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固态电压基准 Solid-state Voltage Reference

时间:2012-10-09  来源:38hot  作者:lymex
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一、前言

固态电压基准,顾名思义,其内部采用不可流动的半导体齐纳管作为基准原件的。与传统的液态饱和电池比,具有坚固易搬运、温度系数低、输出电压高且标准等特点。尽管目前国家电压标准为约瑟夫森阵列,但由于投资大、使用不便、成本很高,固态基准仍然是计量部门电压保持、传递的主力。

固态电压基准的早期阶段,有很多厂家与品牌,比如HP的735A、valhalla的2734A,Datron的4910/4911/4912,Guildline的4400/4410, Fluke的731B/732A/732B,Wavetek的7000系列。当然到了目前,这些品牌消失的消失,合并的合并,目前还在生产固态电压基准的,几乎只剩下Fluke一家了,悲哀。

HP是仪器老大,而且网上资料很全,可以查到其735A早在1965年就开始生产了。尽管当时还叫transfer standard,只有1V和1.018V,但毕竟是固态基准,况且是恒温的。但遗憾的是,HP没有继续在固态电压基准领域有继续的投入和产品。

Fluke自从70年代初生产731以来,对固态基准业作出了很大贡献。731B是最早生产的成熟、销量很大的固态基准之一。到了80年代中期,高指标的732A几乎成为固态基准的代名词,我国也曾经大量进口。

不过,Fluke采用的是Motorola的SZA263补偿齐纳,电压为6.5V到7V,必须用2只狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台分压升压到10V,而Fluke本身一开始就采用稳定性有限的金封线绕一直延用到现在,始终没有找到更好的方法。继732A后生产的732B,尽管指标为2ppm/a,但超指标的很多,用料和实际表现反而赶不上732A。

自从Linear公司1986年左右期研发了LTZ1000基准后,其超强稳定性、超低噪音、超小的温度系数,很快被英国人发现并加以细致的研究,指标得到证实,成为名副其实的超级基准。英国的Datron进行了测试研发,并以此作为自己的主基准,推出了一系列顶尖产品,比如4910/4911、1281/1271、4700/4800,造就了一代英名。这些基准设备即便从现在的眼光看,仍然是顶级的、无可替代的。

然而Datron好景不长,不知何种原因,到了80年代末,Datron被Wavetek收购。当然,Wavetek并没改造原本Datron很成熟的产品,只是加上了自己的名字延续生产。到了1999年年初,在我定的期刊《国外电子测量技术》的第一期第12页上发现了一则消息:英国韦夫特公司研发了7000固态标准,每年只变化0.5ppm,而且可以断电!后来查询Wavetek的网站,下载了当时指标还没有完整的7000系列的彩页(没有三围和重量指标)

 从这DS上看,Wavetek仍然采用了LTZ1000超级基准,但新增了几项创新技术,比如统计狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台分压、“消磁”法断电恢复、PhotoMos开关、5号电池备份等反传统概念。这样看来,7000系列给业界一个良好的开端,让固态基准在功能上、性能上得以继续提升。但殊不知,Wavetek此时正与Fluke洽谈被收购事宜。到了2000年1月,Fluke公布以4000万美元收购了Wavetek的精密测试部(也就是原来的Datron)。由于原7000系列与Fluke自己的732B一直是竞争产品,而且7000系列技术新、指标高,但没有Fluke自己的732B市场占有率那么高。Fluke通过收购,消除了竞争对手,使得目前基准市场几乎是一花独秀了。
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回过头来看,所有这些厂家的固态基准,输出均带有10V,但其心脏都是一个6.5V-7.2V之间的深埋型稳压管,然后通过某种办法把电压升到10V。

固态基准最重要的指标,就是年稳定性,以ppm/a来表示(每年变化百万分只几)。其次的指标包括温度系数、噪音等。

 补充,有关固态基准长期老化的方向

根据Fluke “PREDICTABILITY OF SOLID STATE ZENER REFERENCES”一文对335个732B的测试(均为两次校准),老的采用Moto SZA263的基准,平均具有正向老化,而后期采用LT LTFLU-1基准的,具有平均负向老化:

 
LT的基准,从数据手册看,均具有负向老化:

 


 


 


 
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