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(打磨万用表2)ICL7129系万用表进行“表头自检”,并利用自检状

时间:2017-08-03 16:24来源:数码之家 作者:newnet1234 点击:
这个话题其实没有什么新鲜感,只不过这是打磨万用表的必经步骤吧。 继(打磨万用表1) 调正主IC的振荡频率为100KHz后,万用表处于一种“开放的屏蔽”状态,用万用表测量时基本不担心使用环境中工频干扰的影响了,特别是在使用高灵敏的档位时。这使得后续的打
  这个话题其实没有什么新鲜感,只不过这是打磨万用表的必经步骤吧。
  (打磨万用表1 调正主IC的振荡频率为100KHz后,万用表处于一种“开放的屏蔽”状态,用万用表测量时基本不担心使用环境中工频干扰的影响了,特别是在使用高灵敏的档位时。这使得后续的打磨更加方便。
  手中的万用表很少是完美的,不过,其中有些因素是自己有能力改善的。打磨万用表,首先要了解表头部分的性能。ICL7129的表头部分是由主芯片和少量外围元件组成,这些元器件的质量和参数选择都将影响表头部分性能。表头的性能是多方面的,本帖主要针对计数值自检。
  手中有2块4位半(20000格分辨率)万用表,是翻屏或称“小摇头”款式的,平常使用基本正常。比起常见的自动量程万用表,这种表各档位始终有较高的显示分辨率是值得保留的原因之一。比起老式DT930表的外观,这表显示屏较大、外壳厚实和结构不错是值得打磨的主要原因。
(打磨万用表2)ICL7129系万用表进行“表头自检”,并利用自检状

  拆开后仔细观察,这两块表与胜利产的DT930F+虽然PCB排版很不同,但电路原理是相同的,ICA/D芯片用的是微芯(MicroChip)产的TC7129CP,与ICL7129引脚相同可代换。然而查TC7129的数据手册,200mV量程的分辨力为10uV,但芯片的噪声指标典型值却达14uV,这意味着它天生在末位有1字的跳动。这IC虽然是硬封,仍然令人郁闷,恨不得马上换掉它。不过,还是先对它做个自检后再说吧。

  一、把表头连接成自检状态
  这种表头自检方法,在原理上与分压电阻排或基准电压的精度均无关,能较准确地反映主芯片和积分电容的某些性能。7129的数据手册上给出了一种自检的连接方法:
  Pin29 Pin 33Cref+ IN Hi), (注:很多手册上都误为20 33);
  Pin 30 Pin 32Cref- IN Lo)。
  然而在成品万用表上由于IN Lo已焊接至双面铜箔上,需切断双面铜箔才能孤立,实际改动起来不易操作。
  网传有另一种自检状态接法,较易实现且具有相同的效果:
  Pin 34 Pin 33Ref Hi IN Hi),
  Pin 35 Pin 32Ref Lo IN Lo),实际Ref Lo 在很多档位上已连接至 IN Lo,不必另接。
  就是说,只需连接Pin34Pin33,然后将档位开关拨至电压档等平常显示0000的档位上即可(但200mV档不可以)。
  (提示:焊接时电烙铁头不得带电,以防击穿损坏IC !不可使用酸性助焊剂,轻微的漏电会影响仪表精度!
  不过单单这样还不行,会一直显示“1”的,这是因为Ref Hi一般是1V左右,输入给200mV量程的A/D会溢出,所以还得将A/D设为2V量程才能正常完成自检。方法也简单,就是将主ICPin37上拉正电源,以强制A/D采用2V量程。
(打磨万用表2)ICL7129系万用表进行“表头自检”,并利用自检状
  实际用了个100欧姆电阻连接24和37;直接短接33和34:
(打磨万用表2)ICL7129系万用表进行“表头自检”,并利用自检状

  按照双积分A/D转换的原理,对输入电压进行1000个时钟周期的正向积分,然后再以参考电压进行反向积分,看完成回退需要多少个时钟周期。在输入电压与参考电压相同时,理想状态反向积分会计满10000个数,从而显示为10000
  由于积分电容的介质吸收效应使存储的电量不能完全放出,反积分计数很难达到10000的。然而看显示结果却令人诧异:
(打磨万用表2)ICL7129系万用表进行“表头自检”,并利用自检状


  两块表的试验结果类似,再次感叹:说和做不是一码事啊。难怪之前见有网友说自检结果会高于10000。是哪里出了问题呢?
  7129的手册上有提到,每个输入引脚的电流不要超过1mA,否则会出现异常。经过分析和排查,最后发现是上拉正电源后Pin37的电压偏高了:
(打磨万用表2)ICL7129系万用表进行“表头自检”,并利用自检状

  当串联个4.7K电阻再上拉时,显示结果终于正常了:
(打磨万用表2)ICL7129系万用表进行“表头自检”,并利用自检状


  自检结果是比较令人失望的:
(打磨万用表2)ICL7129系万用表进行“表头自检”,并利用自检状



  不过,对于9990的显示结果一点也不意外,因为这表原来用的积分电容(接在Pin24和Pin25之间)是一粒0.1uF63V的普通聚脂(涤纶)电容器,本身介质吸收率较大,而这也正体现出打磨万用表的必要性和意义所在。
  这样的表头自检结果除了与A/D本身的性能有关外,还依赖于积分电容Cint和参考电容Cref的质量,除了要求漏电小外,还要求积分电容的介质吸收率尽量低。
  积分电容不能太小,也不能太大。在振荡器的频率为100KHz时,按数据手册推荐,积分电阻Rint150K、积分电容为0.1uF比较合适,一般情况下不必改变。

  二、挑选积分电容
  找来了一些各种各样的,认为比较好的电容器,有安规、有涤纶、有方块,标记有CBB的、有MKT的、有MPP的、MP的,有63V的、有100V的、有400V的、有630V的,有红的、绿的、白的、黄的,有从显示器上拆下的、有从开关电源上拆下的、有从校表仪电路板上拆下的、有全新的,各种品牌的等等:
(打磨万用表2)ICL7129系万用表进行“表头自检”,并利用自检状

  哪种更适合做表头的积分电容呢?
  积分电阻Rint150K积分电容为0.1uF,出厂时一般就是这样。还有一个与积分有关的电容是Cref,这个也暂时不动它。固定Cref不变,更换不同品种的0.1uF电容到Cint的位置进行测试。
(打磨万用表2)ICL7129系万用表进行“表头自检”,并利用自检状

(打磨万用表2)ICL7129系万用表进行“表头自检”,并利用自检状


由于电容器的品种很多,测了很久,下面是总结的一些定性的数据:
品种,结果数据,电容器特征
独石,9950,黄色
聚脂,9990,方块小电容和方块安规电容一般都是聚脂电容
瓷片a9990,亮釉封装
瓷片b 9980,亚光土色
聚丙烯,9998CBB22/630V 桔红色或蓝绿色
聚丙烯,9998-9999,CBB22/630V (用美信的ICL7129或MAX7129时)
聚丙烯,9999-10000,MPP/400V (用美信的ICL7129或MAX7129时),注:MPP是港货CBB。


  试验结果表明,聚丙烯电容确实更适合用作Cint,并且最好采用耐压100V以上的电容,介质膜更厚实CBB电容器上一般都标有CBBMPP的字样,如果没有这样的标识,则即便外形及颜色很像,也更大可能不是CBB电容。
  CBB电容具有负温度系数,利用这一特点可以确认是否CBB。本人的实用方法是,在测容量的同时,用调温电烙铁短时间加热2条引线,过一会看容量是否变小,变小的才是。
  由于这表上的TC7129本身性能指标不高,难以达到999910000的结果。
  试验结果表明,聚丙烯电容确实更适合用作Cint,并且最好采用耐压100V以上的电容,介质膜更厚实CBB电容器上一般都标有CBBMPP的字样,如果没有这样的标识,则即便外形及颜色很像,也更大可能不是CBB电容。
  由于这表上的TC7129本身性能指标不高,难以达到999910000的结果。下面是换了400V、0.1uF的MPP电容后的自检结果:
(打磨万用表2)ICL7129系万用表进行“表头自检”,并利用自检状



  各位若对(打磨万用表)系列话题有兴趣,有经验、有心得,欢迎按同样的标题格式发表新的话题,来共同丰富和完善这一系列的内容。


三、挑选参考电容
  A/D反向积分过程中,参考电压是脱离基准电压源的,完全靠参考电容Cref储存的电压来维持,所以,如果Cref上的电压有跌落的话,反积分将会用更多的时间,计数及显示就会高一些。利用这个关系可以进一步挑选漏电小的电容来用于Cref
  于是将积分电容固定采用0.1uF400VMPP电容,然后更换聚脂、瓷片(包括1uF的贴片)、聚丙烯等各种电容Cref的位置,且更换0.1uF1.4uF等不同容值上去进行测试,没有发现自检结果有明显的变化。只是在用烙铁加温时,瓷片电容漏电明显增大,能使自检结果升高到10100左右。

  四、挑选输入滤波电容
  本人认为输入滤波电容的质量可以采用与积分电容或参考电容相同的标准,但耐压值不必那么高,以控制体积。输入电容Cin的容量选0.01uF~0.047uF的,要用2只或多只并联后换到积分电容的位置来试验,自检数值高的为好; 或者单只换到参考电容的位置,自检数值越低越好。

  五、关于另一种自检
  将万用表转到DC2V档,然后将红表笔接到Vref上进行测试,显示的结果与上述表头自检方法是不相同的。这是由于此时表头是在200mV量程,Vref经过了分压电阻1/10分压等环节后才进入表头,这样的结果不能做为判断表头性能的依据,但是可以做为在无外部基准条件下调整表头基准电压的一种依据。

  六、关于积分电容的大小
  在自检测试的同时,测量了积分电压:
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