Referentie weerstanden maken & karakteriseren

Gertjan, zoals altijd heb je weer mooie grafieken en plaatjes.

M.b.t. tot parallel schakelen van die GΩ weerstanden.
Hoever ga je? 6, 7 of 8 digits? En hoe vaak pas je dit aan?
Natuurlijk is het leuk om al die nullen te zien maar misschien zou ik dat voor een heel klein aantal(1 ;) doen.

miedema

Golden Member

Ha rbeckers,

Ik ga niet verder dan die ene 2GΩ weerstand.
Verder gaan heeft ook geen enkele zin. Om te beginnen zit ik dan al ver binnen m'n meet onnauwkeurigheid. Verder gaat die 100k weerstand natuurlijk verder verouderen. Dus die nauwkeurigheid zou sowieso niet meer dan een momentopname zijn :-).

Volgens de 3458A (plus mijn correcties) is die 100k nu 100.005,2Ω. Parallel met een (ideale!) 2GΩ weerstand levert dat 100.000,2 Ohm op. Maar dat is allemaal erg theoretisch... Dat cijfer achter de komma blijft schommelen, calibratie van de 3458A, tolerantie, tempco en veroudering van die 2GΩ etc.

Het zal me niks verbazen als dezelfde weerstand gemeten bij Fred 5...10ppm hoger of lager blijkt te zijn....
En GigaOhm weerstanden zijn verre van ideaal.

Ook hier gaat het dus meer om te leren van het experiment dan het resultaat.
Zo langzamerhand krijg ik wel inzicht in de diverse factoren die meespelen in de nauwkeurigheid waarmee je een weerstand kunt bepalen.
De grens waarbinnen ik met enige zekerheid een weerstand kan meten zit in de buurt van 10ppm. Dat is dus een flinke factor lager dan bij een 10V DC referentie.

edit: De aanpassing met correctieweerstand is eenmalig. Daarna ga ik dan die combi karakteriseren. Als je later weer gaat corrigeren, dan heb je al snel geen idee meer welk verloop waar vandaan komt.

groet, Gertjan.

miedema

Golden Member

Gister heb ik een tempco meting gedaan van m'n Julie Labs 9999,5kΩ weerstand.
Dus een goed moment om wat te zeggen over mijn bevindingen met de Julie Labs weerstand.
Dit is wat de fabrikant er aan specs opgedrukt heeft:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/ite/IMG_0018_JRL_value-600pix.jpg

Hier geen vermelding van de tempco dus......

De weerstandswaarde, gemeten met de 3458A van Blackdog, blijft nu stabiel rond de 999,247 Ohm.
Wat daarbij opvalt is dat dit de eerste draadgewonden weerstand is waarbij ik zie dat hij ten opzichte van de nominale waarde omlaag gedrift is....
Verder zit ook deze weerstand nog ruim binnen zijn specificatie, wat alweer hoop geeft op lage drift op lange termijn :-).

Dan de tempco meting.
Hier de plot van weerstand en temperatuur tegen de tijd:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/ite/Julie-1M-kaal-tempco-vs-tijd-600pix.png
klik op grafiek voor grotere versie

Rood is weer de weerstandswaarde, en blauw de temperatuur. Op het eerste gezicht gaat die weerstandswaarde mooi mee met de temperatuur veranderingen.
De groene lijn, de weerstandswaarde nadat de tempco verrekend is verraadt dat dat niet helemaal zo is.... Idealiter zou die lijn gewoon recht moeten zijn. Immers, als je de gemeten weerstandswaarde compenseert voor de tempco moet je toch steeds op dezelfde waarde uitkomen?
Niet dus..... Wat de groene lijn hier laat zien dat voor lage temperaturen de gekozen tempco nog te laag is (want de groene lijn gaat nog mee met de temperatuur verandering). En bij hoge temperaturen is de gekozen tempco te hoog.... Want de groene lijn beweegt tegengesteld aan de temperatuursverandering. Er wordt dus over gecompenseerd.....

Vervolgens heb ik de weerstandswaarde tegen de temperatuur geplot om weer tot de grafiek van de tempco te komen:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/ite/Julie-1M-kaal-tempco-600pix.png
klik op grafiek voor grotere versie

De tempco curve is geplot in rood. De verticale schaal is weer slechts 1ppm per divisie.
Nu kun je goed zien dat er een kromming in zit. De raaklijn bij lage temperaturen is steiler (=hogere tempco) dan bij hogere temperaturen (=lagere tempco).

In groen de curve waar de tempco al in verrekend is met de gekozen 1,6ppm/°C. Hij loopt dan mooi horizontaal tussen 19° en 25°C.

Ik kom voor deze weerstand dus op een tempco van 1,6ppm/°C.
Alweer een extreem lage waarde!
Het apparaat waar deze weerstanden oorspronkelijk uit komen moet iets bijzonders geweest zijn.....

Na het "debakel" van gister :-) heb ik weer beter m'n best gedaan om de omgevingstemperaturen stabiel te houden. Dat dat goed gelukt is blijkt uit het feit dat begin en eindpunt van de tempco grafiek mooi op elkaar aansluiten. Ook loopt bij de bovenste grafiek de weerstandswaarde mooi horizontaal als de temperatuur ook horizontaal loopt. Geen drift van de meter dus.....

Die waarde van 999,247 Ohm vraagt natuurlijk om een serie weerstand om aan te vullen tot 1MΩ Dat lijkt een stuk makkelijker dan het GΩ's parallel zetten bij de Cal-R 100k. Of dat ook zo is kom ik wel achter :-).

groet, Gertjan.

miedema

Golden Member

Het proces om zo nauwkeurig mogelijke weerstanden te maken gaat niet altijd over rozen.....

Het bleef me niet lekker zitten dat de tempco van mijn 1k Econistor referentie een stuk slechter was dan de eerste, losse 2k weerstand die ik gemeten had.

Voor die eerste weerstand kwam ik hier op een tempco van 2,5ppm/°C.

Maar toen ik daarna van 2 andere Econistors uit dezelfde batch mijn 1k standaard samenstelde kwam ik uit op een hogere tempco van 3,4ppm/°C....
Terugbladerend zag ik dat ik die meting nog niet had laten zien, dus bij deze:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/Econistor-1k-GJM-v1-tempco-600pix.png
klik op grafiek voor grotere, beter leesbare versie

Een mooie, rechte lijn. en ook weinig hysteresis. Maar wèl een hogere tempco dan die eerste Econistor, die ik als referentie heb gebruikt om m'n 1k en 10k Econistor standaards te bepalen....

Nu was die 1k referentie na een paar maanden inbedden nog net wat laag in waarde en moest toch nog een beetje bijgetuned worden.
Ik dacht: laat ik meteen 2 verse weerstanden nemen, en hopelijk wordt die tempco dan beter.

Die 1k was de eerste standaard die ik maakte. En met mijn huidige ervaring kan ik het mischien beter. Dus was ik nóg voorzichtige met solderen, met meer hitte afvoer m.b.v. klemmetjes. Ook kregen de weerstanden nu een dubbele lus in de aansluitdraad, zodat bijna de hele originele lengte bewaard bleef:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_0095_1k-Econistor-v2_weerstanden-close-600pix.jpg

Na een weekje bleek deze weerstand stabiel, en was mooi een paar ppm hoger dan 1k. Dus weer de tempco gemeten:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/Econistor-1k-GJM-v2---tempco-600pix.png
klik op grafiek voor grotere, beter leesbare versie

En wat zien we: de tempco is een stuk slechter geworden! :-(
Ik heb bij beide grafieken de de verticale as dezelfde resolutie gegeven, zodat je het verschil in steilheid van de rode tempco curve goed kunt zien.
Met de groene curve, waar de tempco uitgerekend is heb ik weer zo goed mogelijk de tempco bepaald, (door die lijn zo horizontaal mogelijk te laten lopen op het belangrijke stuk)
Ik kom nu op 5,4ppm/°C..... Ruim 2x zo slecht als die eerste referentie Econistor.

Het lijkt er op dat er flinke exemplarische verschillen zitten in de tempco van mijn Econistors. Na een nachtje slapen heb ik besloten om nog maar een keer overnieuw te beginnen, nu met die eerste referentie Econistor als uitgangspunt. Daarvan weet ik tenminste dat z'n tempco laag is...

groet, Gertjan.

Gertjan, dat valt tegen. Niet de constructie, dat gaat goed.

Wordt de volgende stap drift?

miedema

Golden Member

Ha rbeckers,

Ik neem aan dat je met "drift" de lange termijn drift bedoeld?

De drift door de stress van montage, en drift door temperatuursverandering is nu wel aardig zicht op.

Maar van de drift op langere termijn (veroudering) heb ik nog geen idee :-)
Daarvoor zit die drift tot nu toe onder mijn meetresolutie.
En elke keer dat ik nog wat verander aan een weerstandsbakje (fijntunen, die silicagel) begint de teller voor de lange termijn drift opnieuw.

Vooralsnog ben ik nog bezig om m'n weerstanden te optimaliseren op de korte termijn. Ik verander pas wat als een weerstand een tijd stabiel is (weken).

Dat proces begint aan zijn eind te komen, waarna de bakjes definitief dicht gaan. Dan pas kan ik echt naar de verouderingsdrift gaan kijken.

De echte lange termijn drift zullen we dus de komende jaren moeten afwachten. Maar ik heb hoop op goed resultaat omdat de meeste weerstanden al decennia verouderd zijn, en dus hun meeste lange termijn drift al kwijt zijn :-).

groet, Gertjan.

blackdog

Golden Member

Hi Gertjan,

Een bericht uit heel andere oorden :-)
Misschien zijn de extra lusjes wel de oorzaak van de hogere tempco.
De weerstand van het koper is bij 1K meer van invloed.
Dan heb ik het over de tempco van de aansluitdraden.
Uit mijn hoofd weet ik niet of de tempco van het koper overheen komt met de verhoogte waarde die je gemeten hebt.

Bij mijn 10K en 1K referentie weerstanden zitten de sens draden vlak naast het huisje van de weerstand.

Wat gedachten voor mijn eigen setje Econistors.
Ik dacht er aan dit nog verder te proberen te optimaliseren door net al jij, de tin van het draadje te halen en dan CAT5 bedrading als sense(of dunner koperdraad als je dit wilt met een koperen krinpbusje vast te zetten.
Hierna dit met plastic spray te beschermen.

Moet nu gaan, de vrouw neuselt over boodschappen ;-)

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
miedema

Golden Member

Ola Blackdog :-)

Ik heb ook aan die aansluitdraden gedacht. Koper heeft een hoge tempco... Maar ondanks dat de weerstand slechts 2kΩ is, valt de lage weerstand van de aansluitdraad hierbij toch voldoende in het niet.

Bovendien heb ik de tempco van die eerste Econistor ook met de volle lengte van de aansluitdraden gemeten:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/IMG_9915-Econistor-2-int-600pix.jpg

Wat lijkt dit eerste bakje alweer lang geleden :-)

Op het moment ben aan het kijken of ik een 1k paartje kan maken met die originele Econistor uit de foto. Een proef-meting loopt nu.
Om bij het bepalen van de precieze weerstandwaarde de tempco uit te sluiten wil ik die meten bij precies 20°C. Helaas is het warm, dus moet ik die 20°C (stabiel) maken in de peltier-koelbox. Dat maakt het tijdrovend...
(Langzaam laten koelen tot net onder 20°, en dan langzaam passief terug omhoog laten komen)

Inmiddels zijn alle weerstanden mooi stabiel. De Ite weerstanden ben ik nu aan het bijtunen. Daarover binnenkort meer....

Cio, Gertjan.

miedema

Golden Member

Om toch een beetje een antwoord te geven op de vraag van rbeckers naar de lange termijn drift heb ik dit plaatje uit m'n Excel met meetresultaten gewipt:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/vishay-drift-april-mei-2017-600pix.png

Je ziet de drift van m'n 10k Vishay Z201, de weerstand die het langst in z'n bakje zit zonder dat ik er aan gekomen ben.

Deze grafiek begint op 26 april, de dag dat ik de bakjes weer heb dicht geschroefd, nadat ze 3 weken open hadden gestaan om terug te komen op een gemiddelde luchtvochtigheid na de droge silicagel zakjes periode.

De variaties die je ziet zijn eigenlijk gewoon de onnauwkeurigheden van de meting, het zijn tienden van ppm's...

Met wat fantasie zou je een licht stijgende gemiddelde lijn kunnen zien. Maar, als die er al is, zou dat van alles kunnen zijn: Nog herstellen van de montage stress, nog bijkomen van de silicagel droogte, of verouderings drift. Er is dus echt een vèèl langere periode nodig om hier wat zinnigs over te zeggen :-).

Er zit èèn sprong in, op 29 april. Er is op dat moment niets gebeurd met de weerstand, maar een aanpassing van m'n meetmethode :-).

Vanaf die dag gebruik ik Offset Compensation. Dit is een functie van de 3458A om offset spanningen, zoals thermische EMK's uit de meting te rekenen.
Even terug naar de standaard opzet van de vierdraads Ohm meting:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/4-draads-meting-600pix.png

In het kort: De stroombron van de meter stuurt een precieze stroom door de weerstand. Via de sense aansluitingen wordt de spanning over die weerstand gemeten, en vervolgens de weerstand uitgerekend.

Als je nu die stroombron uitzet, dan meet je op de sense klemmen het totaal van alle stoorspanningen, inclusief thermische EMK's.
Dat is precies wat die Offset Compensation doet: eerst stroombron uit en stoorspanning meten, daarna de stroombron weer aan, en vierdraads meten, en vervolgens die stoorspanning er van af trekken.
Met dank aan de slimme meter-ontwerpers van HP :-).

groet, Gertjan.

Gertjan, de lange termijn drift ziet er goed uit.

Hoor je klikjes in de HP3458 bij die speciale functies?

miedema

Golden Member

Goedemorgen rbeckers,

Klikjes? Als in relais schakelklikjes :-)
Nee, de meter blijft doodstil. Behalve de flink suizende fan dan....

Ik vermoed dat ik, voor meten aan m'n hoog-Ohmige weerstanden (100k, 1M), een probleem met m'n 4-draads meetkabel heb.....
Als je een 100k weerstand aan het tunen bent met Giga-Ohm waarden, wordt je meteen met je neus op het feit gedrukt hoe gevoelig je bent voor kruipwegen in het bakje, en... isolatieweerstand in de meetkabel. Dus gister ook gemeten met 4x banaankabels, en daar kwam inderdaad een iets hogere weerstandswaarde uit....

Iets om vandaag uit te zoeken, het kan natuurlijk ook gewoon meer Seebeck en instraling zijn....

Weerstanden, en het bakje tussen de aansluitingen, goed poetsen met IPA maakte in elk geval niets uit.

groet, Gertjan.

miedema

Golden Member

Ik heb een interessant probleem :-)

Om m’n 100k CAL-R weerstand nauwkeuriger 100k te maken heb ik een parallel weerstand nodig van een paar Giga-Ohm. Dat doet je realiseren dat hoog-Ohmige lekweerstanden ook een rol kunnen spelen....

Ik deed een snelle test door mijn standaard 4-draads afgeschermde kabel te vervangen door een stuk CAT-5 kabel. En opeens was mijn 100k weerstandswaarde 15ppm hoger!!

Niet goed, dat moet dus eerst uitgezocht worden. Eerst maar uitgebreider kijken wat er aan de hand is... Ik deed gisterochtend de test opnieuw, uitgebreider met 4 verschillende meetkabels:
De Canare Starquad is mijn standaard kabel, gekozen na selectie bij het begin van mijn weerstandsmetingen. (maar toen had ik nog geen 100k en 1M weerstanden....)
De CAT-5 netwerkkabels staan bekend om hun goede kwaliteit, zowel geleider als isolatie. De massieve variant is eigenlijk het mooist, zolang je de ader in het dwarsgat van een apparaatklem kunt steken. Bij mijn Fluke gaat dat dus niet.
De multi-stranded versie van de CAT-5 is praktischer: je kunt er banaanstekers en vorkjes aan solderen, en de ader breekt niet steeds.... Deze zwarte is ook afgeschermd.
Banaan kabels waren bij m’n oorspronkelijke tests al afgevallen omdar ze veel meer spreiding in het meetresultaat gaven, maar ontegenzeggelijk is de isolatie tussen 2 losse draden het grootst. Dus ook mee getest.

Halverwege het meten bedacht ik me dat ik mooi meteen het effect van de Offset Compensation functie mee kon meten, dus de metingen ook zonder OffComp gedaan.
En dit is het resultaat:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/Vergelijk-kabels-voor-4-draad-Ohm-meting-18-05-2017-600pix.png
klik op tabel voor grotere versie

De afwijkingen in ppm zijn t.o.v. de nominale waarde, De waarden in het rode vakje zijn de waarden die deze exercitie getriggerd hebben. En die blijken hier dus goed reproduceerbaar.
Deze metingen zijn niet heel nauwkeurig, het gaat hier meer om de grote lijnen. Ik moest alle metingen op een ochtend doen, voor ik de deur uit moest. Toch liet ik alle metingen wel minimaal eerst 10...15min. stabiliseren.

Dingen die meteen opvallen:

- De verschillen in het rode hokje zijn meteen ook verreweg de grootste verschillen in de tabel.
Bij de 10k Vishay zien we hetzelfde 2ppm stapje terug als in de grafiek een paar posts hierboven, Maar bij de 1M helemaal niets...
Wat je zou verwachten, als het de parallelle weerstand van de kabel is die een rol speelt, dat bij 1M het verschil veel groter (factor 10) is, en bij 10k veel kleiner (ook en factor 10). Dat is dus niet zo....

- Wat verder opvalt is dat de waarden zonder Offset Compensation veel consistenter zijn dan de waarden met OffComp... Bij het meten (ik turfde steeds 10...15 metingen om een gemiddelde te bepalen) lagen de metingen zonder Offset Compensation steeds dichter bij elkaar dan met.
Bij de 100k zit er een flink verschil tussen zonder en met OffComp , bij de andere weerstanden maar weinig tot geen.
Alle problemen lijken dus vooral bij die 100k waarde op te treden.....

De metingen met banaan snoeren waren relatief zo onstabiel dat de spreiding in die metingen eigenlijk te groot was om in dit verband wat zinnigs toe te voegen...

Ik heb ook nog geprobeerd om op een andere manier naar de lekweerstand van de kabels te kijken.
Met een Ohm meter meet je natuurlijk gewoon oneindig.... Dus heb ik met een labvoeding tot 300V (stroombegrensd op een paar mA) op de kabels gezet, en gekeken of er stroom liep... En verdraaid, er liep een lekstroom die ik kon meten :-) Bij m'n standaard Starquad kabel liep er bij 300V 5nA. Dat betekend een lekweerstand van 60GΩ. Ruim een factor 10 hoger dan problematisch zou zijn. 60GΩ parallel aan 100k betekend een fout van -1,7ppm. Wel al meetbaar dus... Maar dan weer raar dat bij de 1M weerstand we hier niks van terugzien....
De CAT-5 kabels deden het hier wat beter: 100GΩ lekweerstand voor de blauwe, en 75GΩ voor de zwarte kabel.

Ik begin toch te dromen van een mooi stukje 2 of 4 aderig afgeschermd stukje teflon kabel :-)
Wie heeft er een stukje liggen? Gelukkig zijn er binnenkort weer radiomarkten....

En ondertussen verder puzzelen aan de oplossing van dit fenomeen, natuurlijk...

Groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Interessante tabel maar ik moet er even inkomen zijn dat de weerstanden in de kastjes of los met de draadjes er aan?
Weet u met welke spanning er gemeten wordt van af de multimeter (Ω meter).
Ik moet een voorstelling maken hoe de meetopstelling er uit ziet.
Aan deze kant gebruik ik ook afgeschermde kabel zilver teflon maar dat zijn losse kabeltjes met de afscherming als guard.
Volgens mij heb ik al eens eerder aangegeven dat ik 6 draads meet maar dan wordt het wel een heel verwarrend verhaal dus maar even niet.
Ik denk dat een enkele weerstand niet te tunen is en het misschien beter is om de parasitaire eigenschappen uit te middelen.
Het is altijd moeilijk om een goede twee poort te realiseren de ingang ziet de uitgang en andersom.
Voor alle weerstanden geldt dat er een parallelle capaciteit overheen staat deze gaat al mee spelen boven de 10Hz en zal zorgen voor een vertraging.
Als ik de metingen zie dan zit het ruim binnen de specificatie van de fabrikant en dat is gezien de leeftijd van de componenten best wel knap.
Je moet je altijd afvragen als iets een tolerantie drift heeft wat is de oorzaak en wat zijn de materiaal eigenschappen en zijn deze wel voorspelbaar en/of altijd gelijk!!
Naarmate je uiterst nauwkeurig meten wil zal je spanningsbron en stroom bron ruis arm moeten zijn er zijn maar weinig universeel meters die dit kunnen (eigenlijk kan ik er niet een) wel de Ω meters die speciaal er voor gemaakt zijn.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Gertjan, wat ideeën m.b.t. externe invloeden.

Ladingstransport tussen diverse aders of snoeren? (bij beweging)
Instraling hogere harmonischen van 230V net?

miedema

Golden Member

Ha rbeckers,

Dingen waar ik nu mee bezig ben:

- Lekweerstanden tussen weerstand aansluitingen en kastje bepalen.
(Er moet toch iets afwijkends zijn aan dat 100k kastje...)
- Dynamisch gedrag bekijken.
(i.p.v. Ohm meter een generator met LF blok, en dan over het weerstanddoosje op de scope kijken.
- Verschillen bekijken door kabels anders aan te sluiten.
(bij 2 getwiste paartjes 1 paartje voor plus sense & source en 1 paartje voor min sense & source, of juist 1 paartje voor beide souces en 1 paartje voor beide senses)
- checken of meten met m'n Fluke 8846A hetzelfde resultaat oplevert....

Verder zat het weerstanddoosje in een blikken trommel die aan de guard hing, en verder alles in de kamer uit....
Ook getest met/zonder aarde, ook aan de guard, dat maakte geen enkel verschil.

Alvast geleerd dat duidelijk is dat de lekweerstand van m'n kabel voor hoog Ohmige weerstanden marginaal is. Maar dat is niet de oorzaak van het rare gedrag met die 100k weerstand....

@electron920,
Ik doe 4-draadsmetingen aan weerstanden die in alu bakjes ingebouwd zitten, de weerstanden/bakjes waar dit hele topic over gaat.
Ik deed deze metingen met een 3458A, 4-draads, 100 NPLC, Auto Zero ON, Ohms Offset Compensation ON.
M'n standaard meetkabel is 1 meter 4 aderig afgeschermd, 2 getwiste paartjes in een afscherm mantel, Canare Starquad, zoals in de openingspost te zien is.

Ik heb inderdaad ook aan de meetspanning van de meter gedacht. Die gaat bij de 3458A bij de 10k naar 100k stap omhoog van 1 naar 5V, en bij m'n Fluke 8846A van 1V naar 10V.
Maar 1M wordt ook met die 10V gemeten, en daar is geen probleem.....

groet, Gertjan.

blackdog

Golden Member

Hi Gertjan, :-)

De 3458A staat in ieder geval niet uit zijn neus te eten...

Kijk eens met een 1:10 probe met de scoop op de weerstand kabel combinatie of je daar vreemde dingen ziet.
De scoop/probe kunnen zelf ook weer voor problemen zorgen, ik bedoel dit aleen betreffende aanwezige stoorspanning.
Waar staat de NPLC op bij deze metingen?

Ik heb misschien wel wat coax kabel voor je, check ik voor je als ik weer in het LAB ben.

Verder kan ik hier op het ogenblik geen hoog ohmige metingen doen, temperatuur is 20°C maar de RH is 98% !!!

Groet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Ha heer miedema,

Dat is duidelijk dan weet ik waar het om gaat :D vraag heb je nog een 100kΩ weerstand? om een vergelijk te doen.
En waarom denk je dat de meting aan de 1MΩ weerstand wel goed is!!
Je zou verwachten dat de lijn door loopt je kunt een grafiek tekenen van de afwijking de kromme die dan te zien is geeft misschien duidelijkheid.
Met de scope kijken daar verwacht ik niet zo veel van de (stoor)spanningen zijn heel klein.
Dan zie ik meer in een bekende spanningsbron en een voorschakel weerstand (ander bakje) in serie met je 100kΩ en hier de spanningsval over meten.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
miedema

Golden Member

Ola Blackdog,

Dat had ik net zitten doen :-)
Met weinig resultaat tot nu toe overigens...

Hier het scope plaatje van de spanning over de weerstand met de Offset Compensation ON:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/3458A-OffComp-ON-100k-Ohm-meting-600pix.png

Je ziet de stroombron in- en uitschakelen met een frequentie van ruim 1Hz. Dat blijft zo, onafhankelijk van de NPLC (logisch, dat is alleen de middeling van meer metingen). Ziet er keurig uit....

Als de Offset Compensation UIT staat, dan blijft de stroombron altijd aan:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/3458A-OffComp-OFF-100k-Ohm-meting-600pix.png

De meetspanning is nu keurig 5V, continue.

Ik heb ook de rimpel op die stroom gemeten, ong 40mVtt over 100k. Dat ziet er op beide scopes heel anders uit, maar zelfde grootte.
Kan ook een commonmode signaal zijn....

Ik meet steeds met NPLC=100

Nu ik je toch aan de lijn heb, Ik dacht dat jij bij weerstand meten die Ohms Offset Compensation uit liet. Heb je daar een reden voor?
HP raadt die functie aan, maar als ik naar het meetresultatentabelletje hierboven kijk ga ik twijfelen...

Ik heb inmiddels ook een blok op de kabels gezet, en daarna over de weerstanden gemeten (met 10:1 probe). Alleen keurig strakke blokken te zien, geen uitslingering of niks...
Wel zat ik me af te vragen of die abberaties wellicht te klein zijn om op de scope te zien. Het gaat om verschillen van max. 15ppm....

Ik dacht inderdaad er ook al aan om dan maar 4 losse kabels te maken van Coax. Meten met de binnenaders, en de mantel als guard aan elkaar knopen. Dat meet wat onhandiger, maar misschien toch maar proberen.

Inderdaad moet je 3458A hier werken voor de kost. Best kans dat hij bij thuiskomst op zijn beurt aan vakantie toe is :-)

groet, Gertjan

miedema

Golden Member

Ha electron 9290,

(Alweer gepost terwijl ik nog met het antwoord aan Blackdog bezig was...)

Ik heb wel nog en mooie 100k weerstand, maar niet in een bakje. En zonder bakje meten is te instabiel om dit soort verschillen te zien.
Er zijn plannen voor nog een paar bakjes om tijdelijk een component in te zetten voor een meting, maar dat duurt weer even....

Ik denk dat de 1MΩ weerstand metingen kloppen, omdat alle meetresultaten consistent zijn, zowel tussen de verschillende kabels, als tussen met en zonder offset compensatie.

Inderdaad verwacht je een trend die zich doorzet, en die zie ik nergens..... Kijk je b.v. naar het verschil tussen Starquad en CAT-5 (met OffComp) dan zie je bij 10k 2ppm verschil , bij 100k 15ppm, en bij 1M..... niks...
De verschillen tussen OffComp aan en uit zijn, zeker met de CAT-5 kabels bij zowel de 10k als de 1M weerstanden miniem, maar bij de 100k véél te groot.

Inderdaad ben ik me ook gaan realiseren dat deze abberaties op ppm niveau waarschijnlijk te klein zijn om op de scope te zien....

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Wat ik mij zo uit het hoofd herinner van mijn HP3458a is dat vanaf de 100kΩ range geen offset compensatie actieve is maar voor een kale weerstand meting maakt dit niet uit wel als je halfgeleiders test met een forward bias of relais die schakelen.
Ik vindt er wel veel ruis op zitten maar dat kan ook digitaal zijn ben ik niet gewent :+
Strak plan 2 losse afgeschermde kabels wel de ground kruislings aansluiten de afscherming van HI naar de LO en van de HI sense naar de LO sense dit is tevens een kant van de weerstand de LO ook aan het bakje vast maken.
Ik was trouwens in de veronderstelling dat je op deze manier al werkte :S

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
miedema

Golden Member

Oplossing gevonden!

De opmerking van Henk, dat de 3458A vanaf 100kΩ geen Offset Compensation meer gebruikt, herkende ik niet uit het manual. Dus ging ik verder zoeken.

En zo kwam ik bij dit topic op EEVblog: Precise Offset Compensation Ohm Measurements and Validation of DMMs Hier beschrijft Dr. Frank zeer uitgebreid precies mijn fenomeen, de oplossing en de oorzaak!

Waar het op neer komt is dat bij gebruik van OffComp er een delay moet zijn voor je weer weerstand gaat meten. Dat delay wordt met Offcomp al langer, maar kan bij diëlectische absorptie in de kabel, of reactantie van de DUT te kort zijn.

Fragment uit het 3458A Calibration Manual:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/3458A-Calibration-Manual-OCOMP-600pix.png

En verdomd, het werkt!
Morgen maar eens uitgebreider m'n weerstanden aan m'n netwerk analyser hangen....

Daarvoor had ik al m'n bakjes getest op lek weerstand door 300V tussen massaklem en 1 van de weerstandklemmen te zetten. Steeds lekstromen tussen de 1...2nA (dus150...300GΩ). Geruststellend.

Henk, ook ik vond die ruis/kriebel verdacht, en dus ook op de analoge scope bekeken: helemaal schoon/glad :-)

Op 19 mei 2017 17:42:19 schreef electron920:
Strak plan 2 losse afgeschermde kabels wel de ground kruislings aansluiten de afscherming van HI naar de LO en van de HI sense naar de LO sense dit is tevens een kant van de weerstand de LO ook aan het bakje vast maken.

Dat kruisen snap ik niet helemaal..... Ik leg bij de 3458A de afscherming aan de Guard terminal. Via die afscherming leg ik de massa van het bakje ook aan die Guard klem.

Bij mijn Fluke 8846A is het nog lastiger... Die heeft geen aparte Guard aansluiting. Ik dacht de afscherming aan de min van de source te leggen, maar dat was een verslechtering.... Die stroombron zweeft kennelijk. Beste oplossing tot nu toe is om de afscherming aan de massa van de USB op het front te verbinden, Outguard massa dus. Misschien heb jij daar ideeën over?

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Ja de set tijd is hier erg belangreik in relatie tot de capaciteit van je kabel en de resolutie (nauwkeurigheid)
Overigens is de bandbreedte van de meeste meters zo'n 10Hz dit betekend bij 10MΩ 1PPM aan Johnson ruis en bij 100MΩ 25PPM.
Ik heb een tekening gemaakt voor het aansluiten van je kastje om een goede 4 draads meting te doen.

Misschien een experiment waard.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
miedema

Golden Member

Ik heb flink gezocht waarom ik met de 3458A bij gebruik van de Offset Compensation andere resultaten kreeg dan zonder die OffComp.... Gister kwam ik er achter dat het probleem in de diëlectische absorptie in de kabel zat. Er moet dus een wachttijd zijn, zodat de boel stabiel is voor er weer een meting plaats vindt.

Vandaag heb ik dat nauwkeuriger uitgezocht en in kaart gebracht, en een nieuwe meetkabel gemaakt van de zwarte CAT-5 kabel, die minder last met dit fenomeen bleek te hebben.

Mijn meetresultaten op een rijtje:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/Offset-Compensation-Delay-duur-test-meting-20-05-2017-600pix.png
klik op tabel voor grotere versie

Voor het gemak heb ik achteraan een kolom toegevoegd waarin meteen het verschil in ppm te zien is t.o.v. de meting zònder Offset Compensation.
In de rode vierkantjes het originele probleemgebied. Inderdaad is er een grote verbetering met de nieuwe CAT-5 kabel, maar nog niet echt goed...

Ik ben gaan kijken wat die delay voor de meting eigenlijk is. (Bij de 3458A op te vragen met DELAY ?) De resultaten staan in het kolommetje "delay".

Zonder Offset Compensation is die delay dus 30msec. En met OffComp.... òòk 30msec!! Ik dacht toch gelezen te hebben dat die tijd dan automatisch langer gezet wordt, maar bij deze 3458A in elk geval niet.

Gelukkig kun je ook zelf die delay voor de meting instellen. En dat heb ik dus gedaan. Oplopend van 0,1sec naar 1sec. Inderdaad komt het meetresultaat steeds dichter bij de waarde gemeten zonder OffComp.

Die nieuwe kabel doet het duidelijk een stuk beter dan de oude. Maar ook hier is een lange delay tijd nodig om echt weer een correct meetresultaat te krijgen. Ik moest hiervoor de delay oplengen tot 2 seconden.

Nadeel hiervan is dat de meettijden enorm oplopen! (Zie kolom "meettijd") Nu zit je op elke meting 47 seconde te wachten...

Gaandeweg vraag ik me ook af of ik die Offset Compensation überhaupt nodig heb.... Een belangrijk doel er van is om alle thermische EMK's er uit te rekenen, verder ingestraalde storing e.d.
Maar ik wacht toch bij elke meting al minimaal een kwartier om de opstelling te laten stabiliseren, en meet met afgeschermde kabel in blikken doos....

Op zoek naar de reden waarom het probleem vooral bij m'n 100k CAL-R zich voordoet had ik eerder al de impedantie karakteristiek van m'n weerstanden gemeten. Die wil ik je niet onthouden:

http://www.miedema.dyndns.org/co/2017/r-weerstand/kabel/impedantie-curven-referentie-weerstanden-GJM-600pix.png
klik op grafiek voor grote versie

Alle weerstanden blijken verrassend Ohms te zijn!
Van de Vishay had ik dat wel verwacht, maar bij de draadgewonden weerstanden valt me dat erg mee! Alleen de Econistors hebben een resonantie piek rond 2MHz. Veel te hoog om hier van invloed te zijn.

Het is dus nu wel vrij zeker dat het probleem in de diëlectische absorptie van oude kabel zat. Kan ik helaas niet meer aan meten, want die moest ik slopen om de nieuwe kabel te maken...
De tijd dat de 3458A hier nog logeert is beperkt, en die tijd wil ik gebruiken voor m'n weerstanden, dus dan maar een zijstraat overslaan.

Het tekeningetje van Henk kauw ik nog op. In elk geval ga ik betere kabels maken zodra daarvoor de spullen gevonden zijn.
Belangrijkst is dat ik weer betrouwbaar weerstand kan meten :-)

groet, Gertjan.

Ha heer miedema,

Mooi resultaat de metingen althans :) de tijden moet je handmatig invoeren ik hou het volgende aan Ts = de tijd nodig om te settelen.

Ts = K*Cc*Rx

K = de waarde die verband houdt met de vereiste nauwkeurigheid.
Cc = de capaciteit van het kabel- en schakelnetwerk.
Rx = de weerstand (ohm) wordt gemeten.

Voor de kabel gebruik ik Belden 83317

83317E.pdf

maar elke andere kabel met een goed isolatie is hier bruikbaar.
De enkele meetsnoeren maak ik ook zelf is wel twee tot drie keer duurder als bijvoorbeeld hirschmann maar zijn dan ook beduidend beter.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Golden Member

Hi Gertjan,

De vakantie van de 3458A kan best verlengt worden t.b.v. het algemeen nut voor jou en de CO gebruikers die dit Topic intressant vinden ;-)

Groet,
Bram.

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"