打磨一块DT-840万用表

barracuda · 发表于 2013-7-17 16:23:41

本帖最后由 barracuda 于 2013-7-17 16:53 编辑

前不久把手上的DT-840万用表打磨了一番，98年的表，用的是DIP封装的Harris产ICL7106
已经更换了晶振，积分电容，目前表头的状况令人满意，这次主要是对外周电路开刀
打磨的目的最重要是为了玩，在玩的同时了解相关仪表知识，其次才是升级万用表，也让低端表在某些方面赶上高端表的性能，但实际上基本用不到。

万用表的精准离不开表头和分压电阻网络，表头的精度主要取决于基准电路和表头芯片质量
由于这块表采用的Harris ICL7106质量不错，所以没必要更换，切入点在基准电路和分压电阻网络上

原来表用的是ICL7106内部基准，这个基准性能很差，而且还要给其他电路供电，把他换掉
买了几个INTERSIL产的ICL8069DCZR这是一颗1.230V并联基准电压芯片，其实可以看作一个高精度稳压二极管
温漂100ppm/C，最小电流50uA，对于3位半万用表足矣了，价钱也很便宜，2个大洋1颗。
在ICL7106系列AD芯片的DataSheet里，也能见到这颗芯片的身影

安装ICL8069

拆掉原来的200R蓝白可调

换成3296型微调电位器，为了保证性能，买的是BOURNS原装的
作为分压电阻，可以使基准电压在90mV到110mV之间调整

上电测试，还不错

光改造基准电路是不够的，没有一个好的分压电阻网络也是白搭
这块表原来采用的是100R、900R、9K、90K、900K、9M这6个电阻组成的分压电阻网络
其中9M由两只4.5M 0.5%精密电阻串联而成，其余用的是0.25%的精密电阻

这些电阻都肯定都是上个世纪生产的
虽然标称0.25%的精度，但实际性能很差
或许是那时候的工艺不过关，或者时间过于久远
具体表现如下：
用20V档测量1.2500V基准电压，显示1.25V这很好
换成2V档测量应该显示1.250V
但是实际显示1.262V
如果在2V档校表，那校完后20V档和200V档就偏了
如果用20V档校表，那2V档又偏了
这就说明分压电阻网络的分压比误差很大，需要更换

最好的方法就是换高质量高精度的电阻
买了一些718厂产的RJ-24A型精密金属膜电阻，0.1%精度，25ppm/C温漂
直接去他厂家的门市部买的，国营大厂的风范，买完后都有标签纸，还塑封上
还有供销单据，就是这些电阻不便宜。

把原来的分压电阻全部更换
由于该型号的电阻最大只能做的2M，所以9M的电阻
用9只1M电阻串联而成，这样还兼顾了耐压的问题

换下来的一堆电阻

下面开始校正，这是所用的电压基准
从左至右分别为：1.250V，5.000V，10.000V电压基准

先在20V挡校表，因为这是用得最多的一个挡
这个表线性度不错，测量不同电压基准没有偏差

下面再看不同档位的对比，用1.250V基准
这是20V挡

这是2V挡，一点偏差没有是不可能的，不过这已经相当好了

下面测试电阻挡
基准电阻用的是718厂的RII-8型塑封精密金属膜电阻，精度0.02%，温漂10ppm/C
一个9K，一个1K

用20K挡测量9K电阻

20K挡测量1K电阻

2K挡测量1K电阻

barracuda · 发表于 2013-7-17 16:29:53

数字万用表的核心表头只能测量直流电压，要想测量交流电压必须增加AC/DC准会电路，通常数字万用表为了降低成本和简化电路，都采用运放和二极管组成的平均值检波电路，这种电路虽然线性度好，精度高，成本低，但是这种电路只能测量正弦交流信号，对于失真的正弦信号，方波，三角波，锯齿波，就会引起误差，而想测量非正弦信号的有效值，就必须采用真有效值（TRMS）仪表。现在市面上的真有效值转换芯片很多，常见的AD636，AD736，AD8436，LTC1966，LTC1967，LTC1968
其中AD636在真有效值万用表中应用较多，但是这个芯片用起来比较繁琐，而且价格很贵
这一次选用的是Linear的LTC1966，这是其官方介绍:
使用简单，只需要一个电容器
采用 ΔΣ 技术的真正 RMS 至 DC 转换高准确度：0.1% 增益准确度 (从 50Hz 至 1kHz)，0.25% 总误差 (从 50Hz 至 1kHz)
高线性度：0.02% 线性度可实现简单的系统校准
低电源电流：155μA (典型值)，170μA (最大值)
超低停机电流：0.1μA恒定带宽：与输入电压无关，800kHz -3dB，6kHz±1%
灵活的电源：2.7V 至 5.5V 单电源，高达 ±5.5V 的双电源
灵活的输入：差分或单端轨至轨共模电压范围，高达 1VPEAK 的差分电压
灵活的输出：轨至轨输出，单独的输出基准引脚可提供电平移动
宽温度范围：-55℃ 至 125℃
小外形尺寸：节省空间的 8 引脚 MSOP 封装
这个芯片也不便宜，不过相对60大洋的AD636，这已经不错了
如果说花这么多钱打磨有什么用，其实这个功能在某些方面还是很有用的，比如测量可控硅调光，用TRMS电压表才能准确测出负载上的交流有效值。还有就是制作逆变器，如果输出不是正弦的，用普通万用表是没法正确测量输出电压的，此时就需要TRMS电压表

这是本次用到的LTC1966

MSOP封装过于细小，因此需要用到转接板

这个电路确实极其简单，只需要一只电容器就可以了
两个贴片的电源退耦电容是选装的
这是搭好的TRMS转换电路

在万用表内找一个合适的地方固定下来

接上线路，改造的同时，原有的平均值整流电路并没有拆除
这样，就算改造失败，补救起来也比较容易
只要断开原来平均值整流电路的输出，接上TRMS电路就可以了
电源就取自表内的正负电源

装好测试，首先测试的是正弦交流信号，来自一个24V变压器
用AC 200V挡，对照的是一个采用平均值整流电路的杂牌DT-9205万用表
可以看出，在纯正弦信号时，平均值整流电路和TRMS电路几乎没有差别

然后测试非正弦信号，
信号源是电脑声卡+TPA3123功放，10R假负载电阻
用虚拟信号发生器产生50Hz的信号
首先是三角波
可以看出，两个表有了偏差

然后是方波信号

锯齿波信号

最后是改造电路图,非常简单

xuquanqi1977 · 发表于 2013-7-17 16:46:11

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x131431511 · 发表于 2013-7-17 16:47:49

不错。比重新买一块还好！自己折腾就是乐趣！

bigradio · 发表于 2013-7-17 16:54:48

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

foolsp · 发表于 2013-7-17 17:02:58

玩的是乐趣，顶楼主！

孤独的巨头 · 发表于 2013-7-17 17:38:50

如此大手术一般人是玩不来的~

哈哈猫驴 · 发表于 2013-7-17 18:46:40

划得来折腾么，LZ也不嫌累

lsy789 · 发表于 2013-7-17 18:54:06

高手中的高手。。。

Edward · 发表于 2013-7-17 18:58:45

我感觉楼主的基准弄巧成拙了，ICL7106内部基准温漂是80ppm的，更换的100ppm ICL8069还不如不换。

liiqi · 发表于 2013-7-17 20:23:25

用外部基准有一个好处是，电源电压低点表依然测量准确，调试好了到5.5V都能正常工作，但电阻档可能不正常。

pjl_21 · 发表于 2013-7-17 20:30:24

高手折腾！

deadline2012 · 发表于 2013-7-17 20:35:00

不错啊，值得欣赏

baihy19901105 · 发表于 2013-7-17 22:09:52

本帖最后由 baihy19901105 于 2013-7-17 22:11 编辑

感觉把基准独立出来，有其优势；看看四位半得表，无一例外均采用单独基准。支持LZ折腾。TRMS值测量不错！LZ说用718的0.1%的电阻贵，不知花了多少大洋？

啊七哥 · 发表于 2013-7-18 17:27:36

更换排阻和1966是亮点；改造完成后用个高位表测定一下就更有说服力。赞一个！

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xuquanqi1977 xuquanqi1977 当前离线积分 4406 IP卡狗仔卡	发表于 2013-7-17 16:46:11 \| 显示全部楼层提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
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bigradio bigradio 当前离线积分 4367 IP卡狗仔卡	发表于 2013-7-17 16:54:48 \| 显示全部楼层提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
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