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电压基准测试系统 Voltage Reference Test System

时间:2012-10-09  来源:38hot  作者:lymex

一、电压基准测试的基本方法

这段时间大家都做了很多基准,但如何知道做的好坏?温度系数如何?稳定性如何?这就需要进行测试。那么如何测试呢?

1、简单测试
最简单的就是用高位表,直接测试,采集用自己,或者GPIB卡自动进行。

 


但是,这种测试方法,只能测试基准的短期情况,比如开机特性或者把基准带电冷藏后,拿出来测试温度变化情况。一旦涉及中长期稳定性,或者由于整体环境温度的改变而引起的读数的变化,那么这样的测试就有很大问题。读数如果有变,到底是基准的变化,还是表的变化,是无法分清的。原因很简单,我们做的基准都是用最好的元件,263/LTFLU/LTZ1000,而且做了很多的稳定性措施,指标可能很高,比如达到0.2ppm/C温度系数,日变化<0.3ppm。即便是最高档的8位半万用表,其24小时的稳定性(0.5ppm)、温度系数(0.5ppm/C),可能都在我们DIY的基准之下。所以,上述方法与其说测试基准,还不如说是用基准来测试表。
以下图表,就是redtony采用llycom的GPIB卡直接测试的结果。由于lly的卡带有温度,因此用的2轴直方图。

 


2、 背靠靠对比测试
其次就是用2个基准做背靠背对比:

 

这种对比,由于电压相差很小,可以采用高位表的最灵敏档(比如100mV档),这样分辨就可以达到0.1uV。即使分辨到1uV,也相当于10V的0.1ppm,因此可以看到平常看不到的变化细节,可以用6位半表取得8位半表直接测试的效果。
当然,在两个基准互相仍然有变化的情况下,你也不知道是其中一个基准变大,还是另外一个基准变小。
因此,此种方法主要用在在两个基准相差比较大的时候,即一个为比较好的基准、另一个是普通基准,那么就可以以前者为参照(认为是固定不变的),而把变化都归结到另一个基准的身上。若两个都是差不多的基准,那就不太适用了。
以下图表,就是Jambalaya用3456A,对比测试2个7V的结果。横轴是时间,对比了24个小时。纵轴是电压差,uV。可以看到,互相差异的最大值大约是2.5uV,也就是0.36ppm,直观的得到了基准的超低频噪音特性。

 

3、基准并联
测试的最基本的方法,就是对比
比如我做了3个基准,或者更多的基准,如何测试呢?如何对比呢?
很简单,先要对基准进行并联。统计分析的结果告诉我们,基准并联后,会降低噪音、减少不确定度、提高稳定度。从数学的意义上看,并联就是做算术平均。

因此,并联分为逻辑并联和物理并联两种。前者就是直接对基准进行分别测试,然后对数据求平均值。而后者是用电路来实现并联,直接输出一个并联的、平均的信号。

 

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