低TCR在高精度電阻器應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

在成千上萬(wàn)的成功應(yīng)用中可以找到低TCR優(yōu)勢(shì)的例證。出于本文的目的，我們將回顧三個(gè)應(yīng)用實(shí)例，其中低TCR提供了某些性能優(yōu)勢(shì)。

精密儀器

Transmille是英國(guó)高精度數(shù)字萬(wàn)用表（DMM）的制造商，它正在為新系列的8.5位和7.5位單元尋求電阻器組件。為了達(dá)到必要的8.5位精度，指定的電阻器需要提供極低的TCR，高精度，可重復(fù)性，低EMF，低噪聲，長(zhǎng)期穩(wěn)定性和*小的諧波失真。由于萬(wàn)用表是基于模擬電路設(shè)計(jì)的，因此，在高于室溫的條件下工作時(shí)，該電阻需要與初始值之間的漂移*小。客戶選擇了VPG散裝金屬箔電阻器（金屬膜電阻），因?yàn)樗牡蚑CR規(guī)范在+ 20°C時(shí)*大值<1 ppm /°C。除了極低的TCR以外，該電阻在額定功率下還具有5 ppm的低PCR特性。在+70°C下2000小時(shí)的負(fù)載壽命穩(wěn)定性為±0.005％，或在10,000小時(shí)的負(fù)載壽命穩(wěn)定性為±0.015％; <0的熱EMF。05μV/°C; 和不可測(cè)量的噪音

散裝金屬箔電阻器的TCR極低，使Transmille可以將新的數(shù)字萬(wàn)用表推向市場(chǎng)，該數(shù)字萬(wàn)用表可提供業(yè)界的性能和必要的8.5位精度。該電阻器即使在惡劣條件下，也可以在數(shù)千小時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)期間，在*大允許漂移下提供出色的穩(wěn)定性。用戶還能夠更經(jīng)濟(jì)地達(dá)到該電阻器性能水平。這使Transmille能夠以極具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格向市場(chǎng)推出新型高性能數(shù)字萬(wàn)用表。

計(jì)量二級(jí)參考

在另一個(gè)示例中，荷蘭國(guó)家計(jì)量學(xué)院（NMI）的VSL向VPG尋求了一種高精度貼片電阻器解決方案，作為其量子霍爾電阻（QHR）實(shí)驗(yàn)中的次要參考標(biāo)準(zhǔn)。QHR是公認(rèn)的主要量子電阻標(biāo)準(zhǔn)，其值約為12.9kΩ和6.45kΩ。為了用作適當(dāng)?shù)拇渭?jí)參考標(biāo)準(zhǔn)，VSL需要一種經(jīng)濟(jì)高效的高精度電阻器，其值必須與主要QHR標(biāo)準(zhǔn)的值緊密匹配，但要提供定義明確的四端子配置，低噪聲，低TCR和無(wú)RH效應(yīng)，以及出色的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

基于VPG提供的低TCR，VSL選擇了該公司的超高精度電阻器之一。所選擇的電阻器將11個(gè)元件集成到一個(gè)外殼中，與通過(guò)單個(gè)電阻性元件可以實(shí)現(xiàn)的TCR相比，它具有更低的TCR和更長(zhǎng)的漂移。該設(shè)備提供了必要的端子連接，用于防潮的氣密密封和注油，進(jìn)一步確保了電阻值在很大程度上不會(huì)受到突然溫度變化的影響。然后針對(duì)已發(fā)布的VPG規(guī)范測(cè)試這些單元的TCR值確認(rèn)。為此，隨后將電阻器安裝在恒溫29.00±0.02°C的外殼內(nèi)，以進(jìn)一步降低TCR效應(yīng)，然后在五年以上的時(shí)間內(nèi)針對(duì)一次QHR進(jìn)行測(cè)量。

這項(xiàng)為期五年的研究結(jié)果表明，兩種散裝金屬箔電阻元件的實(shí)際長(zhǎng)期TCR在+18°C至+28°C的溫度范圍內(nèi)小于0.5 ppm /°C， ）小二階溫度系數(shù)Beta。這遠(yuǎn)低于初發(fā)布的2 ppm /°C規(guī)格（-55°C至+125°C），并證明VPG電阻器是可靠的次級(jí)QHR參考標(biāo)準(zhǔn)。在此，已發(fā)布的TCR在長(zhǎng)期使用下已超過(guò)已發(fā)布的規(guī)格的經(jīng)驗(yàn)證明的能力方面，具有額外的優(yōu)勢(shì)。

二極管激光電流驅(qū)動(dòng)器

在另一個(gè)示例中，低成本且易于使用的二極管激光器是實(shí)驗(yàn)原子物理學(xué)中的虛擬測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。為了使二極管激光器保持其頻率，輸出功率，電流和溫度，需要仔細(xì)調(diào)節(jié)參數(shù)。為了優(yōu)秀地管理成本，加利福尼亞州立大學(xué)物理系希望構(gòu)建自己的低成本，低噪聲電流源，以與實(shí)驗(yàn)室中的二極管激光器一起使用。為了產(chǎn)生適當(dāng)穩(wěn)定的激光束，電流檢測(cè)電阻需要能夠抵抗內(nèi)部和外部溫度漂移，并具有高額定功率和低熱EMF。電流驅(qū)動(dòng)器中關(guān)鍵的元件是負(fù)責(zé)電流調(diào)節(jié)的子電路，因?yàn)榧す馄鞯姆€(wěn)定性不得超過(guò)整體檢測(cè)電阻器的穩(wěn)定性。在此應(yīng)用程序中，使用傳統(tǒng)的商用電流控制器成本太高。因此，可行的電阻器解決方案既需要低成本又需要高精度。

通過(guò)使用典型的TCR為2 ppm /°C（–55°C至+ 125°C，參考值為+ 25°C）的低TCR的高精度塊狀金屬箔電阻器，公差為0.01％，額定功率為10 W ，終用戶可以在其子電路中集成穩(wěn)壓電壓，而仍然控制激光電流驅(qū)動(dòng)器發(fā)出的電流量。后者是通過(guò)將驅(qū)動(dòng)器調(diào)整到可調(diào)電壓調(diào)節(jié)器上的設(shè)定電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)預(yù)設(shè)的總電阻值確保了壓降足夠大，可以進(jìn)行精確的電流調(diào)節(jié)，盡管足夠小以至于不影響調(diào)節(jié)后的電源電壓。在這里，長(zhǎng)期穩(wěn)定性和低TCR的特定組合使塊狀金屬箔電阻器成為低成本，高精度應(yīng)用中的*佳解決方案。該解決方案被證明是可行的，因?yàn)橄蛴脩舯ＷC了TCR規(guī)范的準(zhǔn)確性。

TCR在高精度電阻選擇中的“真實(shí)”價(jià)值

對(duì)于選擇高精度貼片電阻器的工程師來(lái)說(shuō)，TCR規(guī)格可以幫助他們更好地預(yù)測(cè)在預(yù)期的工作溫度和安裝環(huán)境下，應(yīng)用中的歐姆值與組件電阻的可逆變化。這些數(shù)據(jù)可洞察關(guān)鍵的長(zhǎng)期電阻器性能指標(biāo)，以及終的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。由于TCR計(jì)算方法會(huì)因制造商，制造工藝，結(jié)構(gòu)材料和其他方面的不同而變化，因此對(duì)于終用戶而言，了解所選方法中的任何細(xì)微差別非常重要。反過(guò)來(lái)，這種理解有助于他們更好地理解此類(lèi)數(shù)據(jù)作為真正的組件可靠性指標(biāo)的價(jià)值。用于TCR計(jì)算的VPG箔電阻器方法遵循嚴(yán)格的協(xié)議，適用于高精度電阻器，目的是幫助客戶對(duì)此類(lèi)組件在苛刻的應(yīng)用中的長(zhǎng)期可靠性充滿信心。