在大多數(shù)運算放大器電路中,電阻公差和電阻溫度系數(shù)決定了增益的精度和增益的溫度漂移(圖1顯示了一個典型的電路)。本文將比較和對比離散電阻和網絡電阻。

電阻網絡是一個單包,包含多個電阻連接到插銷。制造電阻網的方法有很多,但是對于精密網絡來說,通常的方法是在硅襯底上放置薄膜電阻材料。例如,鈦公司的雷氏11號電阻器網絡使用硅鉻(SICR)。

這里重要的一點是,網絡中每一個電阻器上使用的材料都是用完全相同的材料在同一個制造廠制造的。這意味著給定網絡上每個電阻的材料特性將與網絡上的其他電阻密切匹配。

更重要的是,這意味著電阻溫度系數(shù)和內片材電阻等特性將非常匹配。片材電阻是薄膜電阻器的電阻單位面積;如果片材電阻匹配良好,兩個電阻器的幾何形狀在整個過程中是一致的,它們將具有一致的電阻比率。

與離散電阻相比,該一致率導致電阻網固有的增益精度和增益溫度漂移。相反地,你應該假設離散電阻器的溫度漂移和公差是隨機的,彼此之間是不相關的。

例如,如果使用的電阻器 圖1 如果是離散的,每一個電阻的公差和溫度漂移都在規(guī)范中,但在設計中與其他電阻無關。這意味著在離散電阻器上,電阻比的增益精度和增益溫度漂移要比在可比電阻器網絡上差得多。

圖1 在典型的電路上顯示了常見的版本放大增益和衰減配置。

圖1所示的操作放大器的增益是以兩個電阻器的比率計算的(見方程1)。每個電阻的公差將決定增益誤差.對于公差為0.1%的離散電阻器,當兩個電阻器的誤差最大且具有相反的極性時,最壞情況下的誤差就會發(fā)生(見關于tol的方程2和方程3)。 皇家空軍 = +0.1% and TOL Rg = –0.1%).

相反,如果電阻的誤差相等且極性相同,則電阻的誤差將取消,整體增益誤差為零。

由于電阻網絡中的所有電阻都是同時制造的,一個電阻中引入的錯誤將按比例追蹤其他電阻中的錯誤。例如,對每一個電阻器來說,雷西A電阻網的絕對公差是12%,但電阻器上的電阻比公差是0.05%。

對于雷斯達電阻網,公式4計算了網絡的增益誤差。方程5說明了電阻的絕對誤差是如何大的(T 廣播電臺 =12%,但比率誤差很小(T D1 = 0.05%).

將方程5包括在內僅供說明之用;方程4是計算由公差引起的增益變化的正確方法。方程6給出了增益誤差的計算,它明顯低于離散的0.1%電阻器選項。

離散和離散溫度的飄率。電阻網

電阻器的溫度系數(shù)(TC)通常以每攝氏度百萬分之一的部分規(guī)定。對于離散電阻器,TC規(guī)范的一般范圍從10百萬/攝氏度到100百萬/攝氏度。正常情況下,絕對公差好的電阻也會有一個好的TC。

例如,公差為1-1%的電阻器通常為100℃/攝氏度,公差為0.1%的電阻器通常為20℃/攝氏度。對于離散電阻,每個電阻將有一個不與其他離散電阻相關的TC。

相反地,網絡中的電阻器可能有一個相對較大的絕對TC,但是在電阻器之間對TC的跟蹤很好。例如,Res-11A的絕對TC值為百萬分之18/攝氏度,但相對跟蹤時為百萬分之2/攝氏度。

7-11方程比較了離散電阻器100℃溫度變化和雷斯特-11電阻器網絡的入錯漂移。用于離散電阻器的TC值為百萬分之20/℃,而電阻器網絡的絕對TC值為百萬分之18/℃,比為百萬分之2/℃。請注意,網絡電阻上的溫度漂移誤差實際上抵消了,因為包件中每個電阻的TC密切跟蹤(100℃的誤差為0.02%)。

相反,離散電阻器的TC不跟蹤,因此漂移誤差很大(100℃的誤差為0.40%)。與方程5一樣,加入方程10是為了說明電阻器TC跟蹤的取消。方程9是確定網絡溫度漂移引起的Res11A增益變化的實際方法.

電阻網的其他應用

除了作為一個精密的論壇放大網絡工作良好,你可以使用電阻網絡作為一個精密衰減器。當把0-10V信號轉換成0-3V信號時,這是一個很有用的通用應用程序。甚至有可能對極高電壓信號進行這種轉換。例如,Res60A電阻網絡可以將1400伏信號轉換為2.75V信號(參見 圖2 ).

圖2 高電壓衰減器用電阻網顯示。

電阻網絡也是常見的建筑差和儀表放大器與操作安培。差動放大器的共模排斥依賴于兩個分壓器的匹配,因此使用匹配的電阻能顯著提高共模排斥比。

最后的想法

電阻網的增益精度和增益溫度漂移明顯優(yōu)于離散電阻網。使用電阻器網絡與一個低偏移點的操作放大器結合,通過最小化偏移和增益錯誤來消除校準的需要。

用離散電阻器開發(fā)一個具有等效精度和溫度漂移的解決方案既具有挑戰(zhàn)性又昂貴。另外,本文中的分析使用了離散電阻器和網絡的最壞情況值。