精密电阻器设计指南

介绍

即使在这个数字时代，数字测量和仪器仪表利用依附一个或多个电阻正确性的阻值。为了保证系统的性能，设计人员必须懂得哪些因素会影响精密电阻的阻值，以及这些因素如何共同影响来进行评价。

基础上有三种类型的弊病起源需要懂得。

• 首先是测量误差，这些因素限制了精度与该实际电阻值。
• 其次，短期变更的因素，反响了不断定性的电阻值在客户 近组装电路板。
• 第三，长期变更的因素，反响了电阻值在全部产品利用寿命期间的漂移。

这种组合所有这些因素被称为总览 (total excursion)。

测量误差

注意是必须的，当测量精密电阻时，除了电阻误差外，须将仪器的不断定度保持在一个可疏忽程度。 除了把持测量仪器的温度和电压外，连接可能需要 4 个端口（Kelvin）和利用有屏蔽的电缆。 如果遇到很大的误差时，利用保安技术 (guarding techniques) 可能可以打消表面泄漏路径。

利用仪器必须有足够的分辨率和溯源校准，使测量不断定性是可以量化的。如果不能测量不断定度不能被疏忽，则应当记入。例如，当检测值为 0.01% 精度误差的电阻，用 0.001% (10ppm) 不断定性的测量仪器，则可吸收的精度误差为 0.009％。

短期变更的因素

基础的因素是电阻的精度误差和温度系数 (TCR)。精度误差就是实际阻值与标称阻值的 高百分比偏差，测量特定的温度（一般是 25°C）。在某些情况下，测量电压也需指定。

温度系数 TCR 是指电阻值温度变更的变更量。温度系数 TCR 定义是 大的平均电阻值的变更量，于两定义温度间的每摄氏度温度，并表现为 ppm/°C。除非另有阐明，精度误差和 TCR 数字是有正负的，表现 "0.1%" 为 "±0.1%"。

当界定电阻的温度领域，有必要考虑内部环境温度，如元件附近产生的热效应和温度上升，及电阻本身的散热。

在某些情况下，还有其他因素会影响电阻值的测量。如高阻值和高电压部分，测量电压会影响所得到的阻值。 大误差源可以从电阻的电压系数 (VCR) 计算得知，表现为 ppm/V。VCR 始终是负值的。客户可以设定测量仪器的电压，来映对实际运作的条件，以打消此弊病。

另一个极端状态，用于电流感测的非常低的电阻值，当温差产生通过自我加热，或其他原因，可能会产生热电磁场在不同金属的接口。这比电阻电压降落要明显，因此产生弊病。设计对称的热源通过电阻，通常可以打消此弊病的起源。

TCR 和 VCR 都可产生可逆性变更的电阻值;阻值会恢复到其原始值，如果在室温下测量和标准的测量电压。其他的变更是永久性的，并首先要考虑的是阻值飘移，产生于电路板组装加工的印刷。这可以通过电阻焊接热数据表解决。

长期变更的因素

数据表往往举出图表的性能数据，使设计师评估电阻值转变的 高寿命。一般来说，只有这些图表中，只有一个图表 能反响实际的状态。

保存限期实用于良性的环境。负载图表中功耗是重要因素，长期湿热图表阐明在潮湿的环境中可能遇到的状态。

在所有这些测试中， 重要的阻值变更是产生在这段时间内的测试，之后阻值将趋于牢固。例如，1000 小时的负载图表是一个很好的预测阻值变更指南，在较长时间的电阻利用。为了更加正确，用数学模型来推断利用条件下及长期牢固性程度。

显然，初始的校准可用于打消精度误差和焊接过程引起的误差。