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标准电阻与精密电阻两者的精细度调节

hcrt 2016-7-8 10:06


  标准电阻、精密分压、7V转10V电路,参与的电阻都需要非常精确的阻值,例如10.0000k,然而,手边的精密电阻尽管其它特性不错(稳定性、温漂),但阻值并非很精确(有容差),这就需要调节/调整。

  不过主电阻是不能动的,人家都是密封的,一动就会严重影响性能。所以,调整/调节需要外加电路。外加调节,可调电阻可以使用也可以不使用,下面我们来看看。

  一、可调电阻调节电路

  用可调电阻当然非常方便,但有触点,会发生接触问题,而且可调电阻的性能也不如固定电阻,因此主要用在非关键地点或老式设备上。

  1、可调电阻直接串联

  这种最简单,主电阻直接串联一个微调即可。

  我最早有19999欧的Fluke绿皮电阻,就是需要再串联一个2欧可调,调节范围就是19999欧到20001欧,或者说可以适合主电阻在正负1欧内变化的,都可以调整到正好20000欧。

  例子:Fluke 887A,主电阻为4999.1欧,微调2欧,可以精确的调节到5000欧。这样小阻值的微调Fluke是用线绕微调来实现的,体积较大,价格较高,可靠性也很一般。


  2、常规可调调节

  在增加两个电阻,就可以取得非常好的调节性能,同时对外围器件尤其对可调电阻的要求会大大降低。

  增加的串联电阻使得对微调的依赖性大大降低,降低调节范围的同时也增加了调节的精细程度。

  可调电阻上的串联电阻有助于减少调节的非线性,否则调节到0附近会让电阻变化太快。

  举例:eis RS925D,这是一个超精密4线电阻箱,用在eis 242D电阻桥上:


  举例:Fluke 720A,0.1ppm的KVD,主电阻是10k的:


  举例:IET SRX-10k标准电阻:


  10k调节:


  主电阻Rm是串联电阻R1的大约2000倍,因此R1的影响也弱化了2000倍,用普通线绕电阻就行,可以DIY,用0.2mm的锰铜线35cm长就可以。

  可调及其串联电阻都是100欧的,其影响更是弱化了80000倍,也就是只有12.5ppm,调节范围也是12.5ppm

  主电阻需要比标称值小0.05%,即9995欧。这个在订做或购买时就应提出。其偏差应在0.02%或更小。

  其实偏差大一些也没关系,可以通过R1的来一次性调整,反正R1也要现做或找其它电阻进行串并联。

  3、并联可调调节主要用在主电阻是小阻值的情况下,可调先串联一个电阻后直接与主电阻并联。主电阻在制作的过程中要稍微偏大一点给调节留出余量:


  二、无可调电阻的调整电路

  可调电阻由于存在接触变化,因此在计量上尽量避免。无可调电阻的调整电路一般有下面几个办法:

  1、量体裁衣的小电阻

  主电阻在设置制作时要尽量接近标称值,但不要达到标称值,留个空间用于串联调整。

  比如主电阻做成后经测量为9999.81欧,这就需要一个0.19欧的附加阻力与之串联,才能达到正好1K。

  这个附加电阻尽管弱化了很多,但一般也要用线绕的,由于阻值小因此电阻线也可以相对比较粗,性能也会很好,弱化倍数大意味着温漂、年老化之类都不会对最终电阻引起可观查到的影响。

  举例:esi SR104,这是有史以来最好的10k标准电阻了(没有之一)。


  2、配对

  配对就是找两个标称阻值一样但偏差相反的电阻,进行串联或并联,就可以互相抵消偏差而达到标称值。

  例如一个4999.3欧,另一个5000.7欧,串联起来正好就是10k。

  再比如19998欧与20002欧并联,阻值就是9999.9999欧,其实这就是10k了,误差仅0.01ppm可以忽略。

  此种方法需要有大量的电阻可供选择,才能配出很多对来。

  当然,配对的另一个原因是抵消温漂。

  举例:Fluke 5450A标准多值电阻,里面大部分电阻都是成对的。


  3、统计法

  统计法的意思就是采用大量同值电阻进行串联、并联或混连,权重要相同(即每个电阻电压相同)。

  统计电阻显然的意义,是通过并联法降低阻值(因为小阻值电阻不好做)、通过串联法提升阻值(因为高值电阻也不容易做好),同时也提升整体功率和有效电阻体质量,其实统计法也同时提升了调整的可操作性。

  举例:Fluke 742A-1欧标准电阻:


  用了20只20.01欧的金封做并联取得1.005欧,然后在并联一个大约2K的小金封来取得正好1欧,这个2k电阻当然也要进行选择甚至订做,但由于阻值适中、弱化系数2000倍因此做起来比较容易。

  再如 Fluke 742A-10k:


  用了4只39.992k金封并联,但其中一个并联之前串联了个约32欧的调整线绕电阻。

  再一例是 Fluke 752A分压器:


  里面有一块板用了9只120k和1只119.8k金封串联,然后再串联一个大约200欧的小值线绕电阻,达到调节目的。由于弱化了6000倍(1200/0.2),因此这个电阻都用了非密封的,也不会影响性能。

  4、二进制

  二进制数例如0.110100110101...,可能比较长,但可以表示任何小数都可到很高的精度。在二进制调节的时候,有一些事先做好的阻值相差2倍关系的一系列电阻,已经被焊接在电路板上等待切断跳线,或者手工的根据测量值逐个焊(或不焊)上去。

  比如偏差28.2ppm,你可以焊上去一个20ppm使得偏差8.2ppm,不焊10ppm、焊5ppm这样误差就是3.2ppm,再焊2.5ppm误差就减少到0.7ppm,以此类推就可以达到所需调整量。

  举例:Fluke 732A电压基准:


  Fluke 732B电压基准:


  这里用了二进制开关,而不是切断-焊接的方法,来实现可以反复调节的目的。当然,开关的接触电阻会变化,甚至可能产生故障,Fluke用增大调节电阻的方法来减少这种影响。

  其实,金属箔电阻在生产的时候,也是预留了这种调节位,通过切断部分回路的办法来以二进制的方式进行调节。

  要注意的是二进制调节电阻也会有误差,如果死板的按照阻值加倍的方法可能造成调节死点。解决的办法不是加倍而是每次增大90%(即相邻电阻为1.9倍关系),这样完全可以允许5%的误差。

  具体说就是:调节电阻不是10k、20k、40k、80k、160k、320k这样,而是10k、19k、36k、68k、129k、245k这种。

  5、用砂轮磨

  以下图片是esi SR1010-1k电阻转移标准上拆下来的1k非密封线绕电阻,这么细的线也来磨,我表示沉默。


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引用 libing010 2016-7-18 08:55
这么精密
引用 bvtc 2016-7-16 21:19
好专业
引用 ehoohsu 2016-7-11 08:48
好难看
引用 1271092608 2016-7-10 10:18
老太太的裹脚布
引用 a5541155 2016-7-9 13:33
==
引用 746567510 2016-7-9 00:59
用不着这么精密吧..
引用 沈元 2016-7-8 20:47
好专业  
引用 linyufei 2016-7-8 19:41
你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你你

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