Если вкратце, то:
1. Некорректный выбор номиналов и мощности резисторов защиты входа R008-011 (4 шт. по 2k2). Если на вход подать кратковременно допустимое напряжение 1,1 кВ во время работы на одном из низковольтных пределов, то либо резисторы сразу сгорают и обугливают плату под ними, либо, если включен автовыбор предела, реле К008 разрывает цепь с возникновением дуги и оплавлением контактов. Всё это можно видеть по фотографиям в Сети:
2. НЧ фильтр R008-011 C008, по заверениям производителя уменьшающий амплитуду широкополосной помехи на входе (пассивная защита мультиплексора), пользователь чаще всего вынужден отключать при работе с высокоомными источниками сигнала.
3. И п.1, и п.2 являются следствием того, что я называю "функциональной экономией"
В отличие от мультиметров, имеющих масштабный усилитель со структурой МДМ, при работе на R6581 пользователь вынужден включать режим периодической автокоррекции нуля AZ (измеряется ноль после каждого рабочего измерения), реализующийся с помощью гибридного мультиплексора U001. В моменты переключения происходит инъекция заряда во входную цепь и протекает ток перезарядки паразитных конденсаторов, в т. ч. ёмкости дорожек до входных Dual-JFET и самих затворов. Функциональная экономия здесь проявляется в том, что в мультиметре не предусмотрены никакие меры по устранению этих нежелательных процессов, даже такой элементарной, как предварительное выравнивание потенциалов после цикла AZ. как контрпример можно привести HP 3458A, где и компенсация инъекции предусмотрена, и precharge тоже есть, да к тому же всё настраиваемое ЦАПами.
Что в итоге. R6581 программно откладывает начало преобразования на время переходных процессов после AZ. Т.о. прибор "не видит" той инъекции заряда, которая наводится в высокоимпедансную входную цепь источника сигнала. Но стоит лишь увеличить постоянную времени входной цепи (например, подключив конденсатор), к моменту начала преобразования переходный процесс во входной цепи до мультиплексора завершиться не успевает и приводит к возникновению помехи, эквивалентной постоянному напряжению смещения. Эта помеха проявляется тем сильнее, чем меньшее значение PLC установлено.
4. Все защитные дорожки и кольца на плате находятся под маской. Хотя в патенте JP 07-066564 разработчики теоретически обосновывают выгоду от такого решения, практика показывает, что это не совсем так.
5. Все защитные дорожки и кольца на плате (за исключением фрагмента узла OHM) питаются от одного единственного драйвера, который повторяет сигнал с выхода мультиплексора. Во время измерения смещения нуля в режиме AZ или во время переключения входов в режиме 4W-Ohm на всех защитных дорожках устанавливается потенциал, который далёк от того, что присутствует на дорожках защищаемых.
6. Длина дорожки, которая соединяет источник тока (100 нА и 10 нА) и опорный резистор (10 МОм) во время артефактной калибровки пределов измерения сопротивления 100 МОм и 1 ГОм составляет половину длины периметра печатной платы. Нетрудно прикинуть, какие там утечки и насколько они будут стабильны.
7.При переключении из режима Ohm в DCI не отключается источник тока. Последний подключен к вышеупомянутой длинной дорожке и в холостом режиме формирует на ней потенциал -15 В. А рядом расположен шунт 1 МОм, используемый на пределах 100 пА и 1 нА.
8. При отключенном режиме AZ и в случае не использования внутренней калибровки температурная стабильность показаний оставляет желать лучшего (у меня - в 2 раза превышает спецификацию). Даже если ограничиться базовым пределом измерения (10 В), существенный вклад даёт ТК смещения нуля масштабного усилителя, АЦП и ТК масштаба АЦП. Для минимизации первого на плате предусмотрен потенциометр R170. Долго, муторно, но можно выставить термостабильную рабочую точку. А вот с остальными двумя факторами намного сложнее, т.к. в работе АЦП задействованы аж 6 заказных резисторных сборок и ни одного подбираемого или настраиваемого компонента. Остаётся только перерезать дорожку в ИОН и рассчитывать медный добавочный резистор.
9. Упомянутый постом выше косяк с перепутанными битами в регистре управления сигнальным реле К006. Т.е. перепутаны режимы удержания и переключения реле. В первом из них на катушке рассеивается 50 мВт, во втором - 0,4 Вт.
10. АЦП - самый ответственный узел мультиметра. Спрашивается, с какого кайдзена ключ U100/4, который задаёт режим усилителя-ограничителя на ОУ U207, располагается вообще в другом узле и соединяется двумя длиннющими дорожками, проходящими аккурат вокруг ASIC.
11. Автор алгоритма АЦП - Eiichi YADA, запатентовал своё детище ещё в 1985 г., лет за 5-7 до начала работ над R6581. Он не мог не знать, что при всех достоинствах алгоритм имеет и серьёзный недостаток, потенциально критичный для 8,5-разрядного прибора - труднопрогнозируемую интегральную нелинейность преобразования. Посмотрите на два графика ниже, построенных в зависимости от входного напряжения АЦП. Синяя линия - частота переключений компаратора АЦП, красная - среднее за цикл напряжение на конденсаторе интегратора.
Видно, что вблизи нуля имеется точка бифуркации. В области положительных напряжений сильно, но монотонно меняется среднее напряжение на выходе интегратора. В этой области имеет место превалирующий вклад диэлектрической абсорбции конденсатора при переходе от стадии run-up к run-down. Мои измерения показывают, что INL в диапазоне 0...+10 В составляет 0,5 ppm. Это очень большая величина и с ней артефактная калибровка невозможна. В области отрицательных напряжений АЦП переходит в "квазистационарный" режим преобразования, когда на стадии run-up источник разрядного тока первого уровня (+1,5 мА) подключается к интегратору не только в момент перехода нуля (срабатывания компаратора), но и по причине таймаута в ожидании этого события. Это необходимо для того, чтобы суммарное число переключений (и следовательно суммарная инъекция заряда ключами) было постоянной величиной. В диапазоне -10...0 В мои измерения показывают INL порядка 0,1-0,2 ppm, что вполне вписывается в требования к линейности для артефактной калибровки. Стоит заметить, что последняя проводится по внутренним мерам напряжения и тока отрицательной полярности. Совпадение? Не думаю
Так почему же нельзя было ввести в интегратор цепи коррекции эффекта абсорбции, как это сделано в Fluke 8508A (у него тоже Cint огромной ёмкости)? Или добавить в меню отладки (в R6581 есть такое) пункт какой-нибудь программной корректировки нелинейности?
В общем, слов нет у меня больше, одни эмоции остались. А ведь я не перешёл ещё к цифровой части и собственно firmware, которыми сейчас занимаюсь. Вот уж где оторвались эти славные японские самураи.
Сообщение отредактировал iddqd2001 - Jun 5 2018, 16:21
сверхточное измерение напряжений, Кто чем пользуется.
Sep 8 2011, 10:35
