精密電阻器設(shè)計(jì)指南

介紹

即使在這個(gè)數(shù)字時(shí)代，數(shù)字測量和儀器儀表利用依附一個(gè)或多個(gè)電阻正確性的阻值。為了保證系統(tǒng)的性能，設(shè)計(jì)人員必須懂得哪些因素會(huì)影響精密電阻的阻值，以及這些因素如何共同影響來進(jìn)行評價(jià)。

基礎(chǔ)上有三種類型的弊病起源需要懂得。

• 首先是測量誤差，這些因素限制了精度與該實(shí)際電阻值。
• 其次，短期變更的因素，反響了不斷定性的電阻值在客戶 近組裝電路板。
• 第三，長期變更的因素，反響了電阻值在全部產(chǎn)品利用壽命期間的漂移。

這種組合所有這些因素被稱為總覽 (total excursion)。

測量誤差

注意是必須的，當(dāng)測量精密電阻時(shí)，除了電阻誤差外，須將儀器的不斷定度保持在一個(gè)可疏忽程度。 除了把持測量儀器的溫度和電壓外，連接可能需要 4 個(gè)端口（Kelvin）和利用有屏蔽的電纜。 如果遇到很大的誤差時(shí)，利用保安技術(shù) (guarding techniques) 可能可以打消表面泄漏路徑。

利用儀器必須有足夠的分辨率和溯源校準(zhǔn)，使測量不斷定性是可以量化的。如果不能測量不斷定度不能被疏忽，則應(yīng)當(dāng)記入。例如，當(dāng)檢測值為 0.01% 精度誤差的電阻，用 0.001% (10ppm) 不斷定性的測量儀器，則可吸收的精度誤差為 0.009％。

短期變更的因素

基礎(chǔ)的因素是電阻的精度誤差和溫度系數(shù) (TCR)。精度誤差就是實(shí)際阻值與標(biāo)稱阻值的 高百分比偏差，測量特定的溫度（一般是 25°C）。在某些情況下，測量電壓也需指定。

溫度系數(shù) TCR 是指電阻值溫度變更的變更量。溫度系數(shù) TCR 定義是 大的平均電阻值的變更量，于兩定義溫度間的每攝氏度溫度，并表現(xiàn)為 ppm/°C。除非另有闡明，精度誤差和 TCR 數(shù)字是有正負(fù)的，表現(xiàn) "0.1%" 為 "±0.1%"。

當(dāng)界定電阻的溫度領(lǐng)域，有必要考慮內(nèi)部環(huán)境溫度，如元件附近產(chǎn)生的熱效應(yīng)和溫度上升，及電阻本身的散熱。

在某些情況下，還有其他因素會(huì)影響電阻值的測量。如高阻值和高電壓部分，測量電壓會(huì)影響所得到的阻值。 大誤差源可以從電阻的電壓系數(shù) (VCR) 計(jì)算得知，表現(xiàn)為 ppm/V。VCR 始終是負(fù)值的。客戶可以設(shè)定測量儀器的電壓，來映對實(shí)際運(yùn)作的條件，以打消此弊病。

另一個(gè)極端狀態(tài)，用于電流感測的非常低的電阻值，當(dāng)溫差產(chǎn)生通過自我加熱，或其他原因，可能會(huì)產(chǎn)生熱電磁場在不同金屬的接口。這比電阻電壓降落要明顯，因此產(chǎn)生弊病。設(shè)計(jì)對稱的熱源通過電阻，通常可以打消此弊病的起源。

TCR 和 VCR 都可產(chǎn)生可逆性變更的電阻值;阻值會(huì)恢復(fù)到其原始值，如果在室溫下測量和標(biāo)準(zhǔn)的測量電壓。其他的變更是永久性的，并首先要考慮的是阻值飄移，產(chǎn)生于電路板組裝加工的印刷。這可以通過電阻焊接熱數(shù)據(jù)表解決。

長期變更的因素

數(shù)據(jù)表往往舉出圖表的性能數(shù)據(jù)，使設(shè)計(jì)師評估電阻值轉(zhuǎn)變的 高壽命。一般來說，只有這些圖表中，只有一個(gè)圖表 能反響實(shí)際的狀態(tài)。

保存限期實(shí)用于良性的環(huán)境。負(fù)載圖表中功耗是重要因素，長期濕熱圖表闡明在潮濕的環(huán)境中可能遇到的狀態(tài)。

在所有這些測試中， 重要的阻值變更是產(chǎn)生在這段時(shí)間內(nèi)的測試，之后阻值將趨于牢固。例如，1000 小時(shí)的負(fù)載圖表是一個(gè)很好的預(yù)測阻值變更指南，在較長時(shí)間的電阻利用。為了更加正確，用數(shù)學(xué)模型來推斷利用條件下及長期牢固性程度。

顯然，初始的校準(zhǔn)可用于打消精度誤差和焊接過程引起的誤差。