Некоторое время назад я решил попробовать силы в дизайне стабильных источников напряжения, тока.
Отчасти интерес связан с практическими проблемами калибровки прецизионных мультиметров, на примере Keithley 2001,2002.
Однако в первую очередь - попробовать зубы на чем-то новом.
И отправной точкой стал ИОН на базе заслуженного Linear LTZ1000.
Задизайнил схему из даташита, нарисовал платку , заказал, и вот сегодня приехали платки.
К сожалению нужных резисторов с малым ТКС у меня нет, поэтому пока сколхозил первый модуль с "обычными" RN55C 25-100ppm, ибо уже не терпится получить желанные 7 вольт.
Всеравно для начала купил только один LTZ1000A, так что покажу что получилось.
Помимо первой платы собрал четыре других, но нужно добыть резисторы и тогда докупить ИОНов.
.
Плата 4-слойная FR4, с золочением и красной паяльной маской
Идея при трассировке и конструктиве: ИОН будет находится в собственном экране с парой термодатчиков MAXIM MAX6610 (один приклеен к крыше LTZ, второй на обратной стороне платы).
Три идентичных платы будут впаяны в плату-"носитель", на которой уже будут схема преобразования напряжения (умножение на 2, 0.5, может на промежуточные значения, и негативное наапряжение). На носителе также будет малошумяший линейный источник питания +15В и схема мониторинга температур. Три ИОНа позволят реализовать подобие
статистической схемы, по которой можно будет отследить аномальный ИОН, если к примеру смещение выхода не совпадет с смещением и температурой двух других.
Каждый модуль с ИОН будет оснащен собственным термальным экраном и вся конструкция в сборе будет в общем экранированном отсеке.
Далее выбранный выход будет использоватся в схемах АЦП/ЦАП, для генерации либо измерения произвольного напряжения/тока/сопротивления.
Итак, что у нас есть?
Все фотки как обычно кликабельны на много мегапикселей..
Шелком отмечены области без меди на внутренних слоях, так что при желании их можно вырезать.
Левая часть (если смотреть сверху) содержит схему управления нагревателем LTZ1000 и выходами термодатчиков.
Справа усилитель обвязки LTZ1000 и вход питания.
SMD конденсаторы - танталы и пленочные чип-конденсаторы. Решил избежать возможности пъезоэффекта керамических конденсаторов,
поэтому выбрал пленку на пробу. Для теста в дальнейшем соберу один модуль с обычными X7R конденсаторами, т.к. пленка дорогая.
Также возле усилителя есть термодатчик МAX6610 (U3).
Решил построить 3 платы с усилителями LTC2057, одну с парой LT1012 и одну 2xLT1097.
Попробую все три и будет понятно, если ли разница с различными усилителями в данном применении.
LT1012 версия (одиночный вариант широко используемого LT1013)
LT1097 версия
И чоппер LTC2057 (это основной вариант пока, таких модулей будет еще два, с LTC2057, итого получится два с LTZ1000A и один LTZ1000)
Теперь плохие новости:
Ошибка на плате заключается в том что питание ОУ U5 наоборот!.
На схеме компонент был зеркально отражен по вертикале, меня отвлекли, и в итоге забыл поменять местами связи к питанию
.
Примитивная ошибка новичков, итог = один сожженый LTC2057.
Так что пришлось порезать дорогу к выводу 4 на плате, изолировать вывод 7 от платы, и впаять две перемычки к конденсатору на питании.
После чего плата заработала, на выходе появились магические 7.ххх вольт
Теперь строим страшный короб.
Для контроля температуры применим имеющийся под рукой платиновый RTD (1000 ом, Honeywell HEL-705), чтобы
понять изначальный температурный диапазон работы ИОНа.
В дальнейшем как насобираю логов в различных режимах, заменю RTD на MAX6610 и построю соответсвие.
И короб закрываем. Стороны короба заземлены на силовую землю. Сигнальная земля усилителя U5 и LTZ1000 объединена в одной точке, у резистора R9 (0 ом скраю справа).
Также нафоткал немного кадров термографом Fluke Ti32, но забыл их переписать, поэтому выложу позже.
Завернул модуль в бутерброд из теплоизоляции (K-flex, часто используется кондиционерщиками),
и оставил на ночь, запитанным от 15V из Keithley 2400, а выход записывается с помощью моего калиброванного Keithley 2001, который пока еще в 90-дневном промежутке.
P.S.
BOM модуля (цены в USD из Digikey, кроме резисторов)
Общий концепт проекта
3D-моделька