怎么挑选适宜的电阻型分压器(图)
● 假如我的体系指定在-55~125℃的温度规模内作业,那么我的输出电压将会违背抱负值多少?
● 温度规模会对分压器的输出构成什么影响?
● 假如我运用精度到达±0.1%的电阻,那么我的输出电压精度将在±0.1%以内,对吧?
挑选办法
现在主要有两种完成电阻型分压器的办法:经过将两个分立的片状电阻衔接到公共端,或许经过运用分压器封装在内部的电阻网络进行衔接。你所挑选的类型或许会对分压器的功能有很大的影响。
一般电阻型分压器由两个电阻串联而成(如图1所示)。电压从分压器的顶端输入,由两个电阻之间的节点输出,而参阅电压(通常是接地电路)则衔接在分压器的底端。
图1 一般双电阻分压器
分压器的作业原理遵照欧姆定律:V=IR。当电压(输入电压)施加在分压器输入端时,电流(I)会一起流过两个电阻。因而,依据欧姆定律,每个电阻两头所构成的电压将是输入电压的一部分。V1=I(R1),VOUT=I(R2),而VIN=V1+VOUT。这样,输入电压被“分”成两个电压。
输出电压除以输入电压,可以得到分压器的传输函数:
VOUT/VIN=IR2/(I(R1+R2))=R2/(R1+R2)
传输函数标明,输出电压取决于输入电压以及R1和R2的阻值。在这种抱负状况下,输出电压精确地依照R2/(R1+R2)核算,一起这个比值取决于输入电压,以及电阻元件可以作业的悉数温度。但电阻并不是抱负状况中的。实践的电阻具有固有容差和温度系数,或许会给电子体系引进很大的差错。
这些效应怎么影响非抱负状况下分压器的差错呢?让咱们看一看固有容差对分压器输出电压的影响。假如分压器由两个分立电阻构成(如图2所示),那么输出差错不只取决于分立电阻的固有容差,并且也取决于分压器的比值。假如R1=R2,那么由于电阻容差给输出电压所带来的最大差错就等于电阻的固有容差。可是假如R1≠R2,状况又怎么呢?
图2 运用分立片状电阻构成的分压器
假如R1和R2的阻值不同,那么电压输出的差错将迫临固有的电阻容差的两倍,如图3所示。分压器规划的最坏状况出现在两个电阻的容差正好相反时。假如分压器的规划采用了容差为±0.1%的电阻,那么在此比率下输出差错最坏可达±0.2%。
图3 分压器输出差错跟着比值的添加而添加
均衡容差
图4说明晰一种下降这种双倍容差差错的办法。经过在单片衬底上堆积和生成高精度薄膜电阻,使得电阻元件具有十分类似的电气特性。由于咱们所关怀的“分得的”输出电压取决于R1对R2的比值,与每个电阻元件的肯定容差无关。经过购买比值容差±0.1%的薄膜电阻分压器,咱们可以确认由固有容差引进的最大输出差错是±0.1%,而不论每个独自电阻的容差是多少——作用改进为分立解决方案的两倍。
图4 运用单片衬底上的薄膜构成的分压器
运用单片薄膜分压器这一主意不只可以用于下降由容差效应引进的输出差错,并且在下降由温度引进的差错方面也有相同的优点。常见的高精度芯片具有±25×10-6/℃的温度系数(TCR)。这意味着,当电阻温度到达125℃时(比室温高100℃),每个电阻的阻值改变或许会高达±0.25%。假如R1和R2的温度系数的改变方向相反,那么输出电压的差错可高达两倍(或±0.5%)。
传统薄膜分压器的两个电阻元件之间具有±5×10-6/℃的TCR盯梢。相同,由于薄膜电阻元件在单片衬底上是以完全相同的办法堆积和处理的,所以它们的改变与温度的改变趋势相同。此外,相同,由于两个电阻元件的比值对输出电压很重要,所以每个电阻元件的肯定温度系数与分压器的精度无关。经过购买TCR盯梢标准为±5×10-6/℃的薄膜分压器,由温度效应在100℃改变规模内引进的输出电压差错可以从±0.5%下降到±0.05%;改进10倍。
表1汇总了这两种办法。运用0.1%的分立电阻规划分压器时,由容差和TCR引进的最大输出差错是0.7%。运用高精度薄膜电阻时的最大输出差错是±0.15%——功能方面超越4倍的改进。
进一步的研讨标明,预期的输出电压会遭到分压器中的电阻的比值及其固有容差和温度系数的影响。
经过挑选单片衬底上的高精度薄膜分压器,规划人员可以保证分压器中的电阻元件具有十分类似的电气特性,并在温度和时刻改变时完成很好的盯梢。在共用衬底上的资料和处理进程的类似性保证了分压器可以在所有比值和环境下更为安稳,且功能更好。