|
Een zeer nauwkeurige spanningsreferentie is handig in het lab voor het controleren van uw meetapparatuur. Met dit printje dat voor prijzen vanaf € 8,00 te koop is, is echter iets vreemds aan de hand. Het complete printje is namelijk vele malen goedkoper dat het IC dat er op zit. Wij gingen op onderzoek uit. |
De AD584 van Analog Devices
De interne schakeling van het IC
Dit IC van AD is een van de bekendste spanningsreferenties die ooit op de markt zijn gekomen. Het IC bestaat uit een bandgap-referentie van 1,215 V, een op-amp en een laser-getrimde weerstandsdeler waarmee u de uitgangsspanning kunt instellen op 2,500 V, 5,000 V, 7,500 V en 10,00 V. In onderstaande figuur is getekend hoe u deze vier uitgangsspanningen kunt aftakken van de uitgang op pen 1. Het volstaat twee pennen met elkaar te verbinden. Daardoor wordt de terugkoppeling van de op-amp anders ingesteld en daarmee ook de versterkingsfactor van deze op-amp.
 |
| Het intern schema van de AD584 en de vier schakelopties. (© 2019 Jos Verstraten) |
Analog Devices levert diverse uitvoeringen van deze schakeling, van elkaar afwijkend in de nauwkeurigheid van de uitgangsspanningen, de temperatuurscoëfficiënt en uiteraard de prijs. In de onderstaande tabel zij de eigenschappen van deze drie types voorgesteld. De H achter het typenummer wijst op de uitvoering in TO99 ronde metalen behuizing, de J, K en L wijzen op de nauwkeurigheid.
 |
| De drie uitvoeringen van de AD584. (© 2019 Jos Verstraten) |
Als u een zeer nauwkeurige spanningsreferentie wilt hebben voor het controleren van uw universeelmeters(s) ligt de aanschaf van een AD584LH dus voor de hand. Dit uiteraard in de veronderstelling dat dit IC betaalbaar is. Echter, even googelen leert dat dit IC niet leverbaar is door de bekende Europese postorderbedrijven zoals Reichelt, Farnell, Conrad, Sinuss, TME en Mouser. Wij vonden een Amerikaanse leverancier die twee exemplaren van dit type voor $ 26,91 per stuk op de site heeft staan.
Het type AD584JH is wél courant leverbaar voor prijzen tussen € 15,00 en € 23,00.
Het AD584LH Voltage Reference Module
Een printje met een AD584LH voor € 8,00!
Even verder googelen leert ons dat vrijwel alle bekende Chinese postorderbedrijven plus eBay en Amazon voor omgerekend € 8,00 een printje leveren waarop een echte AD584LH aanwezig zou zijn plus nog wat extra's. Bovendien wordt dit printje geleverd met een uniek 'calibration certificate' waarop de uitgangsspanningen die het printje levert worden vermeld tot 10 μV nauwkeurig. Een écht buitenkansje, dus! Of zit er bij deze spotgoedkope aanbieding een addertje onder het gras?
De levering
Wij kochten een dergelijk printje bij Banggood en inderdaad bevat deze schakeling een echte AD584LH met het originele AD-logo er op gedrukt, zie onderstaande foto. Als data-code wordt 0721 vermeld, wat zou kunnen wijzen op een productiedatum van de 21ste week van 2007. Het gaat dus om een vrij oud IC, hetgeen natuurlijk op zich niets wil zeggen. Het zou misschien wél een verklaring kunnen zijn voor (a) de lage prijs en (b) het feit dat deze uitvoering van dit IC op dit moment blijkbaar niet meer courant leverbaar is. Waarschijnlijk heeft een Chinese bedrijf ooit een grote voorraad oude IC's op de kop getikt en dit goedkope printje er mee ontworpen en in een beperkte oplage op de markt gebracht. Kortom, een buitenkansje als u een zeer goede spanningsreferentie voor uw lab wilt hebben!
 |
| Het door Banggood geleverde printje bevat inderdaad een échte AD584LH, zo lijkt het. (© 2019 Jos Verstraten) |
Namaak van IC's is aan de orde van de dag en ook bij deze levering kunt u zich dus de vraag stellen of een IC dat meer dan vijfentwintig dollar moet kosten terecht kan komen op een printje dat slechts acht euro kost. Echt of namaak? Bij verder googelen blijkt dat er foto's van de AD584LH op het internet gepubliceerd zijn waarbij de typecode in de metalen behuizing is gelaserd, zie onderstaande foto. Uit de data-code zou men kunnen afleiden dat dit een nieuwer IC is. Het zou dus kunnen dat AD de manier waarop de coderingen op IC's worden aangebracht in die tussentijd heeft aangepast. Beide IC's zouden dus origineel kunnen zijn. Helaas wordt niet gereageerd op mailtjes met het verzoek toelichting te geven op deze kwestie.
 |
| Een andere uitvoering van een spanningsreferentie met een IC met een gelaserde code. (© 2018 voltlog) |
De print heeft als afmetingen 5,7 cm bij 5,6 cm en ziet er keurig en netjes afgewerkt uit. Duidelijk is te zien dat het printje niet machinaal is gesoldeerd, wat er op wijst dat de oplage misschien niet erg groot is geweest. Boven zit een groot gat met twee clips. Hierin past een 15 V batterij van het type V74PX van Varta. Helaas is een dergelijke batterij nauwelijks leverbaar. Ook equivalente batterijen met als codes MN154, GP220A of M504 zijn dun gezaaid. Bovendien is een dergelijke batterij, als u ze al ergens kunt vinden, nogal prijzig. U moet er meer dan een tientje voor betalen. Gelukkig is rechts op het printje een standaard connector voor een netstekkervoeding aanwezig. Helaas stuit u hierbij dan weer op het probleem dat de meeste netstekkervoedingen tot 12 V gaan en exemplaren die 15 V leveren dus zeldzaam en duur zijn. Wij vonden bij Reichelt een exemplaar met als typenummer GS06E-4P1J van Mean Well voor een prijs van ongeveer elf euro.
Onder op het printje zitten twee contactoogjes en twee stekkerbusjes voor 2 mm banaanstekkertje waar de uitgangsspanning tussen staat. U kunt de uitgangsspanning instellen door twee jumpers samen te verplaatsen naar een van de vier blokjes met 2 x 2 contacten. Die staan gewoon parallel geschakeld. De verklaring hiervoor is volgens de leverancier dat door gebruik te maken van twee parallel geschakelde jumpers de contactweerstand een kleinere rol speelt in de beïnvloeding van de uitgangsspanning.
 |
| De twee zijden van het printje. (© 2019 Jos Verstraten) |
Het schema van de module is vrij gemakkelijk te achterhalen en is in de onderstaande figuur voorgesteld. U kunt de module dus voeden uit een netstekkervoeding van 15 V of uit een batterij van 15 V. Beide voedingsspanningen worden via twee scheidingsdioden aan het IC aangeboden. Om de een of andere reden heeft men hiervoor Schottky-dioden van het type 1N5819 toegepast. Met de schakelaar S1 kunt u het printje onder spanning zetten. Deze actie wordt aangetoond met de LED D3, waarover een condensator van 330 nF is geschakeld. Het is niet duidelijk wat de functie van deze condensator is. Tussen de pennen 6 en 7 is een condensator geschakeld. Met deze condensator beperkt u de bandbreedte van de interne op-amp, waardoor minder ruis op de uitgangsspanning verschijnt maar de insteltijd van de uitgangsspanning groter wordt. Merkwaardig is echter dat Analog Devices hier een maximale waarde van 100 nF voorschrijft, terwijl in dit ontwerp 330 nF wordt ingezet. Met de vier connectorblokjes en de twee jumpers kunt u het IC op een van de vier uitgangsspanningen instellen. Het connectorblokje '10.00V' staat er alleen voor de show. De vier contacten liggen allemaal aan de massa. Over de uitgang staat de derde condensator van 330 nF.
 |
| De elektronica op het printje. (© 2019 Jos Verstraten) |
Alle leveranciers van deze module vermelden dat de unit wordt geleverd met een uniek 'calibration certificate'. Hierop staan de uitgangsspanningen van de geleverde print vermeld, gemeten tot op 10 μV met een zeer nauwkeurige gelijkspanningsmeter. Als referentiemeter wordt een HP/Agilent 34401A vermeld, een krachtpatser met inderdaad een uitlezing tot vijf cijfers achter de komma. Op het certificaat staat zelfs de datum van de meting en de omgevingstemperatuur waarbij werd gemeten. Dat lijkt dus een uitstekende extra service voor zo'n lage prijs. Tot een zoektocht op het internet een fotootje oplevert van een volledig identiek 'calibration certificate' van een identiek AD584LH-printje dat in 2016 werd getest door M. Hennessy.
Dat kan natuurlijk niet! Dezelfde datum, dezelfde temperatuur en vier tot op 10 μV gelijke spanningen. Hier is duidelijk sprake van fraude! Deze spanningsreferentie wordt niet geleverd met een uniek kalibratie certificaat, maar alle printjes worden blijkbaar uitgeleverd met dezelfde print-out van een stelletje gegevens dat ooit aan één printje werd gemeten.
 |
| Twee volledig identieke zogenaamd unieke 'calibration certificates'. (© 2019 Jos Verstraten) |
De AD584LH spanningsreferentie print op de testbank
De meetopstelling
De fabrikant beweert dat de zuiverste uitgangsspanning wordt geleverd als de print wordt gevoed uit de 15 V batterij. Dat is logisch, want daar zit absoluut geen ruis en rimpel op. Omdat wij zo'n batterij niet hebben, hebben wij de print gevoed uit de 15 V gelijkspanning van een oude lineaire voeding NT1501A. Bij een dergelijk apparaat zit veel minder troep op de uitgangsspanning dan bij de moderne geschakelde voedingen. De uitgangsspanning van de print werd gemeten met onze VC650BT van Voltcraft, die minder dan een jaar oud is en gekalibreerd werd geleverd. Over de uitgang staat een PM2454 mV-meter van Philips, waarmee de ruis op de uitgangsspanning tot in het μV bereik kan worden gemeten.
 |
| De meetopstelling voor het testen van de print. (© 2019 Jos Verstraten) |
Na een opwarmtijd van dertig minuten werden de vier uitgangsspanningen gemeten en de ruis op ieder van deze spanningen. De resultaten zijn samengevat in onderstaande tabel. Het zal duidelijk zijn dat bij het meten van dergelijke kleine afwijkingen de nauwkeurigheden van de referentiespanning en van de gebruikte meter in dezelfde grootte-orde liggen en de resultaten hoogstens als een indicatie van de nauwkeurigheid kunnen dienen.
 |
| De gemeten uitgangsspanningen en de ruis. (© 2019 Jos Verstraten) |
Het ruissignaal werd ook nog eens geobserveerd op de scope, hetgeen het onderstaand oscillogram oplevert.
 |
| Oscillogram van de ruis op de uitgangsspanning. (© 2019 Jos Verstraten) |
Het printje werd ingesteld op 10,00 V en de ingangsspanning (betrokken van een andere geschakelde voeding) werd gevarieerd tussen 12,00 V en 30,00 V. In dit gehele bereik bleef de uitgangsspanning constant op 9,999 V. De metingen werden herhaald met een instelling op 5,000 V. Nu bleef de uitgangsspanning constant op 4,999 V in het bereik van 7,00 V tot 30,00 V. Deze resultaten zijn meer dan uitstekend te noemen!
Stabiliteit in functie van de temperatuur
De print werd gevoed met 15,00 V en de uitgangsspanning werd ingesteld op 10,00 V. Op de AD584LH werd een thermokoppel geplaatst en de print werd zeer langzaam verwarmt met warme lucht. In de onderstaande tabel zijn de meetresultaten weergegeven.
 |
| De uitgangsspanning in functie van de temperatuur. (© 2019 Jos Verstraten) |
Ons oordeel over deze AD584LH print
Ons oordeel zal duidelijk zijn. Er wordt aangekondigd dat dit printje met een individueel kalibratie certificaat wordt geleverd, terwijl aantoonbaar is dat dit gelogen is. Dat is bedrog en dus een doodzonde! Maar... als u de resultaten van de test beoordeelt zult u, net zoals wij, ongetwijfeld van mening zijn dat dit printje uitstekend bruikbaar is om vrijwel alle multimeters die u in uw praktijk tegen komt te controleren op nauwkeurigheid. De gemeten afwijkingen zijn immers kleiner dan de resolutie van de meeste goedkope multimeters.
AD584LH High-Precision Voltage-Reference Module
