我的9205三位半校准小结

xjw01

9205三位半校准小结
一般性认识，不考虑某些极端条件，在我的万用表上有效。

一、误差概述
1、零点校准(调零)：AD转换器，通常存在零点漂移，半导体器件，多有这个毛病。指针表也有调零问题，只是方法有所不同。数字万用表通常具有自零功能，无需人工调零。
2、满量校准：在满量程附近对数字表校准，使得数字表在满偏或接近满偏时误差可以忽略。满量程校准后，如果希望长期不漂移，要求基准及分压电阻等相关电路有足够的稳定性。
3、关于非线性误差
理想的数字万用表，是高线性的。
设万用表的1字对应0.001V
输入0 mV 须显示 0字，输入(0 + 0.5)mV 须跳到 1字，
输入1 mV 须显示 1字，输入(1 + 0.5)mV 须跳到 2字，
输入2 mV 须显示 2字，输入(2 + 0.5)mV 须跳到 3字，
输入3 mV 须显示 3字，输入(3 + 0.5)mV 须跳到 4字，
……
输入n mV 须显示 n字，输入(n + 0.5)mV 须跳到 n+1字。

每次跳变，输入电压的间隔完全相同，这时数字表的线性度理想。


4、温漂及噪声对精度的影响。


二、万用表误差表示
  of reading误差 与 of range误差，前者下文称为a误差，后者下文称为b误差。
  把万用表看作“尺子”，如果刻度均匀，那么误差主要由尺子总长度的精度决定。例如总长度误差a%，那么在量程范围内都会产生a%的相对误差。比如，尺长1米，误差2%，今测得物体长度50cm，它的误差将有50*2%=1cm
  万用表也采用了类式的方法表示误差。常记为 a% of reading，人们常常译为“读数误差”。这种译法容易引起误解（误为读数时产生的误差）。如果从数学的角度看，把已调零的AD的输入与输出关系用多项式拟合，那么这个误差表示一次项系数的误差，是线性部分的误差。a%误差主要决定于基准的稳定性、零点稳定性、校准的仔细程度、分压电阻的精度。
  由于AD转换器也会存在一些非线性，引入了非线性误差。这种误差，直接采用误差字数来表示比较直观，也有的采用相对满程字数的百分数来表示，即of range误差。如误差b字，满量程2000字，表示成百分数，则为(b/20)%
  各档分压电阻不一致、AD满程漂移，可以归算到a误差。噪声、非线性误差、AD的量化误差等，可以归算为b误差。当然，这种归类不是绝对的，只是个参考。

  数字万用表内一般有设置满量程校准功能，因此，万用表校准后，a误差基本消失（各档分压电阻准确时）。受到温漂、老化等因素的影响，a误差随时间、环境的变化，a误差会不断变大，或a调校不精、各档分压电阻不准等因素，通常比b误差大得多。
  a误差在各点电压上的相对值是相同的，因此满量程时引起的误差字数最大，1/10之一量程下，误差字数基本可以忽略。
  b误差是一些比较“杂”的误差。需多点校准才能有效的消减，多数低位表不具有多点校准功能。但b误差容易被控制在很小的范围。
  b误差在各电压点的误差不同，通常取全量程中的出现的最大值来标定。
  交流档，在小信号时，精度差，这种附加的误差，通常直接归算到b误差。
  高位表中，a误差与时间密切相关。超过1年厂家不做误差保证，多半与a误差有关。就好象，尺子用久了，发生老化，整体变短了，得重新拉长一点都能准确。有的测量，对a误差无特殊要求，但要求高线性，这时b误差小就有用了。高位表实际上还另外单独给出非线性误差参数。
  当满量程时的a误差可以做得与b误差相当或更小，通常无需细分a与b误差标定，直接给出总误差标定即可。
  指针表的b误差较大。一格内的估读，精度只能达到0.1至0.2格，全量程一般为50格，所以相当于250字（每格5字）的表，估读引起误差0.5至1字。回差引起2字误差，非线性也可能引起2字误差。因此，做较坏估计，他会引入5字（约1格）误差。好的万用表，可以按2字做误差估计。但不管怎么说，总共只有250字，b误差已达2至5字，相当于2000字下误差16至40字。而指针表的a误差也可以达到这个水平。这种情况下，不太有必要区分a与b误差，直接给出总误差即可，比如，2.5级误差就是2.5%*满度值，50格的表相当于误差0.75格。
  指针表的档位密度高，平均3倍一档，数字表档位密度低，10倍一档。
  指针表的读数基本误差，通常可以认为是0.5格。在1/3量程处(17格)，误差约3%
  2000字的三位半数字表，在1/10量程处的基本误差是：of reading 误差200*0.5%=1字，of range误差2字，总误差3字，相对误差3/200=1.5%，而且，1%是有足够余量的，通常误差小于1%

三、两块9205万用表直流流档误差实测

测量前，更换新电池，以减小误差。并尽可能多次测量。

一块是红表（已使用7年左右），一块是黑表（已使用十几年）。

红表，测同一个电压，在200mV、2V、20V、200V之间切换，误差0字。
黑表，测同一个电压，在200mV、2V、20V、200V之间切换，误差1字至2字(如果用低档位看，误差10至20字)。


2V档：

b误差均小于1字，比标称误差2字要小。红表误差小于0.5字，黑表误差大一点，约0.8字，更换积分电容为CBB 0.1uF/630V，b误差基本消失。

红表：校准前，满量程时的误差2至3字， 校准后，误差0字（测不了，结果与基准显示同一个值）
黑表：校准前，满量程时的误差8字左右，校准后，误差0字（测不了，结果与基准显示同一个值）
温漂：只测红表，红表包上保鲜袋，拿到冰箱冷藏半小时，约降温20度。拿出来立刻测量，满量程时读值变小约1字到1.5字，半量程读值减小0.5字左右。半小时至1小时候，读值恢复原值。冷藏后，整个表很潮湿，这种漂移，除了温度变化引起，也不排除潮湿因素。

一个小结论：
1、红表，基本实现了全最程小于1字的表现（即全量程最多误差1字，更换积分电容后，表现更好一些），而且温漂可忽略。黑表了一样。但黑表分压电阻不准，换量程后有误差。
2、校准时，调200欧电位器，非常困难，轻轻一动，就变化几十字。这个该死的电位器，成了误差的主谋。估计工厂的小妹，调得不仔细，所以造成几字误差。这种电位器，说不定，振动一下，数值就会变化。

对于三位半9205表，要想做到电压档误差只剩下1字（平均0.5字左右），关键是那信200欧电位器要解决，采用多圈电位器可解决问题，其次分压电阻的精度。分压电阻的精度一般是足够的。如果把积分电容换为400V CCB电容，误差还会进一步减小，全程误差大部分是0字。
而以上改进方案，实际上就是采用4位半表的解决方案。

万用表的表笔翻转，读数有时相同，有时相差1字，多次测量，相差1字居多。
综合以上各方面考虑，最后，红表直流档（200mV，2V，20V）误差为2字。考虑到日后漂移，定为4字误差，1/2量程以下，定为2字误差。非线性误差，定为1字。

puff

好文章。收藏了

puff

好文章。收藏了

xiaozhuan

好文，顶、、

lcr39101

谢谢，学习了

qq1851166

不错  抓住了主要地方   电位器又的话最好还是换

xjw01

我在测量过程中，还关注了开机稳定时间。
我发现7106这类牛屎芯片，开机稳定时间比较长。需要几分钟。
7106内部基准，采用二极管与齐纳管相互补偿，得到较低温漂。但这个补偿需要较长时间。也许是内部运放造成的。具体也不态清楚。
所要，校准时，最好开机预热一会儿。
7160的模拟地与电源之间的稳压输出是3V，不同版本的芯片，输出电压不同。intersil数据手册上说，输出电压是2.8V，而我的红表输出的是2.9995V，黑表输出的是3.14V。其实，对于2.9995V的芯片来说，100mV的分压电阻可以采用27k串联（100欧并联200欧电位器）再串联900欧电阻得到100mV。
公版电路，千篇一率，30k串200欧电位器再串联1k左右电阻，这种做法，就会造成200欧电位器调得不精确。因为，200欧电位器可高范围将达到200字，这样一来，1度的角度，对应1字，要想调准，当然困难了。

也许厂家为了配料方便，不同的7106，都可以使用相同的电路得到校准，于是就有了千篇一率的200欧电位器调节电路。是为了降低管理成本。

xjw01

数据手册上说，7106内部基准的温标是80ppm/度。当然，在常温附近，我们一般测不到这么大的温漂。

我用手给芯片加热（在电路板的背面加热，不是在黑屎上加热），观察基准的漂移。手是会感应噪声，所以在手离开后读值才是准确的。得到的基准漂移量约30ppm左右
手与气温的温差大约4度，又是隔着电路板加，所以芯片实际升温不会达到4度。如果按1度升温计算，温度系数约为30ppm/度。

leiyongheng001

好文章，留个脚印

啊七哥

记住了两个要点：
1、积分电容、换耐压400V的cbb电容。
2、换调整100mV的电位器，小体积200欧姆线绕电位器。

alcohol

谢谢了。收藏学习

vvv64

谢谢，学习了

hhq

好家伙，别人都八位半了，你一个三位半还校准个啥呢