Resistor box

[IsidoroKZ]

Si puo` fare. Mi sta passando per la testa un'idea ma non ho tempo adesso per vedere se sia ragionevole o infattibile. Stasera dopo cena ne parlero` con gli amici al bar.

[Heavy]

se per ottenere quelle specifiche hai bisogno di 1600 punti di taratura, stai o sbagliando il progetto o sbagliando la metodologia di taratura.

Credo dipenda solo dal fatto che non ho specificato bene l'utilizzo. Ci provo. Considera lo strumento "under test" come un termostato programmabile. C'è chi lo usa a -50 °C e c'è chi lo usa a +110 °C. Quando scrivono i loro programmi hanno bisogno di un emulatore di NTC che permetta loro di fare il debug del lavoro fatto. Hanno bisogno della risoluzione alta per osservare come il sistema si comporta alle piccole variazioni, ma hanno bisogno anche di uno strumento che abbia un'accuratezza uguale o migliore nella NTC che andranno poi ad utilizzare. Non ritengo che le specifiche sulle quali sto lavorando siano errate nella sostanza, ritengo che la richiesta di "assoluta continuità" sia un overkilling, ma non sono riuscito a spuntarla. Per inciso avevano anche richiesto l'assoluta monotonicità che ho bollato come impossibile ed è stata depennata.

[Heavy]

Si puo` fare. Mi sta passando per la testa un'idea ma non ho tempo adesso per vedere se sia ragionevole o infattibile. Stasera dopo cena ne parlero` con gli amici al bar.

Buona serata allora, resto in attesa!

[IsidoroKZ]

Non stare ad aspettare. La mia impressione e` che si possa fare. L'idea era una variante sul tema, ma non e` mica sicuro che sia fattibile. Non perdere tempo!

[Heavy]

Era un incitamento... sotterraneo. Io intanto sto studiando un po' la faccenda del leakage nei mosfet a canale lungo che sembra essere la chiave del problema. Nel BSS123, il leakage dovrebbe essere dominato dalla corrente inversa della giunzione drain-substrato, ma leggendo il datasheet si vede una dipendenza dalla temperatura con esponente più alto di quanto dovrebbe. Sembra quindi che l'effetto sia dovuto alla sub-threshold leakage current. Work in progress...

[DirtyDeeds]

Credo dipenda solo dal fatto che non ho specificato bene l'utilizzo

Allora avevo capito male io, avevo implicitamente supposto che si trattasse di uno strumento da utilizzare per tarature, l'operazione da te descritta non è una taratura.

ma hanno bisogno anche di uno strumento che abbia un'accuratezza uguale o migliore nella NTC che andranno poi ad utilizzare.

Ecco, questa invece no, proprio non serve. Se tu devi fare un termostato (eventualmente regolabile), hai bisogno di qualche (da 1 a meno di 10, anche con ampi intervalli di regolazione, a seconda delle esigenze) punti accurati, non di 1600. Volendo poi fare una scala di resistenze per determinare la risposta, non hai proprio bisogno di farla accurata, e allora te la puoi cavare anche con i mosfet.

[Heavy]

Ecco, questa invece no, proprio non serve. Se tu devi fare un termostato (eventualmente regolabile), hai bisogno di qualche (da 1 a meno di 10, anche con ampi intervalli di regolazione, a seconda delle esigenze) punti accurati, non di 1600. Volendo poi fare una scala di resistenze per determinare la risposta, non hai proprio bisogno di farla accurata, e allora te la puoi cavare anche con i mosfet.

Eh, ma come fai? Sai che razza di casino verrebbe fuori per spiegare che la rampa è continua, ma anche se se quello che imposti sull'emulatore di NTC non è quello che vedi sul display, comunque va bene lo stesso? Avere due cose collegate, fatte dalla stessa azienda che mostrano due numeri diversi, che vanno oltre le specifiche di targa è una cosa che commercialmente fa rabbrividire. Poi gli dici che ci sono dei punti precisissimi e devono considerare solo quelli ai fini della precisione, mentre il resto... beh, devono chiudere un occhio. No, mi spiace, anche se sono un tecnico-puro in questo caso mi trovo in accordo con i commerciali. E poi, sono convinto che una soluzione si trova.

[DirtyDeeds]

Poi gli dici che ci sono dei punti precisissimi e devono considerare solo quelli ai fini della precisione, mentre il resto...

No, non devono essere lo stesso strumento. Tra l'altro la frequenza dei due tipi di operazioni è completamente differente.

Veniamo alle specifiche:
1) In [7] dicevi che questo dispositivo verrà utilizzato in laboratorio climatizzato, adesso dici che deve andare dai clienti: tutti i vostri clienti hanno laboratori climatizzati che possono garantire temperature tra 20 °C e 25 °C?
2) In [1] dicevi che volevi una "precisione" dello 0,1 %, in [34] dici che vuoi un'accuratezza dello 0.5%. Quale delle due vale?

Problemi tecnici con relè:
1) La soluzione di PietroBaima a codice termometrico in [28] è bella, ma se hai bisogno di 1600 punti di taratura non è applicabile.
2) Bisogna aggiungere un tempo di assestamento durante l'operazione.
3) Vita relativamente limitata.

Mosfet:
1) Il BSS123 ha una corrente di leakage garantita di 100 nA, non di 10 nA, e l'offset indotto dalle correnti di perdita di molti MOS in parallelo può essere molto elevato e, soprattutto, instabile.
2) La resistenza più alta che vuoi ottenere è di 500 kohm. Se vuoi un'accuratezza dello 0,5% devi garantire che la resistenza complessiva in parallelo dovuta a tutti gli altri rami aperti sia maggiore di 100 MΩ.
3) Per i bassi valori, c'è il problema della rds(on).
4) Capacità parassite nel caso la cassetta debba essere utilizzata anche in AC.

Insomma, mi convertirete alla soluzione mosfet solo quando mi farete vedere una valutazione degli errori e delle derive credibile che dimostri un'accuratezza e una stabilità sufficienti

Edit: Tanto per fare un conto veloce sull'effetto dell'offset: prendiamo un ponte di Wheatstone alimentato a 5 V con rami uguali di 10 kohm. La sua sensibilità è di circa 1 V. Con una corrente di 100 nA, c'è una tensione di offset di 1 mV, che corrispondono a una variazione equivalente della resistenza del sensore già dello 0.1%. Se ci sono un po' di MOS in parallelo e la corrente salisse a 1 µA e la resistenza del ponte fosse di 100 kohm, l'errore equivalente sarebbe già del 10%.

[Heavy]

ehi, DirtyDeeds, non c'è nessun desiderio di polemica...
Probabilmente sono sempre io che mi spiego male, scusami. Cerco ora di essere più preciso. I clienti che dovranno fare uso di questo strumento sono i clienti-sviluppatori, puoi vederli come i rivenditori dei nostri prodotti. Loro sviluppano dei programmi ad alto livello che puoi immaginare come del codice per PLC. Lavorano in uffici-laboratorio con riscaldamento-condizionamento. Per testare i loro programmi hanno necessità di un emulatore di NTC con il quale "testare" i loro programmi (da qui il termine test). Non hanno bisogno di un calibratore e non devono svolgere operazioni di calibrazione. Hanno un laboratorio minimale che permette di fare un'autocalibrazione del sistema se il software per questa operazione viene fornito insieme allo strumento. Per quanto riguarda la questione di precisione e accuratezza, i due valori diversi non sono in contrasto. Il concetto di precisione è diverso da quello di accuratezza e si può avere una precisione dello 0.1 % con un'accuratezza dello 0.5 %. Non possiamo dare loro un emulatore poco accurato perché gli apparecchi sui quali loro sviluppano il software sono a tutti gli effetti dei termometri già calibrati e sarebbe imbarazzante vendere uno strumento di misura e uno strumento di sviluppo che mostrano un errore superiore a quello a specifiche di termometro e sonda (che è 1%). Da questa considerazione nasce una specifica, temporanea, di 0.5 %. La precisione invece deve essere alta perché se due dati vicini sono poco precisi, le rampe ripide non emulerebbero il funzionamento di una NTC che è invece molto precisa (non intendo accurata). L'1 % è in modo approssimato ciò che serve. Una specifica migliore è quella di indicare una risoluzione di 0.1 °C sull'intera scala (con possibili deroghe agli estremi). Sulla possibilità di considerare il tempo di assestamento dei relè nel programma, mi sono già espresso. Purtroppo non è possibile perché non possiamo costringere gli sviluppatori a modificare i loro programmi per sopperire ad una carenza dell'emulatore. Dici che il BSS123 ha 100 nA di leakage? Oopss! Ti prego di verificare con me i dati perché a me risulta ancora 10 nA e se fosse 100 nA il suo utilizzo sarebbe improponibile. Allego i particolari di due datasheet da cui risulta il dato in mio possesso. Per favore verifica e fai lo stesso. Grazie.

Comunque anche 10 nA sono molti avendo parecchi mosfet in parallelo. Il mio lavoro in queste ore è cercare di capire quali possano essere delle specifiche attendibili per un punto di lavoro che è molto più conservativo di quello nel datasheet (5 V invece di 20 V) e di stabilire con attendibilità la relazione con la temperatura. Come ho già scritto sopra, l'intero range dell'NTC si può ottenere con 15 rami in parallelo e resistori a peso binario da 1.5 kΩ a 24 MΩ. Non mi pare servano 100 MΩ, puoi dirmi come hai ottenuto questo numero? Se serve così tanto è un problema veramente serio, per esperienza sopra i 30 MΩ servono PCB in PTFE e altre cose un po' marziane. Riguardo alla RDSon, da datasheet è di 6 Ω alla massima corrente di drain. Noi operiamo a corrente praticamente nulla, senza alcun strozzamento del canale e dovrebbe essere sensibilmente migliore. Anche in questo caso sarà necessario fare un modello per avere proiezioni concrete, anche in funzione della temperatura (lo farò dopo la rogna del leakage). 6 Ω non sarebbero male, su 1.5 kΩ sono lo 0.4 % e questo vale solo per uno degli estremi di scala dell'emulatore. Invece non capisco la tua preoccupazione per la capacità parallelo. un BSS123 ha circa 15 pF e sono visti dallo strumento dopo i resistori della rete. Anche avendone 15 in parallelo sarebbe una capacità inferiore rispetto a quella del cavo dell'NTC. Per l'esempio del ponte con il leakage a 1 µA non posso che essere in accordo con te. Ovviamente sarebbe improponibile. Grazie per gli stimoli!

[DirtyDeeds]

Non mi pare servano 100 MΩ, puoi dirmi come hai ottenuto questo numero?

Ti rispondo velocemente su questo, per tutto il resto non so se riuscirò di oggi. Quei 100 MΩ non sono una resistenza da mettere, ma la minima resistenza accettabile in parallelo a 500 kΩ (che dovrebbe essere la massima resistenza che vuoi ottenere, da ciò che ho capito) per non avere un errore superiore allo 0,5%. In altre parole, quando hai una resistenza di 500 kΩ devi fare in modo che tutti i rami aperti in parallelo abbiano una resistenza complessiva superiore a 100 MΩ, altrimenti l'errore è maggiore dello 0,5%.

Ti prego di verificare con me i dati perché a me risulta ancora 10 nA e se fosse 100 nA il suo utilizzo sarebbe improponibile.

Avevo visto questo data sheet, che però, in effetti, dà la specifica per 60 V. Quella corrente dovrebbe essere principalmente dovuta alla corrente di saturazione inversa del diodo DS: siccome non è molto prevedibile, e data l'importanza del dato, pensando di lavorare a basse tensioni, potreste misurarla su un campione di mosfet. Tieni però presente che ti devi aspettare che, al solito, raddoppi ogni circa 10 °C di temperatura.