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(cè)量和儀器儀表應(yīng)用依靠一個(gè)或多個(gè)電阻準(zhǔn)確性的阻值。為了保證系統(tǒng)的性能，設(shè)計(jì)人員必須了解哪些因素會(huì)影響精密電阻的阻值，以及這些因素如何共同影響來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
基本上有三種類型的錯(cuò)誤來(lái)源需要理解。
- 首先是測(cè)量誤差，這些因素限制了精度與該實(shí)際電阻值。
- 其次，短期變化的因素，反映了不確定性的電阻值在客戶最近組裝電路板。
- 第三，長(zhǎng)期變化的因素，反映了電阻值在整個(gè)產(chǎn)品使用壽命期間的漂移。
這種組合所有這些因素被稱為總覽 (total excursion)。
測(cè)量誤差
注意是必須的，當(dāng)測(cè)量精密電阻時(shí)，除了電阻誤差外，須將儀器的不確定度保持在一個(gè)可忽略水平。 除了控制測(cè)量?jī)x器的溫度和電壓外，連接可能需要 4 個(gè)端口（Kelvin）和使用有屏蔽的電纜。 如果遇到很大的誤差時(shí)，使用保安技術(shù) (guarding techniques) 可能可以消除表面泄漏路徑。
使用儀器必須有足夠的分辨率和溯源校準(zhǔn)，使測(cè)量不確定性是可以量化的。如果不能測(cè)量不確定度不能被忽略，則應(yīng)當(dāng)記入。例如，當(dāng)檢測(cè)值為 0.01% 精度誤差的電阻，用 0.001% (10ppm) 不確定性的測(cè)量?jī)x器，則可接受的精度誤差為 0.009％。
短期變化的因素
最基本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)稱阻值的最高百分比偏差，測(cè)量特定的溫度（一般是 25°C）。在某些情況下，測(cè)量電壓也需指定。
溫度系數(shù) TCR 是指電阻值溫度變化的變化量。溫度系數(shù) TCR 定義是最大的平均電阻值的變化量，于兩定義溫度間的每攝氏度溫度，并表示為 ppm/°C。除非另有說(shuō)明，精度誤差和 TCR 數(shù)字是有正負(fù)的，表示 "0.1%" 為 "±0.1%"。
當(dāng)界定電阻的溫度范圍，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(cè)量。如高阻值和高電壓部分，測(cè)量電壓會(huì)影響所得到的阻值。最大誤差源可以從電阻的電壓系數(shù) (VCR) 計(jì)算得知，表示為 ppm/V。VCR 始終是負(fù)值的？蛻艨梢栽O(shè)定測(cè)量?jī)x器的電壓，來(lái)映對(duì)實(shí)際運(yùn)作的條件，以消除此錯(cuò)誤。
另一個(gè)極端狀況，用于電流感測(cè)的非常低的電阻值，當(dāng)溫差產(chǎn)生通過(guò)自我加熱，或其他原因，可能會(huì)產(chǎn)生熱電磁場(chǎng)在不同金屬的接口。這比電阻電壓下降要明顯，因此產(chǎn)生錯(cuò)誤。設(shè)計(jì)對(duì)稱的熱源通過(guò)電阻，通？梢韵隋e(cuò)誤的來(lái)源。
TCR 和 VCR 都可產(chǎn)生可逆性變化的電阻值;阻值會(huì)恢復(fù)到其原始值，如果在室溫下測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量電壓。其他的變化是永久性的，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(guò)電阻焊接熱數(shù)據(jù)表解決。
長(zhǎng)期變化的因素
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(píng)估電阻值改變的最高壽命。一般來(lái)說(shuō)，只有這些圖表中，只有一個(gè)圖表最能反映實(shí)際的狀況。
保存限期適用于良性的環(huán)境。負(fù)載圖表中功耗是主要因素，長(zhǎng)期濕熱圖表說(shuō)明在潮濕的環(huán)境中可能遇到的狀況。
在所有這些測(cè)試中，最主要的阻值變化是發(fā)生在這段時(shí)間內(nèi)的測(cè)試，之后阻值將趨于穩(wěn)定。例如，1000 小時(shí)的負(fù)載圖表是一個(gè)很好的預(yù)測(cè)阻值變化指南，在較長(zhǎng)時(shí)間的電阻使用。為了更加精確，用數(shù)學(xué)模型來(lái)推斷應(yīng)用條件下及長(zhǎng)期穩(wěn)定性水平。
顯然，初始的校準(zhǔn)可用于消除精度誤差和焊接過(guò)程引起的誤差。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2017-09-05
