Chinese LM399 referentie

Zoals al geshowd in het Show your project topic, heb ik één op een LM399 gebaseerde spanningsreferentie uit China gekocht. Ik heb er nu wat meer informatie over wat ik graag wil delen. Het gaat om een referentie zoals deze:

Hier zonder het metalen dekseltje wat erop zit. Het circuit is eigenlijk doodsimpel: Een zener met daar achter een spanningsdeler en een LT1001 Opamp met een kleine versterking. Het nadeel van deze schakeling is dat zowel de heater als zener stroom afhankelijk is van de aangeleverde spanning.

Hierdoor is het van belang om enige aandacht te besteden aan de voeding. Ik heb uiteindelijk gekozen voor een simpele TL431 15 V configuratie:
http://images.elektroda.net/58_1211544915.jpg
De condensator heb ik weg gelaten, de responds werd er bij mij niet beter op. Wellicht heb ik er te kort over na gedacht ;) Ruis op de uitgang van de schakeling is < 10 mVp-p met de LM399 aangesloten (gemeten met scopemeter). Om nu beter de prestaties te bepalen dan de vorige keer, heb ik dit maal een week lang de referentie spanning elke minuut gemeten. De opstelling is als volgt:

  • Temperatuur gelogd met Fluke 2625A
  • Voedingsspanning gelogd met Fluke 2625A
  • Referentie gelogd met Fluke 2625A & Hioki 3237

De Hioki werd via Octave aangestuurd terwijl de Fluke met de orginele software aangestuurd werd.
Na een paar uur data verwerking (viel tegen hoeveel werk dat was) kwamen er de volgende resultaten uit:

Referentie spanning en temperatuur

Referentie spanning gemeten door beide meters, interessant om te zien dat de Fluke meer dan 4.5 digits doorstuurt. De laatste digit veranderd in stappen van ongeveer 3...

Ook interessant is de voeding van de Oltronix voeding (de uitgang van de TL431 heb ik niet gelogd...). Voor de plotse verandering in spanning gebruikte ik het 30 V kanaal, daarna de 60 V. Ik had de 30 V ergens anders voor nodig. De 30 V lijkt stabieler dan de 60 V uitgang.

Conclusie:
De referentie lijkt eerst een beetje naar beneden gedrift te zijn, de hioki gaf in de vorige post 10.2100 V aan. Nu is de referentie dichterbij de 10.20886 V wat het volgens het stickertje moet zijn.
Qua drift is er niks te vertellen eigenlijk. Met een opgegeven 20 ppm drift per graad van de Hioki kan dit volledig door de meter veroorzaakt zijn. Voor de Fluke is er geen temperatuurcoefficient gespecificeerd.
Voor 21 euro lijkt het erop dat ik een referentie heb gekocht waarover ik (nog) niets kan zeggen qua prestaties. Het lijkt er in ieder geval op dat beide meters nog goed presteren (beide zijn ongeveer 0.02%). Het is wel een leuke exercitie om eens voor een langere tijd iets te meten.

blackdog

Golden Member

Hi,

De opset van de LM399 schakeling is nu niet echt galant...
Je voed natuurlijk de zenerstroom uit de uitgang van de opamp!
Beter was een dual opamp te nemen en daneerst naar 10V te gaan en dan met een spanningsdeler deze op te delen in een aantal gewenste waarden

Zoals je al aangeeft is de zener stroom nu afhankelijk van de batterij spanning, dit is niet echt intelligent opgezet.

De kachel stroom varieerd met de aangelegde batterijspanning en de omgevings temepratuur.

Ik denk meer aan onderstaande schema dat ik even snel getekend heb die 10V, 7,5V, 5V en 2,5V gebuffert levert met ruisonderdrukking en en stabiele Zenerstroom.
http://www.bramcam.nl/Diversen/NA-LM399-MultiRef-01

Dit is een snelle opset en nog niet helemaal uitgewerkt, maar met een moderne dual opamp is dit zeer goed te maken.

Groet,
Bram

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

Hallo Blackdog,
Ik had eigenlijk verwacht dat ze zoiets hadden gedaan zonder de buffer, maar dat bleek niet zo te zijn. In het datasheet van de LM399 staat trouwens wel een zo'n circuit zonder gecontroleerde zenerstroom. Voor maximale stabiliteit is dat natuurlijk niet zo mooi. Ik hoop binnenkort een vervolg aan de metingen te geven met een betere meter...
Daarna zal ik denk ik een paar aanpassingen maken zodat er een maal 10 V uit komt.

blackdog

Golden Member

Hi Titatommeke,

De hele opset van het LM399 printje is een beetje ondoordacht, dit komt vaker voor bij de Chinese producten.
Maar is denk dat het leuk blijft om er mee te experimenteren.

Ik zie graag nog meer metingen van je.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
RAAF12

Golden Member

Er valt af en toe een least significant digit uit op de Y as, ik ben nieuwsgierig hoe dat kan. Heb je bij constante temperatuur gemeten? Bij HP in CA hadden ze in de 50ties koudwaterbuizen in de muren gebouwd.. Echt waar, zijn wel plaatjes van te vinden.

Blijkbaar zijn er opstart problemen in de schakeling.
Agilent heeft er een 5 volt bron toegevoegd hiervoor

Guus@Sint-Michielsgestel

Ha Waters,

Die is goed ik gebruik ook +/- 15 V dat is op de datasheet het meest gunstigste snel en een lage ruststroom ;)
De heater voeding is niets bijzonders 100 mA en na 8 sec. 20 mA de +/- voeding voor de heater heeft nog een voordeel maar.... :? dat weet ik niet meer :Z

Wat ik wel doe is de zener diode spanning filteren maar waarschijnlijk zal HP aan de 5 V ook de nodige aandacht besteden.
Maar het belangrijkste is de spanningsdeler en dat is voor ons amateurs hobbyisten nog wel een dingetje :o
Ik denk dat je voor de prijs en nette opbouw niet verkeert zit met de module van @TS.
En ik gaf eigenlijk net als @blackdog in het ander topic de zelfde opmerking zet hem op 10 V en gebruik de bestaande Opamp als buffer schakel hierachter in een ander doosje je uitgangsversterker al dan niet programmeerbaar.

Groet,
Henk.

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

Op 15 november 2019 16:22:46 schreef RAAF12:
Er valt af en toe een least significant digit uit op de Y as, ik ben nieuwsgierig hoe dat kan. Heb je bij constante temperatuur gemeten? Bij HP in CA hadden ze in de 50ties koudwaterbuizen in de muren gebouwd.. Echt waar, zijn wel plaatjes van te vinden.

De temperatuur was zoals te zien is in de grafieken niet constant. Op 1 uitschieter na gaat het om 1 lsd verschil.

RAAF12

Golden Member

Blijkbaar wordt de 0 als LSD links van de X-Y as, niet weergegeven. Zie ik nu pas....

Het zal nog even duren voordat ik weer 'echte' metingen kan laten zien. De onderdelen om een GPIB adapter te maken zijn inmiddels besteld, een kant en klare gpib <--> usb was me vanuit hobby perspectief te prijzig . De eerste meting met de andere meter na een uurtje opwarmen (vanuit een ijskoude opslag...) zijn bemoedigend. De waarde bleef stabiel rond 10.20876 V hangen. Stel dat de fabrikant daadwerkelijk met een (goede) Fluke 8846A gemeten heeft, dan ligt deze waarde ver binnen de 90 dagen specificatie (0.0018 + 0.0005 @23+/-5 °C->10.20862-10.20909). Verdere metingen via de computer zal nog wel even duren. Aanpassingen aan de referentie ga ik daarna ook pas uitvoeren. Dan heb ik in ieder geval een referentie ( :P ) om te vergelijken. Het is wel een leuke bezigheidstherapie.