Metra M1T380 - redesign analogovej dosky

[sergej]

Uz dlhsiu dobu robim kompletny redesign analogovych casti tohto zazraku z CSSR. Schema sa pomaly kristalizuje, kto by chcel prispet podnetnou pripomienkou, bude vitany.
PDF v prilohe. Ak by vas farebne pozadie velmi hnevalo vytlacim to ciernobielo.

[Marek1975]

zdar, pri realizacii planujes pouzit originalne / povodne suciasty, alebo to bude mix? Tym padom ma napada dalsia otazka... Aky typ tam bude MCU - povodny, alebo nieco novsie?

[sergej]

MCU bude povodny ostatne nove. Ak mas referenciu MAB399 tak ta pojde pouzit. Mozno pouzijem este povodny bocnik. Vacsina presny R je PTF56/65 hlavne kvoli cene. Drahy bude vstupny delic Caddock, ale da sa nahradit samostatnymi R. R siet by si pytal aj zdroj prudu pre odpory ale zakazkova siet by vysla na cca 50-70Eur/ks.

[sergej]

Nikto ziadne pripomienky ?

[AndiCibula]

Zlé fórum si si vybral.

[sergej]

Pravda, no...

[balki]

Nechodím sem často, ale niekoľko odporúčaní ti môžem napísať.
Koľko miestny MM to má byť? (ppm/rok)

[Marek1975]

nevybral si si zle forum, ale... preco sa nerozpises viac? budes aj vyrabat novu dosku? ake na nej planujes robit upravy - vylepsenia oproti originalu? Co ta viedlo k takejto "prerabke" originalu? Nic v zlom, ale dufam, ze si ma pochopil, kam tym smerujem

[daqq]

Poviem len ze super robota.

Jedine co mi je tam trocha podozrive (pri velmi zbeznom pozreti) je DZ201 moze mat leakage (podla datasheetu jedneho vyrobcu je to 1uA). CAL+ signal ktory ti ide rovno z LM399 referencie (ktora je napajana prudovym zdrojom) ti to moze trocha zatazit a pridat (velmi malu) teplotnu zavislost naviac. Narychlo neviem na co je viazanych -20V, takze neviem, voci comu tam bude tych ~7V.

Preco su tam inak 2 nezavisle referencie? Nemala by pri takomto prevodniku stacit jedna?

[voltage]

Už jsem psal feedback na blogu (http://anubisuv.blogspot.cz/2017/10/upr ... esign.html, bez reakce), tak to zkusím ještě tady:

Z několika míst ve schématu je patrná inspirace zapojením z multimetru Keithley 2001, což je ale oproti M1T380 trošku jiná liga, a tak je potřeba pochopit, proč tam byla daná řešení použita, než se přenesou do jiného designu.

1/ vstupní zesilovač

Použitý ultra-nízkošumový operák LT1028 je trochu overkill - jeho nízký šum zabije LTC2057, který následuje po něm (má 6x větší p-p šum). Zesílení LT1007 se bude měnit s teplotou a velikostí vstupního signálu (DG211 obsahuje spínací fety, jejichž odpor je závislý jak na teplotě, tak vstupním napětí. Protože jimi teče nezanedbatelný proud, jejich odpor se bude podílet na výsledné hodnotě zesílení LT1007 - projeví se to jako nelinearita a teplotní drift měření).
Pokud si pamatuju dobře, M1T380 nijak nekalibruje offset a zesílení vstupního zesilovače v průběhu měřícího cyklu (předpokládá se, že je od kalibrace stabilní).

2/ A/D převodník

Osobně bych se vyhnul použití zesilovačů LTC2057 a nahradil je např. ADA4077 nebo OP177 (kromě vstupu), protože tam můžou udělat víc škody něž užitku - mají poměrně velký proudový šum (viz. níže). Nulový offset a jeho drift LTC2057 není ve zdrojích integračních proudů důležitý, protože si ho multimetr zkompenzuje měřením nuly a referenčního napětí.

Z datasheetu LTC2057:
The DC average of injection current is the specified input bias current, but this current has a frequency component at the chopping frequency as well. When these small current pulses, typically about 0.7nA RMS, interact with source impedances or gain setting resistors, the resulting voltage spikes are amplified by the closed loop gain. For high impedances, this may cause the 100kHz chopping frequency to be visible in the output spectrum, which is a phenomenon known as clock feed-through.

Pochybuju, jestli proudové pulsy o velikosti 0.7nA je něco, co patří na vstup integrátoru.

3/ zdroj konstantního produ pro měření odporu

Zapojení je zbytečně překombinované a nestabilní s teplotou i časem - nejsou kompenzovány úbytky napětí na spínacích jfetech. MMBF4392 má odpor v sepnutém stavu (Rdson) až 60 ohmů! a určitě bude driftovat. Hodnota proudu pro měření odporu je dána referenčním napětím, normálovým resistorem a právě odporem nešťastného jfetu: I=Uref/(Rn+Rdson), takže jakmile se změní Rdson, tak to pohne i s proudem proudového zdroje. (Mimochodem stejným problémem trpí i samotná definice napětí Uref.)

Jako první nástřel dobrý, ale bez potřebných úprav to bude ještě horší než původní zázrak z ČSSR - holt soudruzi z Metry měli sice k dispozici jen součástky z RVHP, ale rozhodně věděli, co dělají

Btw. jaké jsou vlastně požadavky na přesnost a stabilitu?

[sergej]

Tak sa to tu predsalen trocha rozbehlo.
Ano, planujem novu dosku, je to sice ekonomicky nezmysel, ale ako duchovne svicenie OK. Tiez je mozne ze k realizacii nikdy nedojde . Ale to snad nie.
Tu schemu rozhodne neberte ako konecnu, je dost nedokoncena, viacmenej som si len potreboval ujasnit koncepciu a niektore veci po simulaciach/skuskach budem prerabat.

Zakladne zadanie je prehodit zapojenie na dnesne suciastky, ak mozno tak zlepsit parametre ale bezo zmeny FW. To az ked budem velky.

To Voltage: Dlho som na kolegovom blogu nebol, ale uz tam moja reakcia je. Tu to ale bude lepsie. Este raz dakujem za pripomienky, zacnem sa im venovat, v poslednych mesiacoch som sa k Metre ani nedostal.

-- Spojený príspevok 17 Dec 2017, 18:23 --

Poviem len ze super robota.

Jedine co mi je tam trocha podozrive (pri velmi zbeznom pozreti) je DZ201 moze mat leakage (podla datasheetu jedneho vyrobcu je to 1uA). CAL+ signal ktory ti ide rovno z LM399 referencie (ktora je napajana prudovym zdrojom) ti to moze trocha zatazit a pridat (velmi malu) teplotnu zavislost naviac. Narychlo neviem na co je viazanych -20V, takze neviem, voci comu tam bude tych ~7V.

Preco su tam inak 2 nezavisle referencie? Nemala by pri takomto prevodniku stacit jedna?

Akurat mi ohovaras totalne odlozenu cast schemy. Ale spravne. Povodne som to len obkreslil zo schemy Metry, vymenil mux a nechal tak. Ak tam este budu ochrany tak budu biasovane podobne ako na vstupnom dieli. Je vsak dost mozne ze odtial zmiznu uplne a ostanu len na vstupoch. Aj tych 20V tam asi nebude treba (a to som nepochopil naco je v Metre pouzite v tejto casti napajanie +-20V, nakolko vstupny signal nebude mat nikdy viac ako 10V.

[voltage]

Napětí +/-20V je potřeba pro OZ I2, na jehož výstupu (MB1) může být až kolem +/-15V.

Přidávám pár měření na jednom kousku, co se ke mně nedávno dostal (před tím skladován několik let v kanclu, kalibrace je tak stará, že její datum na kalibračním štítku nejde ani přečíst). Měřené normály splňují uvedenou přesnost (ověřeno na HP3458A).

Stabilita jedním slovem impresivní. Je vidět, že specifikace jsou hodně konzervativní. V cenové hladině, kde se M1T380 pohybuje, těžko pořídit něco lepšího.