電阻確實存在精度之分,精密電阻是電子元件中精度、穩(wěn)定性等指標(biāo)優(yōu)于普通電阻的特殊類型。 ?
精度等級劃分
電阻精度通常以允許偏差(實際阻值與標(biāo)稱阻值最大誤差范圍)劃分,常見等級包括±0.1%(0.1級)、±0.25%(0.25級)、±0.5%(0.5級)、±1%(1級)、±2%(2級)等。精密電阻的精度更高,例如±0.01%(萬分之一精度),這類電阻多采用薄膜材質(zhì)以滿足精密生產(chǎn)工藝需求。 ?
精密電阻特性
?溫度系數(shù)低?:精密電阻溫度系數(shù)(TCR)通常在1ppm/℃至75ppm/℃,例如金屬箔電阻溫度系數(shù)可低至±0.3ppm/℃。 ?
?穩(wěn)定性高?:老化率(長期穩(wěn)定性)通常用ppm/年或%/年表示,優(yōu)質(zhì)精密電阻老化率可控制在較低水平。 ?
?材料工藝?:常見材料包括金屬膜、線繞和金屬箔三類,其中金屬箔電阻綜合性能最優(yōu),精度可達0.001%-0.01%,適用于高頻電路。 ?
應(yīng)用場景
精密電阻廣泛應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備、測試儀器、航空航天及汽車電子等高精度要求的工業(yè)場景,其封裝形式包括圓柱形、片狀及框架結(jié)構(gòu),生產(chǎn)工藝涉及真空濺鍍、光刻等技術(shù)以保證穩(wěn)定性。 ?
其實,對于不是搞計量的不需要分的那么清楚,可以大體上認(rèn)為高精密、高準(zhǔn)確、低誤差等是一個意思。但是,對于“精度”一詞,可以分解成分解成三個要素:
1 、溫度系數(shù):溫度變化是電阻的大敵,溫度系數(shù)一般用ppm/℃表示,即溫度變化1度對應(yīng)電阻變化百萬分之幾。100ppm/℃就是0.01%/℃。
2、老化:也就是長期穩(wěn)定性,一般用ppm/年來表示,也有用%/年來表示的。出廠再怎么準(zhǔn)確的電阻,如果老化大,那么很快就變了,也就失去高準(zhǔn)確的意義了。
3、初始調(diào)整誤差:這個其實不太重要,知道偏差是多少,只要不變就沒關(guān)系,測量時可以修正。
對于精度不太高的電阻,我們可以不分,籠統(tǒng)的說某電阻精度是多少。比如0.1%精度的電阻,就是一個綜合誤差,實際上是說,在常溫下(比如10℃-35℃)、1年之內(nèi),包括所有的誤差,應(yīng)該仍然能保證電阻在0.1%之內(nèi)。
但是,對于要求高的地方,電阻的具體特性將被測試,這樣才好選用。本文就將把常見的高精度電阻器按照溫度系數(shù)和老化兩個指標(biāo)做一描述。
精密電阻的分類
常見的精密電阻有三類:金屬膜電阻、線繞電阻和塊電阻。
1、金屬膜電阻是最常見的,但好一些的為精密金屬膜電阻,特點是溫度系數(shù)不大,阻值比較穩(wěn)定。但由于膜比較薄因此相對脆弱一些,螺旋切割和壓接部分容易出問題。
2、線繞電阻也是很常用的,甚至一度是高準(zhǔn)確設(shè)備的主打電阻。采用的電阻絲材料現(xiàn)在有三種:
● 康銅:比較古老,耐熱但溫度系數(shù)不太好,與銅的熱電動勢較高。
● 錳銅:有精密錳銅,盡管熱但溫度不太高但溫度系數(shù)很小,與銅的熱電動勢小,是廣泛采用的線繞電阻材料。
● Evanohm:被翻譯成埃佛諾姆,是一種鎳鉻鋁銅合金,也可以簡稱鎳鉻電阻合金,溫度系數(shù)最小,材料比較硬,焊接性能不太好。
3、塊電阻,又叫金屬箔電阻,國外廠家以Vishay為代表,是在陶瓷基片粘上合金電阻層然后無感光刻,不僅采用了鎳鉻電阻合金材料,而且陶瓷襯底做進一步溫度補償,使得溫度系數(shù)非常小,很多能做到<1ppm/℃。國產(chǎn)的型號為RJ711,性能差一些。
精密電阻等級選擇與應(yīng)用實例
在選擇精密電阻時,需要綜合考慮電路的要求、成本預(yù)算以及電阻的精度等級。例如,在一個高精度的測量設(shè)備中,為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性,應(yīng)該選擇高精度等級的250Ω精密電阻。而在一些普通的電子項目中,為了降低成本,可以選擇中精度或低精度等級的電阻。
以音頻信號處理電路為例,音頻信號的傳輸和處理對電阻的精度要求較高。在這種情況下,我們應(yīng)該選擇高精度等級的250Ω精密電阻,以確保音頻信號的穩(wěn)定傳輸和處理質(zhì)量。
總之,了解250Ω精密電阻的等級分類對于電子工程師來說具有重要意義。在實際應(yīng)用中,我們應(yīng)根據(jù)具體需求和預(yù)算來選擇合適的電阻等級,以保證電路的穩(wěn)定性和性能。同時,隨著科技的發(fā)展,未來精密電阻的制造技術(shù)將不斷進步,為我們提供更多高精度、高性能的電阻產(chǎn)品,以滿足不斷發(fā)展的電子工程需求。
電阻是電子電路中的基礎(chǔ)元件,用于控制電流的大小和方向。根據(jù)其精度和穩(wěn)定性的不同,電阻可以分為普通電阻和精密電阻兩大類。
一、普通電阻與精密電阻的基本定義
普通電阻是電子電路中最常用的元件之一,其主要作用是對電流進行限制。它們通常由碳膜、金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔锏炔牧现瞥?,具有一定的阻值和允許的誤差范圍。普通電阻在一般電路應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的性能,且成本相對較低。
精密電阻則是一種具有高精度和高穩(wěn)定性的電阻器件。它們通常采用特殊材料制成,如金屬薄膜、金屬箔或電阻合金等,這些材料具有較低的溫度系數(shù)和更好的線性特性。精密電阻的阻值誤差非常小,通??梢赃_到0.1%、0.01%甚至更低,因此在需要精確控制電阻值的場合中得到廣泛應(yīng)用。
普通電阻與精密電阻的主要區(qū)別
1. 精度不同
普通電阻的精度相對較低,其阻值誤差通常較大。在一般電路應(yīng)用中,這種誤差是可以接受的,因為普通電阻的主要作用是進行電流限制,而不是精確控制電阻值。然而,在需要精確控制電阻值的場合中,普通電阻的精度就無法滿足要求了。
相比之下,精密電阻的精度非常高,其阻值誤差可以控制在很小的范圍內(nèi)。這使得精密電阻在精密測量、傳感器電路、醫(yī)療設(shè)備和科學(xué)實驗等應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢。
2. 穩(wěn)定性不同
除了精度外,普通電阻和精密電阻在穩(wěn)定性方面也存在顯著差異。普通電阻的穩(wěn)定性相對較差,其阻值容易受到環(huán)境溫度、濕度等條件的影響而發(fā)生變化。這種變化雖然在一些應(yīng)用中可以被忽略,但在對穩(wěn)定性要求較高的場合中卻可能導(dǎo)致嚴(yán)重問題。
精密電阻則具有非常好的穩(wěn)定性,其阻值在時間和環(huán)境變化下的波動非常小。這使得精密電阻在長期使用過程中能夠保持一致的電阻值,從而提高電路的可靠性和性能。
3. 制造工藝與成本不同
普通電阻的制造工藝相對簡單,成本也較低。這使得普通電阻在大量生產(chǎn)時具有較高的經(jīng)濟效益。然而,由于制造工藝的限制,普通電阻很難達到很高的精度和穩(wěn)定性。
相比之下,精密電阻的制造工藝更為復(fù)雜和精細(xì)。為了獲得高精度和高穩(wěn)定性的電阻值,精密電阻需要采用特殊的材料、精確的加工技術(shù)和嚴(yán)格的測試流程。這些因素都導(dǎo)致了精密電阻的成本相對較高。盡管如此,在許多需要精確控制電阻值的應(yīng)用中,使用精密電阻仍然是必要的。
精密電阻,是一種在阻值誤差、熱穩(wěn)定性以及分布參數(shù)等方面均達到嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的電阻器。對于阻值大于1Ω的電阻,若其與標(biāo)識阻值相比的誤差在±0.5%以內(nèi),便可被稱作精密電阻。若精度更高,甚至能達到0.01%,即電子工程師口中的萬分之一精度,這樣的電阻通常采用薄膜材質(zhì),以滿足精密的生產(chǎn)工藝需求。相比之下,普通系列阻值1Ω以上的電阻,其精密度通常在±5%以上,而電子產(chǎn)品中最為常見的5%精度的電阻,并不屬于精密電阻的范疇。
1Ω以下的電阻,其精密度通常能達到±1%以內(nèi),從而被歸類為精密電阻。這是因為當(dāng)阻值基數(shù)較小時,即便是1%的誤差,在實際應(yīng)用中的影響也會相對較小。若要達到更高的精密度,如±0.5%以內(nèi),則對工藝和技術(shù)的要求會相應(yīng)提高。
精密電阻的全面特性
精密電阻不僅僅關(guān)注阻值的精確度,還要求在熱穩(wěn)定性、分布參數(shù)等多個方面都達到嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。這樣的電阻器,在電子領(lǐng)域中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,確保了電路的穩(wěn)定性和可靠性。
精密電阻的分類
精密電阻按材料可分為金屬膜精密電阻、線繞精密電阻和金屬箔精密電阻。金屬膜精密電阻在精度上表現(xiàn)卓越,但阻值溫度系數(shù)和分布參數(shù)方面稍顯不足。線繞精密電阻在阻值精度和溫度系數(shù)上表現(xiàn)出色,而分布參數(shù)則稍顯遜色。金屬箔精密電阻則堪稱全能,其精度、阻值溫度系數(shù)和分布參數(shù)均達到高標(biāo)準(zhǔn),精度可達10-6,溫度系數(shù)低至±0.3×10-6/℃,分布電容和分布電感也均低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
然而,隨著性能的提升,這三類精密電阻的價格也相應(yīng)增長。因此,在選擇時需根據(jù)實際需求和預(yù)算進行權(quán)衡。例如,在直流或低頻交流電路中,線繞精密電阻或金屬膜精密電阻便足以滿足需求,無需投入高昂的金屬箔精密電阻。
從外觀上看,金屬膜精密電阻通常為圓柱形;線繞精密電阻則有圓柱形、扁柱形和長方框架形等多種形態(tài);而金屬箔精密電阻則多呈方塊形或片形。對于線繞精密電阻,當(dāng)匝數(shù)較多時,會采用無感繞制法來減小分布電感。此外,長方框架形的線繞精密電阻常用于儀器儀表的制造,這種形狀的電阻絲可以按照需求進行定制。
若長方框架形線繞精密電阻發(fā)生損壞,可以用與原電阻合金絲材料、直徑和長度一致的新合金電阻絲進行替換。若只是表面絕緣層受損,只需將原電阻絲拆下重新浸漆并晾干即可。這樣簡單的修復(fù)步驟可以延長電阻的使用壽命。
主流的精密電阻技術(shù)及其優(yōu)缺點
(一)精密厚膜電阻
隨著厚膜電阻漿料的不斷改進,當(dāng)前最先進的厚膜電阻技術(shù)已能達到±5ppm/°C的溫度漂移,甚至通過組合多個相互補償?shù)暮衲る娮栊酒?,可進一步降低至±2ppm/°C。其最高精度可達到±0.01%。在高壓、高阻值、高精密度的應(yīng)用場合下,厚膜電阻成為主流技術(shù)。然而,它在低阻值范圍內(nèi)難以實現(xiàn)高精密度和低溫度漂移,同時噪聲指標(biāo)和長期穩(wěn)定性也相對較差。
(二)精密薄膜電阻
精密薄膜電阻技術(shù)已發(fā)展成熟,并已成為市場上廣泛應(yīng)用的精密電阻技術(shù)。通過多層膜層沉積、精密調(diào)阻和嚴(yán)格篩選,最優(yōu)的薄膜電阻可達到±2ppm/°C的溫度漂移、±0.01%的精度以及出色的長期穩(wěn)定性。但它的功率容量有限,低阻值部分的性能指標(biāo)欠佳,且對靜電敏感,功率系數(shù)不佳。此外,小批量供貨的一致性也是一大挑戰(zhàn)。
(三)精密金屬膜電阻
精密金屬膜電阻在性能上與精密薄膜電阻相似。盡管晶圓精密金屬膜電阻有被貼片精密薄膜電阻替代的趨勢,但插腳式精密金屬膜電阻仍因其低成本優(yōu)勢而占據(jù)主流地位。與精密薄膜電阻相同,調(diào)阻過程中產(chǎn)生的熱點效應(yīng)可能影響其穩(wěn)定性和可靠性。
(四)精密線繞電阻
作為歷史悠久的精密電阻技術(shù),高精密線繞電阻能實現(xiàn)±1ppm/°C的溫度漂移和±0.001%的精度,這一性能優(yōu)勢是薄膜和厚膜電阻難以企及的。其阻值可高達近50M,非常適合超精密高阻值的應(yīng)用場合。然而,由于其他更先進的電阻技術(shù)的發(fā)展以及其高昂的價格和存在電感等缺點,精密線繞電阻正逐漸被市場淘汰。
(五)精密箔電阻
盡管精密箔電阻自1962年問世以來,便以其出色的精密性在電阻技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)一席之地,但至今它依然保持著最精密的地位。通過巧妙地將鎳鉻合金黏貼在陶瓷基板上并施加應(yīng)力平衡,該技術(shù)實現(xiàn)了極低的溫度漂移,接近于零。借助激光刻蝕電阻圖形以及精細(xì)的調(diào)阻工藝,其精度可高達±0.001%。令人印象深刻的是,優(yōu)質(zhì)的箔電阻在存儲6年后,阻值僅漂移±2ppm,展現(xiàn)出出色的抗靜電性能、無感無容設(shè)計、低噪聲以及低電壓系數(shù)。然而,精密箔電阻也存在一定的局限,其阻值范圍相對有限,最大尺寸的貼片電阻阻值僅能達到150K,而最大尺寸的插腳電阻阻值也僅能達到2M。