4-14 器件基准

4-14-1：前言：

基准有3种形式：台式仪器，手持便携仪器，元件。

台式仪器：是放在实验室中，一般不移动，条件比较理想，主要要求是参数。

手持便携：作为一种简易的仪器，能带到现场，方便操作。未必是最高参数，主要要求便携。

元件： 是内置于仪器或设备内部，作为一种元件安装。

是本章介绍之主角。

张前苏基准元件，虽然从安装的角度，是个元件，但是从设计和生产角度看，是个仪器成品。

基本原理： 恒温密封

全贴片， 核心为模块式组合

参数范围： 年误差1-10PPM

其中10PPM可以经过老化后直接提供

经过筛选，得到3.2和1PPM的高等级器件

优势：

1： 恒温， 终年能把温度保持在误差小于百分之一度

密封又恒温， 需要的工作电压也能保持误差达到小于1PPM级别

器件或电路能工作在理想状态，实现高指标

2： 受温度影响小，从0度到40度，输出电压误差小于1PPM

按传统的温度系数算，小于0.025PPM/度

指标高出LTZ1000

同时测量老化， 筛选出的器件，能达到年误差小于1PPM

5V基准， 直接适合于24位或32位ADC使用

3： 塑料外壳， 能比金属外壳， 隔热好， 保持温度消耗功率更少

4： 标准尺寸，安装兼容， 高低档次，通用

五位，五位半，六位，尺寸和引线兼容，产品升级换代， 电路不用重新设计

4-14-2：用途：

需要精密稳定的仪器：比如电源，万用表等。

当然，即使最低端的五位指标，也比目前现有的仪器，比如3458A的参数更高。

很多仪器，都需要模拟量稳定。比如输出5V电压，如果采用五位5V电压基准模块，就不管空载满载，都能

能保持输出电压一年内，温度0-40度，输出电压误差小于10万分之一。

相应的六位实现误差百万分之一。

4-14-3：模块式设计：

根据需要进行内部组合。

这是由生产模式决定的。

模块式，意味着众多的品种，能共享共同的部分。

构成包括：核心，温控，控制。

核心：是具体功能，可能是电压电阻电流比例等等。

可以提供除电压以外的基准，内部由模块式组合

电压， 电阻，多电阻组合， 电容， 放大电路，AD转换器，

DA转换器，晶体振荡器等等

举例：频率计，自身得有高稳的频率基准。

普通的恒温基准，精度有限，所谓的高稳基准，实际上是恒温槽里再套恒温槽。

最内部的核心温度高达70-80度，实际上， 温度越高，长稳越不好。

45度的精密恒温，使用10年， 比80度恒温用一年的波动漂移更小。

稳定性更高，指标更好：耗电，体积，重量都有优势。

实际产品都属于按客户需求定制：

32 电压+电阻组合

编号规则 级别+温度+电压+电阻组合

A： 比例电阻 4个保持一致的阻值

B： 电压分压电阻，类似1776 电压测量多量程切换

C： 电流分流电阻 电流测量多量程切换

D： 电流源比例电阻 电阻测量用各档电流发生器

34 电压+AD

高速低速区分： 如果只在本地显示， 每秒钟刷新几次显示

如果数据输出， 可能数据更新超过工频 50/60HZ

模拟转换精度 24位-32位

以24位为例， 整个满量程1600万， 假如温度系数1%

就意味着， 最末尾2位是波动的

如果温度再稍微动荡，甚至能影响到末尾3位

恒定的温度，再稳定的电压(基准)， 能大大提高测量稳定

按输入接线分类：

单向转换器 输入1根线

以地为准的， 只能正向输入，引脚简单

但是用来测量电阻等，不会有负数的量，极好

双向转换器： 输入2根线， 可以处理负数

35 电压+DA

封装一个DAC8754 4路16位模拟输出

36 电压+晶振

封装一个7050的晶振

温控：是整套包括温度检测，加热电路，控制回路构成。一般都是加热到比常温稍微更高的温度。

是个全贴片器件构成的电路板。作为模块化，尺寸标准兼容。

实际选择有工作电源电压，温度工作点，温度精度。

电源电压：5V或12V：

这是内部所有电路的工作来源，主要消耗是温控加热。

12V最高18V，最低的工作电压为9V，能输出稳定的5V电压。

这是未来的主流的仪器内置的方向。

5V工作电压低，但是恒温需要功率，要消耗的电流更大。

恒温的电压低于5V。这是一种板上没有更高电压的次要选择。

温度工作点：

一般是45度。但是根据需要，可能提供35度到50度选择。

45度针对的是外界温度0-40度。

如果条件比较理想，在恒温空调环境中，可以选择低到35度。

电子器件，都怕高温，温度越低越有利于稳定。

原则上不提供高于50度的选择。

温度精度：

这是一种档次区分。

客户可以根据需要选择不同级别的产品。

比如5位产品（年误差十万分之一），和六位产品（年误差百万分之一）

线路设计直接兼容，更换模块就能实现整机参数的升级。

编号规格： 2位： 精度 (原则上兼容1000系列)

=50：五位精度 年误差10万分之一

=55：五位半精度 年误差32万分之一

=60：六位精度 年误差100万分之一

4-14-4：控制：

和机器内部其他部分通讯，整机访问控制，能得知目前的器件内部状况。

比如工作是否稳定。目前正在预热吗？

控制内部是一个可编程控制器。

控器器有3种工作模式：在内部进行自动识别切换。

单机：输出彩色LED，用颜色和闪烁表示内部状态。

适用于单机，板上没有其他带程序的器件，比如单独一个模块构成一个变送器。

单线：1个引脚，构成双向串口通讯。

9600波特率，兼容RS232和RS485协议。

引脚是双向的，以共集电极的形式，能够多个器件一根线，挂在主CPU上。

通讯带宽有限，推荐不超过3-5个共同工作。

虽然理论上器件数量能更多。

基准器件，在线上作为从机出现，只接收主机命令，发送回应。不主动发送信息。

双线：2个引脚，形成I2C总线。

能提供更高速度：100K-1M，能几十个甚至更多器件，同时并行工作。

基准器件，在线上作为从机出现，只接收主机命令，发送回应。不主动发送信息。

4-14-5：引脚状态切换：

最早的通讯数据，可能作为检测信号，可能丢失，但是恰恰就靠这，实现了带电更换。

所以通讯的主机，必须是能带电更换，支持协议的变换。

有两种工作模式：

固定模式：

通电后第一秒为状态检测。如果没有总线数据，或者串口通讯，就进入默认的单机状态。

如果进入确定的通讯状态后，断电前再不改变通讯模式。

灵活模式：

默认为单机状态，随时能切换进入通讯模式。

但是通讯状态是定时的，如果若干秒不通讯，会状态消失，回到单机状态。

随时启动下次通讯。

时刻不同，可能不同引脚运行相同协议，也可能同一引脚，运行不同协议。

总共是3个引脚，P1，P2，P3。

都是共集电极模式，信号低时，内部接通，信号通过晶体管和地接通。

信号高时，输出关断，内置微小电流上拉电阻。

如果线路比较长，需要外部上拉电阻加大驱动电流以保持速度。

可以允许不同电压系统共存。

内部是5V工作，可以和外部的5V系统，或者3.3V系统进行通讯。

4-14-6：地址寻址：

如果存在多个器件，就有命令发送的地址信息。

表明后续的命令是发送给谁。

通常器件都有一个默认地址。生产出厂时，自动给予。这个固定地址，断电不消除。

另外有可能在系统配置时，给予另外一个立即地址，通常立即地址断电消失。

两种通讯协议，共同使用同一个地址系统。

在一个系统中，为了避免数据冲突，每个器件请使用不同地址。

地址重新分配系统：

在一个多地址系统，可以重新彻底配置一次。

产品最新消息：

成为编号30系列元件。

更多资料，参考《张前苏电子》之第二章《零件》

注意：上述器件，正在设计和生产，目前暂无可出售的成品。