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計量論壇

標題: 電阻-橫向評測 [打印本頁]

作者: 飄八零    時間: 2009-10-3 11:27
標題: 電阻-橫向評測
作者:lymex
一個好的精密電阻,必須具備老化小、溫飄小、偏差小的特點,同時最好具備可靠性高、功率余量大溫升小、噪音低、串聯電感分布電容小、電壓系數小、焊接、振動及拉伸不容易變化等。
當然,與基準相關的最重要的參數,是老化,其次是溫度系數。因此,以下這個排名最重要的根據就是老化,其次是溫度系數。至于電阻上標的是1%、0.1%、還是0.01%,這個是偏差而已,并不直接代表“精密”程度。

“老化”是什么?老化就是長期穩定性,也就是在常溫常壓下,放在貨架子上,經過比較長的時間(比如1年),電阻的變化。老化因此也常用每年變化多少個ppm來表示。老化因此是一個不可逆的過程,就像人衰老一樣,再也回復不到原來的了。

“溫飄”又是什么?溫飄就是電阻的阻值隨溫度而變化。由于一般的電阻溫飄不大,因此常用每度變化多少個ppm來表示,這就是溫度系數。假如一個電阻的溫度系數是+100ppm/℃,就是溫度每升高1度,電阻增大0.01%。同樣,負溫度系數表示電阻的阻值隨溫度的升高而減少。說溫度系數的時候有的時候省略后面的/℃,例如某電阻的溫度系數是8ppm,意思就是8ppm/℃。

國內市場上精密電阻其實很多,但魚龍混雜,如何分辨出那些電阻是優秀電阻因此值得考慮呢?經過自己的大量購買、測試,得到了一些結果,今天以實物圖片方式進行展示、排名。當然,以下排名,純屬個人意見,偏見遺漏難免,同一類電阻,因生產時代不同、廠家不同也可能有很大差異。另外,本排名不代表任何組織或利益集團,也不對由此而引起的后果負任何責任。

第十名:普通金屬膜
以前紅袍為多,現在一般為色環。精度一般1%-5%,溫度系數50ppm附近,老化都不給出,大部分能在0.1%每年之內。
這樣的電阻由于廠家眾多,成本很低,被廣泛使用。購買時,注意挑選大廠的,千萬不要用可靠性不高的或者是碳膜的。
其實,以前1%算精密電阻了,現在可以不算了。但為了比較,還是列了出來。

第九名:高精度金屬膜
國產型號RJJ,第一個J代表金屬膜,第二個J代表精密的意思。以前這樣的電阻大多是紅色的,而且體積較大(1W或2W),所以才稱之為大紅袍,精度可達0.1%。以下電阻,80代表生產年代(1980年),而0.1代表精度(0.1%)。

現在國產的RJJ,多為體積比較小的,也為0.1%,溫度系數大約20ppm之內。這樣的電阻稱呼為紅袍就可以了,因為體積一點也不大。
1M是這種RJJ能做的最大阻值

標識為1k  B,其中B代表0.1%

國外品牌的我這里有Vitrohm,個人比較喜歡,也是0.1%。溫度系數實際為15ppm左右(最后黃圈代表<25ppm)。老化參數未知,但一般能在100ppm/a之內。

當然,最好的金屬膜也許是這種Vishay ptf65了,密封材料很厚、很硬,外皮光滑晶亮,防潮性能好,價格也比較貴(約8元/只)
體積小一些的是ptf56,與常見的“藍亮”電阻外形類似,但價格和性能都差了好幾倍。ptf56有0.01%的。

還有一種老國產的RJJ,居然是金封的!見于老的國產MF18萬用表中。

1968年的MF18,chnepal的表/圖

第八名:非密封線繞
國產很老的RXJ繞是用電阻絲在瓷骨架上繞制的,體積較大,后來為繞在電木片骨架上的小型。
非密封的線繞,電阻絲直接暴露在空氣中,盡管生產成本低,但容易受氣候影響。在國產的早期儀器和萬用表中常見。

以下電阻,也屬于非密封線繞。外圈是紙,起標識、美觀作用,不密封。這樣的電阻常見于老式儀器中

這里要補充一點,有關線繞電阻線,大多是用精密錳銅漆包線。錳銅線的電阻溫度系數很小,電阻率比較高,是比較理想的材料。以前有用康銅的,但康銅的熱電動勢很大,不適合用在精密的場合。現在還有一種叫做新康銅的,成本低、但也不很適合精密場合。

在很小阻值的情況下,有人提到是否可以用銅絲、漆包線、電線來替代?結論是不可以的,因為銅的電阻溫度系數非常大,達到4200ppm/C!因此銅電阻常用來測溫或補償。事實上,純金屬的電阻溫度系數都非常大,只有幾款電阻合金溫度系數才小,同時電阻率大,才適合做線繞電阻。


第七名:小型密封線繞
小型密封線繞常見用薄鋁外殼,兩端用環氧密封。國內的常見的型號為RXJX(老型號)和RX71(新),也有RX12立式的。電阻小,勢必在相同阻值下要采用細線,這樣耐受功率和特性都會受到一定的影響,但線繞畢竟是線繞,要強于金屬膜,更因為體積小,因此用途廣泛。
偏差一般是0.05%到0.5%。

即便都是RX71,體積也可能相差很大。RJ71有1W、0.5W、0.25W和0.125W之分。

這種立式的,占地面積小,適合較高密度封裝

第六名:環氧封裝線繞
環氧封裝線繞,圓柱外殼和端部一般采用玻璃絲環氧材料制作,再采用環氧膠進行密封。國內常見RX11(老型號)和RX70(新)精密電阻,功率有0.25W(常見)、0.5W(較常見)、1W(偶見)、2W、3W。這是國產最好的量產電阻了,最高能到0.01%(定做的可以到0.005%),老化沒有指標但一般能在25ppm/a典型值,溫度系數好的可以<15ppm/C。主要用途是各種高精密儀器。盡管上面那種立式的也是環氧封裝的,但體積太小性能不如,因此沒放到這里。



RX9-20是高阻線繞電阻,有0.5W、1W、2W三種規格,新型號是RX-78。以下電阻能在10M上做到0.02%,也是相當不容易了。但由于高阻的線非常細,要繞很多圈,因此生產成本高、廢品率高,大部分廠家不愿意伺候。


第五名:低溫飄環氧封線繞
常見有Fluke、MC和HP的,溫度系數一般<5ppm/C,大部分是1-3ppm/C,老化也不大,大約<25ppm/a。這樣的電阻必須用Evanohm線材才能做到低溫飄,經常能在國外的高精度的儀器中見到。
國內電阻盡管也有標1ppm附近的,但由于采用錳銅,曲線彎曲大,不能保證寬溫度范圍下的溫度系數。因此這個指標虛的成分很大。
比如錳銅的Beta溫度系數一律是-0.6ppm/C2,也就是說,當20度時溫度系數為0,那么21度時即為-0.6ppm/C,而22度就為-1.2ppm了。因此,標稱<1ppm/C的只能在很窄的溫度范圍才有效。
Fluke的這樣的電阻,溫度系數都是后來測試然后標在外殼上,N1就是-1ppm/C,P1.5就是+1.5ppm/C

英國MC是老牌高精密電阻的品牌,常見于老式高精度萬用表和精密儀器中,后改為VM品牌。這類電阻,盡管沒標溫度系數,但實測也是非常小,類似Fluke的:



HP和是老牌電阻生產廠,很久之前(60年代)就采用Evanohm線材。這幾個紅塑電阻,有40年了,仍然不超差,而且溫度系數也非常小:
這4個HP老電阻實測溫度系數為+1.2、+0.7、+0.8和-0.1ppm/C





第四名:塑封金屬箔
金屬箔也就是塊電阻,多以方型塊的方式出現因此得名,是新一代的優于線繞的電阻,代表廠家為威世(Vishay)。
溫度系數一般都在5ppm/C以下,老化保證<25ppm。
由于是采用Evanohm金屬箔、因此性能優異、噪音也非常低。用類似IC制作的光刻工藝和良好的封裝技術,使得分布電容、串聯電感等參數都很理想,其它特性也非常優秀。
國產的型號為RJ711,體積稍大,性能稍遜。

Vishay金屬箔電阻內部結構

第三名:金封線繞
與低溫飄環氧封線繞類似,但采用金屬+玻璃+可伐密封,這樣就完全杜絕了外界潮濕和氧化的影響,老化保證<10ppm。這樣的電阻曾經一度統治了高精度儀器,能在Fluke計量儀器里和7位半、8位半萬用表里經常看到。
另外,金封線繞由于成本高,一律都是低溫飄的,<5ppm/C。
金封線繞最顯著的特征,一個是外殼是金屬,絕緣是玻璃/陶瓷,另一個是引線處都有膨脹的焊接點。這是因為,引線是從預埋的可伐合金管里穿出來后焊接密封的。

同是Fluke金封,體積可能相差很大

MC、VM、HP、AdvTr、JRL的金封



當然,在所有這些金封中,我最喜歡的是從Fluke 752A里面拆出來的120k,每一個電阻有自己的編號,溫度系數非常小(<1ppm/C),老化很難觀察出來。我用這些電阻做了10k、100k和1M標準電阻。



其實,也有國產的金封線繞,老化應該不錯,能在高等級的電橋和電位差計里面見到。但是,也還是因為采用錳銅的原因,使得溫度系數不好。


第二名:金封金屬箔
金屬箔電阻本身性能良好,再加上金封,不僅能把溫漂做到1ppm/C之內,更能保證年老化<5ppm/a,這與很多標準電阻都可以媲美了。



這是一個大家族,Vishay自己就有很多種,一般均以VH開頭。例如這種VHP3,老化性能也是<5ppm/a



金封 金屬箔也有不少別的廠家,比如美國的RCD公司,日本的AE、TDK,還有原法國的SFERNICE(現歸Vishay)的RCHK系列。
TDK的金封金屬箔,比Vishay的大



日本Alpha Electronics(簡稱AE)的



第一名:高穩金封金屬箔
這是威世最近幾年的新成果,比如典型的VHP202Z,能把溫漂做到0.1ppm/C之內,同時保證10年老化2ppm,即便加速折算下來,第一的老化也不超過0.7ppm,堪稱理想電阻。這樣的指標,目前只有Vishay一家能做到。

VHP202Z內部



當然,也有介于二者之間的,比如老一些的VHP101,老化指標保證10年2ppm,但溫度系數稍微遜色一些



再比如這種VHA518,根據最新的數據表,老化性能也是10年2ppm


總表







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