我们应该使用离散电阻或电阻网络吗

在大多数运算放大器电路中,电阻公差和电阻温度系数决定了增益的精度和增益的温度漂移(图1显示了一个典型的电路)。本文将比较和对比离散电阻和网络电阻。

电阻网络是一个单包,包含多个电阻连接到插销。制造电阻网的方法有很多,但是对于精密网络来说,通常的方法是在硅衬底上放置薄膜电阻材料。例如,钛公司的雷氏11号电阻器网络使用硅铬(SICR)。

这里重要的一点是,网络中每一个电阻器上使用的材料都是用完全相同的材料在同一个制造厂制造的。这意味着给定网络上每个电阻的材料特性将与网络上的其他电阻密切匹配。

更重要的是,这意味着电阻温度系数和内片材电阻等特性将非常匹配。片材电阻是薄膜电阻器的电阻单位面积;如果片材电阻匹配良好,两个电阻器的几何形状在整个过程中是一致的,它们将具有一致的电阻比率。

与离散电阻相比,该一致率导致电阻网固有的增益精度和增益温度漂移。相反地,你应该假设离散电阻器的温度漂移和公差是随机的,彼此之间是不相关的。

例如,如果使用的电阻器 图1 如果是离散的,每一个电阻的公差和温度漂移都在规范中,但在设计中与其他电阻无关。这意味着在离散电阻器上,电阻比的增益精度和增益温度漂移要比在可比电阻器网络上差得多。

图1 在典型的电路上显示了常见的版本放大增益和衰减配置。

图1所示的操作放大器的增益是以两个电阻器的比率计算的(见方程1)。每个电阻的公差将决定增益误差.对于公差为0.1%的离散电阻器,当两个电阻器的误差最大且具有相反的极性时,最坏情况下的误差就会发生(见关于tol的方程2和方程3)。 皇家空军 = +0.1% and TOL Rg = –0.1%).

相反,如果电阻的误差相等且极性相同,则电阻的误差将取消,整体增益误差为零。

由于电阻网络中的所有电阻都是同时制造的,一个电阻中引入的错误将按比例追踪其他电阻中的错误。例如,对每一个电阻器来说,雷西A电阻网的绝对公差是12%,但电阻器上的电阻比公差是0.05%。

对于雷斯达电阻网,公式4计算了网络的增益误差。方程5说明了电阻的绝对误差是如何大的(T 广播电台 =12%,但比率误差很小(T D1 = 0.05%).

将方程5包括在内仅供说明之用;方程4是计算由公差引起的增益变化的正确方法。方程6给出了增益误差的计算,它明显低于离散的0.1%电阻器选项。

离散和离散温度的飘率。电阻网

电阻器的温度系数(TC)通常以每摄氏度百万分之一的部分规定。对于离散电阻器,TC规范的一般范围从10百万/摄氏度到100百万/摄氏度。正常情况下,绝对公差好的电阻也会有一个好的TC。

例如,公差为1-1%的电阻器通常为100℃/摄氏度,公差为0.1%的电阻器通常为20℃/摄氏度。对于离散电阻,每个电阻将有一个不与其他离散电阻相关的TC。

相反地,网络中的电阻器可能有一个相对较大的绝对TC,但是在电阻器之间对TC的跟踪很好。例如,Res-11A的绝对TC值为百万分之18/摄氏度,但相对跟踪时为百万分之2/摄氏度。

7-11方程比较了离散电阻器100℃温度变化和雷斯特-11电阻器网络的入错漂移。用于离散电阻器的TC值为百万分之20/℃,而电阻器网络的绝对TC值为百万分之18/℃,比为百万分之2/℃。请注意,网络电阻上的温度漂移误差实际上抵消了,因为包件中每个电阻的TC密切跟踪(100℃的误差为0.02%)。

相反,离散电阻器的TC不跟踪,因此漂移误差很大(100℃的误差为0.40%)。与方程5一样,加入方程10是为了说明电阻器TC跟踪的取消。方程9是确定网络温度漂移引起的Res11A增益变化的实际方法.

电阻网的其他应用

除了作为一个精密的论坛放大网络工作良好,你可以使用电阻网络作为一个精密衰减器。当把0-10V信号转换成0-3V信号时,这是一个很有用的通用应用程序。甚至有可能对极高电压信号进行这种转换。例如,Res60A电阻网络可以将1400伏信号转换为2.75V信号(参见 图2 ).

图2 高电压衰减器用电阻网显示。

电阻网络也是常见的建筑差和仪表放大器与操作安培。差动放大器的共模排斥依赖于两个分压器的匹配,因此使用匹配的电阻能显著提高共模排斥比。

最后的想法

电阻网的增益精度和增益温度漂移明显优于离散电阻网。使用电阻器网络与一个低偏移点的操作放大器结合,通过最小化偏移和增益错误来消除校准的需要。

用离散电阻器开发一个具有等效精度和温度漂移的解决方案既具有挑战性又昂贵。另外,本文中的分析使用了离散电阻器和网络的最坏情况值。