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精密電阻器設計指南

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年08月20日  

介紹

即使在這個數字時代,數字測量和儀器儀表應用依靠一個或多個電阻準確性的阻值。為了保證系統的性能,設計人員必須了解哪些因素會影響精密電阻的阻值,以及這些因素如何共同影響來進行評價。


基本上有三種類型的錯誤來源需要理解。


首先是測量誤差,這些因素限制了精度與該實際電阻值。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,長期變化的因素,反映了電阻值在整個產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(totalexcursion)。


測量誤差

注意是必須的,當測量精密電阻時,除了電阻誤差外,須將儀器的不確定度保持在一個可忽略水平。除了控制測量儀器的溫度和電壓外,連接可能需要4個端口(Kelvin)和使用有屏蔽的電纜。如果遇到很大的誤差時,使用保安技術(guardingtechniques)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,使測量不確定性是可以量化的。如果不能測量不確定度不能被忽略,則應當記入。例如,當檢測值為0.01%精度誤差的電阻,用0.001%(10ppm)不確定性的測量儀器,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(TCR)。精度誤差就是實際阻值與標稱阻值的最高百分比偏差,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TCR是指電阻值溫度變化的變化量。溫度系數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。除非另有說明,精度誤差和TCR數字是有正負的,表示"0.1%"為"±0.1%"。


當界定電阻的溫度范圍,有必要考慮內部環境溫度,如元件附近產生的熱效應和溫度上升,及電阻本身的散熱。


在某些情況下,還有其他因素會影響電阻值的測量。如高阻值和高電壓部分,測量電壓會影響所得到的阻值。最大誤差源可以從電阻的電壓系數(VCR)計算得知,表示為ppm/V。VCR始終是負值的。客戶可以設定測量儀器的電壓,來映對實際運作的條件,以消除此錯誤。


另一個極端狀況,用于電流感測的非常低的電阻值,當溫差產生通過自我加熱,或其他原因,可能會產生熱電磁場在不同金屬的接口。這比電阻電壓下降要明顯,因此產生錯誤。設計對稱的熱源通過電阻,通常可以消除此錯誤的來源。


TCR和VCR都可產生可逆性變化的電阻值;阻值會恢復到其原始值,如果在室溫下測量和標準的測量電壓。其他的變化是永久性的,并首先要考慮的是阻值飄移,產生于電路板組裝加工的印刷。這可以通過電阻焊接熱數據表解決。


長期變化的因素

數據表往往舉出圖表的性能數據,使設計師評估電阻值改變的最高壽命。一般來說,只有這些圖表中,只有一個圖表最能反映實際的狀況。


保存限期適用于良性的環境。負載圖表中功耗是主要因素,長期濕熱圖表說明在潮濕的環境中可能遇到的狀況。


在所有這些測試中,最主要的阻值變化是發生在這段時間內的測試,之后阻值將趨于穩定。例如,1000小時的負載圖表是一個很好的預測阻值變化指南,在較長時間的電阻使用。為了更加精確,用數學模型來推斷應用條件下及長期穩定性水平。


顯然,初始的校準可用于消除精度誤差和焊接過程引起的誤差。


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