什么是精密电阻?
其实不从事测量的人没有必要区分清楚,可以笼统地认为高精度、高准确度、低误差是一个意思。然而,“准确性”这个词可以分解为三个要素:
1、温度系数:温度变化是电阻的大敌,温度系数一般用ppm/100ppm/
2、老化:即长期稳定性,一般用ppm/年表示,也可用%/年表示。再精确的出厂电阻,如果老化了,很快就变了,也就失去了高精度。
3、初始调整误差:这个其实不是很重要。知道偏差是多少并不重要,只要保持不变,在测量过程中可以修正。
对于低精度的电阻,我们可以说一个电阻的精度一般是多少,不管。比如精度为0.1%的电阻就是综合误差。其实就是说一年之内,在常温(比如10-35)下,电阻还是要在0.1%以内,包括所有的误差。
但对于要求高的地方,会测试电阻的具体特性,以便选择。本文将根据温度系数和老化程度对常见的高精度电阻进行描述。
精密电阻器的分类
常见的精密电阻有三种:金属薄膜电阻、线绕电阻和块状电阻。
1、金属膜电阻器最常见,但精密金属膜电阻器更好,其特点是温度系数小,电阻相对稳定。但由于薄膜比较薄,比较脆,螺旋切割和卷边部分容易出问题。
2、线绕电阻器也是非常常用的,它甚至是高精度设备的主要电阻。电阻丝材料有三种:
康通:比较老,耐热,但是温度系数不太好,和铜的热电动势比较高。
锰铜:有精密锰铜。虽然是热的,但温度不太高,温度系数很小,与铜的热电动势小。它是一种广泛使用的线绕电阻材料。
Evanohm:译作Evernom,是一种镍铬铝铜合金,也可简称为镍铬电阻合金。温度系数最小,材质硬,焊接性能差。
3、方块电阻又称金属箔电阻,国外厂商以Vishay为代表。合金电阻层粘在陶瓷基板上,然后没有光刻。不仅采用了镍铬电阻合金材料,而且陶瓷基板还做了进一步的温度补偿,使得温度系数非常小,很多可以做到“1ppm/”。国产型号是RJ711,性能差。
以下是精密电阻的分类特性图,基础数据基于多年的收集、积累和测试。横轴是温度系数,纵轴是老化率。所以任何电阻在这个图中都可以有位置,越靠近左下角电阻越好。
以下是典型的电阻:
普通金属膜电阻:一般体积比较小,电阻膜比较薄,温度系数和老化一般,除高阻(1M)和低阻抗(5)外,能保证1%。
绿袍电阻:这是80年代中后期出现的一种金属薄膜电阻的名字。因其深绿色外观而得名,并出现在MF12和MF14万用表中。但据我们自己实测,性能一般,老化、偏差、温度系数与红阻相差较大。
红袍电阻:code RJJ,高稳定性低温度系数精密金属膜,体积大,性能好。经过自检,多年的电阻和老化很少超过0.5%,温度系数在30ppm/请注意,还有一种精度一般的红袍电阻,代号RJ,性能一般。
一般线绕电阻:锰钴
精密绕线:电阻丝一般采用精密锰铜,提高密封后的稳定性。大量的0.01%电阻经过实际测试,大部分几年后仍能保持在0.02%以内。由于材料选择和工艺的原因,温度系数也达到了很高的水平,大约为5 ppm/- 20 ppm/。新品价格在5元/件左右。
低TC(温度系数)线绕电阻:常见于国外各种老式精密仪器(如福禄克)。采用镍铬电阻合金,温度系数很低,一般在1 ppm/~ 5 ppm/有些电阻标有测得的温度系数。陈化不大,基本在20ppm/年以内,二手价格10元/件左右。这种电阻经过校准后可以作为通用标准电阻使用。
全密封绕线:电阻丝材质同上,但金属外壳密封(引线为后焊)完全消除了湿气和氧化,因此稳定性很高,达到8ppm/年左右,温度系数大多在1ppm/我已经在一篇专题文章里做了详细的介绍。二手价格在50元/件左右。
塑封电阻:由于采用了镍铬电阻合金和补偿技术,温度系数可以做得很低,甚至1ppm/。但是电阻的老化特性因为密封不好,不太好,只能保证25ppm/年,典型值12.5ppm/年。新品价格50元/件左右,二手20元/件左右。这类电阻经常被音响发烧友采用,因为除了上述特性外,还具有超低噪音、无电感等优良特性。
金块电阻器:这是目前最高等级的电阻器。其内部结构同上,但采用金属陶瓷密封(形状类似晶振),完全消除外界老化因素。同时,零温度系数技术使得温度系数难以测量。典型的老化值为2ppm/年,部分达到0.5ppm/年以下。新产品的价格约为400元/台。西方国家对中国实行封锁,禁止进口用于军事目的。即使是8位半万用表3458A也只使用(作为内标电阻)。
需要注意的是,即使是同一种电阻,不同厂家、不同时代的产品也是千差万别的。在这里,我们只是试图找到一个典型的范围。
指针式万用表的电阻最好是多少?
电阻的选择取决于万用表的级别,一般采用级别的1/4或1/5,如2.5级为0.5%,1级为0.2%或0.25%。
线绕最好,稳定,温度系数小,但很难做成高阻,所以大多是低阻线绕。唯一一个5M电阻还绕着线的是MF35。
电压测量齿轮等需要3M到5M的高阻电阻,一般只能选择金属膜。高阻高精度的金属膜也很难,需要高阻膜(所以稳定性可能变差)和大体积。传统的红袍RJJ精密金属膜非常适合。
如果业余条件下性能非常重要,可以选择6圈1M金属膜0.1%电阻串联。责任编辑:抄送
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