低TCR在高精度電阻器應用中的優勢

在成千上萬的成功應用中可以找到低TCR優勢的例證。出于本文的目的,我們將回顧三個應用實例,其中低TCR提供了某些性能優勢。

精密儀器

Transmille是英國高精度數字萬用表(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,可重復性,低EMF,低噪聲,長期穩定性和*小的諧波失真。由于萬用表是基于模擬電路設計的,因此,在高于室溫的條件下工作時,該電阻需要與初始值之間的漂移*小??蛻暨x擇了VPG散裝金屬箔電阻器(金屬膜電阻),因為它的低TCR規范在+ 20°C時*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小時的負載壽命穩定性為±0.005%,或在10,000小時的負載壽命穩定性為±0.015%; <0的熱EMF。05μV/°C; 和不可測量的噪音

散裝金屬箔電阻器的TCR極低,使Transmille可以將新的數字萬用表推向市場,該數字萬用表可提供業界的性能和必要的8.5位精度。該電阻器即使在惡劣條件下,也可以在數千小時的現場服務期間,在*大允許漂移下提供出色的穩定性。用戶還能夠更經濟地達到該電阻器性能水平。這使Transmille能夠以極具競爭力的價格向市場推出新型高性能數字萬用表。

低TCR在高精度電阻器應用中的優勢

計量二級參考

在另一個示例中,荷蘭國家計量學院(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)實驗中的次要參考標準。QHR是公認的主要量子電阻標準,其值約為12.9kΩ和6.45kΩ。為了用作適當的次級參考標準,VSL需要一種經濟高效的高精度電阻器,其值必須與主要QHR標準的值緊密匹配,但要提供定義明確的四端子配置,低噪聲,低TCR和無RH效應,以及出色的長期穩定性。

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個元件集成到一個外殼中,與通過單個電阻性元件可以實現的TCR相比,它具有更低的TCR和更長的漂移。該設備提供了必要的端子連接,用于防潮的氣密密封和注油,進一步確保了電阻值在很大程度上不會受到突然溫度變化的影響。然后針對已發布的VPG規范測試這些單元的TCR值確認。為此,隨后將電阻器安裝在恒溫29.00±0.02°C的外殼內,以進一步降低TCR效應,然后在五年以上的時間內針對一次QHR進行測量。

這項為期五年的研究結果表明,兩種散裝金屬箔電阻元件的實際長期TCR在+18°C至+28°C的溫度范圍內小于0.5 ppm /°C, )小二階溫度系數Beta。這遠低于初發布的2 ppm /°C規格(-55°C至+125°C),并證明VPG電阻器是可靠的次級QHR參考標準。在此,已發布的TCR在長期使用下已超過已發布的規格的經驗證明的能力方面,具有額外的優勢。

二極管激光電流驅動器

在另一個示例中,低成本且易于使用的二極管激光器是實驗原子物理學中的虛擬測量標準。為了使二極管激光器保持其頻率,輸出功率,電流和溫度,需要仔細調節參數。為了優秀地管理成本,加利福尼亞州立大學物理系希望構建自己的低成本,低噪聲電流源,以與實驗室中的二極管激光器一起使用。為了產生適當穩定的激光束,電流檢測電阻需要能夠抵抗內部和外部溫度漂移,并具有高額定功率和低熱EMF。電流驅動器中關鍵的元件是負責電流調節的子電路,因為激光器的穩定性不得超過整體檢測電阻器的穩定性。在此應用程序中,使用傳統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壓電壓,而仍然控制激光電流驅動器發出的電流量。后者是通過將驅動器調整到可調電壓調節器上的設定電壓來實現的。這個預設的總電阻值確保了壓降足夠大,可以進行精確的電流調節,盡管足夠小以至于不影響調節后的電源電壓。在這里,長期穩定性和低TCR的特定組合使塊狀金屬箔電阻器成為低成本,高精度應用中的*佳解決方案。該解決方案被證明是可行的,因為向用戶保證了TCR規范的準確性。

TCR在高精度電阻選擇中的“真實”價值

對于選擇高精度貼片電阻器的工程師來說,TCR規格可以幫助他們更好地預測在預期的工作溫度和安裝環境下,應用中的歐姆值與組件電阻的可逆變化。這些數據可洞察關鍵的長期電阻器性能指標,以及終的產品設計。由于TCR計算方法會因制造商,制造工藝,結構材料和其他方面的不同而變化,因此對于終用戶而言,了解所選方法中的任何細微差別非常重要。反過來,這種理解有助于他們更好地理解此類數據作為真正的組件可靠性指標的價值。用于TCR計算的VPG箔電阻器方法遵循嚴格的協議,適用于高精度電阻器,目的是幫助客戶對此類組件在苛刻的應用中的長期可靠性充滿信心。

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