（打磨万用表2）ICL7129系万用表进行“表头自检”，并利用自检状态挑选表头电容|创意DIY

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只看楼主倒序阅读我要置顶楼主发表于: 2014-10-07

　　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。

　　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，主IC即A/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 33（Cref+ 至 IN Hi），（注：很多手册上都误为20 → 33）；
　　Pin 30 → Pin 32（Cref- 至 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 33（Ref Hi 至 IN Hi），
　　Pin 35 → Pin 32（Ref Lo 至 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Pin34和Pin33，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IC的Pin37上拉正电源，以强制A/D采用2V量程。

　　实际用了个100欧姆电阻连接24和37；直接短接33和34：

　　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：

　　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：

　　当串联个4.7K电阻再上拉时，显示结果终于正常了：

　　自检结果是比较令人失望的：

　　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0.1uF／63V的普通聚脂膜（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Rint为150K、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：

　　哪种更适合做表头的积分电容呢？
　　积分电阻Rint为150K、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。

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a，9990，亮釉封装
瓷片b ，9980，亚光土色
聚丙烯，9998，CBB22/630V 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CBB或MPP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9999、10000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CBB或MPP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9999、10000的结果。下面是换了400V、0.1uF的MPP电容后的自检结果：

　　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。

【楼下继续】

[ 此帖被newnet1234在2014-10-22 18:42重新编辑 ]

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关键词：万用表自检打磨电容 ICL7129