23А:

Сама по себе батарейка там не поджимается, а вот со специальным держателем (холдером) встает как родная:

Такие держатели достаточно распространены и стоят меньше доллара за десять штук, поэтому рекомендую приобрести:

К тому с помощью таких источников питания (батареек) можно запитывать различные маломощные приборы, которым требуется для работы более 10V.

Второй разъем предназначен для подключения внешнего питания, преимущественно от сетевого источника. Представляет собой разъем DC 5мм:

У каждого разъема присутствует по одному диоду Шоттки для защиты от переполюсовки питания, поэтому по-дурости сжечь плату не получится.

Что касается самой микросхемы, то есть несколько серий и AD584L самая точная (см. спецификации). Серии «J» и «S» имеют погрешность 30mV при 10V, «K» и «T» 10mV при 10V, а «L» всего 5mV, поэтому выбирайте именно ее.

Габариты:

Размеры платки составляют всего 56мм*47мм:

По традиции сравнение с тысячной банкнотой и коробком спичек:

Тестирование:

В качестве сравнения будем использовать мультиметр UNI-T UT61E как самый точный из всей серии. Первым делом посмотрим точность при 10V:

Очень неплохо, учитывая тот факт, что сама микросхема имеет небольшую погрешность. При 10V допускается погрешность 0,005V.

Опорное напряжение 7,5V:

Погрешность самой микросхемы на этом напряжении составляет 4mV.

Опорное напряжение 5V:

Опорное напряжение 2,5V:

Конечно, немного огорчает отсутствие бирки с измеренными контрольными значениями, но ходят слухи, что китайцы ее «рисуют» от балды. В любом случае точности для домашних измерений хватает с большим запасом.

При использовании источника питания с напряжением меньшим, чем установлено на выходе, погрешность огромная. Напряжение батарейки 23А составляет 9,5V, выставлено 10V, а в действительности на выходе ИОН около 8,41V:

При установке на выходе 7,5V, показания в норме:

При 2,5V также все в норме:

На мой взгляд, разница по напряжению должна быть не менее одного вольта, чтобы получить хорошую точность на выходе ИОН.

Выоды:

Отличная и главное недорогая плата для проверки точности измерительных приборов в домашних условиях. Огорчает лишь небольшой диапазон выходного напряжения, хотелось бы больше. По ссылке самая точная из серии, рекомендую именно ее.

Источник