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小值电阻 Small Resistance Measurement

时间:2012-10-09  来源:38hot  作者:lymex


那么,把I2引线延长,直到A点的部分,就串联了一个铜电阻,温度系数为正。适当选择长度,主电阻与铜电阻串联后,从A点引出的电压信号就是正温度系数的了。而已知P2点引出的电压为负温度系数,因此,采用两个适当的电阻R2和R4对这两个点进行分压,则必有一个阻值,使得分压点的温度系数为零,引出P2'即可。

但是,以上方法要引入3个电阻,比较复杂。经实际测试,电流端内部引线存在电阻R3,也是铜的,对于R01的阻值此电阻大约为1.2mR,使得I2引出点的温度系数本身就是正的了,因此可以去掉串联铜阻,直接把两个分压电阻做到引线上:


事实上,电压端的内部也存在一个引线电阻R1,大约为7mR,因此可以直接加以利用,外部只接入一个电阻即可,即分压电阻实际上是由R1和R2来完成的:


实际上,也完全可以这样去想:P2的输出为负温度系数,但I2的输出为正温度系数,那么用一个电阻接到这连个端子上,就可以使得原本负的系数向正向靠拢,最后得到零温漂。

当然,实际做下来,所需要的电阻阻值比计算值要小不少,这个电阻本来具备-4.8ppm/C的温漂,最后的结果是只接了一个16mm长度(阻值约120mR)的电阻丝(从10欧电阻上拆下),使得温漂达到了+0.3ppm/C,取得了不错的补偿效果。

最后,给出lilith做的电阻假设进行补偿的方法。
其中橙色的就是一段补偿用的电阻丝,而由于补偿后,可能造成原来电阻偏大,因此需要在电流端并联一个较大的电阻把阻值调节回来。


测试对象和测试结果

测试条件:主要是温度要控制一下,或者监视。
测试内容:除了电阻阻值外,主要就是温度系数了。
测试设备:高稳定电流源,电压表,加温设备

自己要测试的电阻照片
这是我自己小电阻(<=1Ω)的大约60%。

测试是以Thomas 1Ω为起点开始对比传递的,因为这1Ω代表了最高精度、最少老化的原始基准
也由于小电阻中1:1对比是最容易的,所以首先对比的是7只1Ω的,然后是1欧向0.1Ω的传递、0.1欧向0.01Ω的传递等等。

阻值
对于标准电阻,当然是阻值越接近标称值就越好。但对于分流器,要求就不那么高。

老化
测量老化很难,需要很长时间。唯一能走的捷径,就是电阻在出厂的时候(或者在中间校准的时候)给出了具体数值(和校准时间)。这样,当时隔数年,电阻有了变化后再来测试,就能够推算出其老化来。

温度系数
温度系数相对来讲比较好测试,只需要在常规的测试条件下增加一个恒温箱。大电流恒流源

以上讲的几种测试小电阻的办法,大多是用小电流,靠精密测试其较小的电压来得到阻值。这样的做法避免了大电流、减少了发热、对测试设备也要求较低,有他的优势。但是,往往很多大电流设备例如分流器,要其必须在额定电流下测试,或则在额定电流的一个较大的范围内变动(即测试状态等于工作状态),因此必须利用大电流源了。

大电流恒流源的产生,往往又要用到高精密小阻值电阻,这样DIY的话就有了问题:到底是先做大电流源?还是先选小阻值电阻?

解决的办法就是逐级进行:先DIY 100mA的恒流源,测试好0.1欧到1欧之间的小电阻作为1A恒流源的采样电阻,DIY 1A恒流源,然后再用1A恒流源测试0.01欧的电阻,做10A恒流源,依次类推。

到底多大的电流选择多大的电阻,主要取决于小信号放大的不理想(热电动势、噪音)和电阻的自热温漂。
检流电阻太大,则功率就大。电阻不可避免有温度系数,越小的电阻往往温度系数越大,发热后漂移就很大了。
检流电阻太小,那么电压就小,必须放大,但放大器会有近微伏级别的偏差,因此0.1V的压降影响就近10ppm了,而且热电动势做不好也是微伏级别的,尤其是大功率电阻的发热加重热电动势的产生。
解决的办法,除了选择好的材料和工艺外,再就是加大电阻的体积、减少热阻,这其实就是增大成本。因此,选择大电流采样电阻,就是热电、功率、成本的一个权衡。

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