一個(gè)好的精密電阻,必須具備老化小、溫飄小、偏差小的特點(diǎn),同時(shí)最好具備可靠性高、功率余量大溫升小、噪音低、串聯(lián)電感分布電容小、電壓系數(shù)小、焊接、振動(dòng)及拉伸不容易變化等。
當(dāng)然,與基準(zhǔn)相關(guān)的最重要的參數(shù),是老化,其次是溫度系數(shù)。因此,以下這個(gè)排名最重要的根據(jù)就是老化,其次是溫度系數(shù)。至于電阻上標(biāo)的是1%、0.1%、還是0.01%,這個(gè)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(wěn)定性,也就是在常溫常壓下,放在貨架子上,經(jīng)過比較長的時(shí)間(比如1年),電阻的變化。老化因此也常用每年變化多少個(gè)ppm來表示。老化因此是一個(gè)不可逆的過程,就像人衰老一樣,再也回復(fù)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(gè)ppm來表示,這就是溫度系數(shù)。假如一個(gè)電阻的溫度系數(shù)是+100ppm/℃,就是溫度每升高1度,電阻增大0.01%。同樣,負(fù)溫度系數(shù)表示電阻的阻值隨溫度的升高而減少。說溫度系數(shù)的時(shí)候有的時(shí)候省略后面的/℃,例如某電阻的溫度系數(shù)是8ppm,意思就是8ppm/℃。
國內(nèi)市場上精密電阻其實(shí)很多,但魚龍混雜,如何分辨出那些電阻是優(yōu)秀電阻因此值得考慮呢?經(jīng)過自己的大量購買、測試,得到了一些結(jié)果,今天以實(shí)物圖片方式進(jìn)行展示、排名。當(dāng)然,以下排名,純屬個(gè)人意見,偏見遺漏難免,同一類電阻,因生產(chǎn)時(shí)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(tuán),也不對(duì)由此而引起的后果負(fù)任何責(zé)任。
第十名:普通金屬膜
以前紅袍為多,現(xiàn)在一般為色環(huán)。精度一般1%-5%,溫度系數(shù)50ppm附近,老化都不給出,大部分能在0.1%每年之內(nèi)。
這樣的電阻由于廠家眾多,成本很低,被廣泛使用。購買時(shí),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(shí),以前1%算精密電阻了,現(xiàn)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(chǎn)型號(hào)RJJ,第一個(gè)J代表金屬膜,第二個(gè)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(dá)0.1%。以下電阻,80代表生產(chǎn)年代(1980年),而0.1代表精度(0.1%)。
現(xiàn)在國產(chǎn)的RJJ,多為體積比較小的,也為0.1%,溫度系數(shù)大約20ppm之內(nèi)。這樣的電阻稱呼為紅袍就可以了,因?yàn)轶w積一點(diǎn)也不大。
1M是這種RJJ能做的最大阻值
標(biāo)識(shí)為1k? B,其中B代表0.1%
國外品牌的我這里有Vitrohm,個(gè)人比較喜歡,也是0.1%。溫度系數(shù)實(shí)際為15ppm左右(最后黃圈代表<25ppm)。老化參數(shù)未知,但一般能在100ppm/a之內(nèi)。
當(dāng)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(jià)格也比較貴(約8元/只)
體積小一些的是ptf56,與常見的“藍(lán)亮”電阻外形類似,但價(jià)格和性能都差了好幾倍。ptf56有0.01%的。
還有一種老國產(chǎn)的RJJ,居然是金封的!見于老的國產(chǎn)MF18萬用表中。
1968年的MF18,chnepal的表/圖
第八名:非密封線繞
國產(chǎn)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(chǎn)成本低,但容易受氣候影響。在國產(chǎn)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(biāo)識(shí)、美觀作用,不密封。這樣的電阻常見于老式儀器中
這里要補(bǔ)充一點(diǎn),有關(guān)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(shù)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(dòng)勢很大,不適合用在精密的場合?,F(xiàn)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(jié)論是不可以的,因?yàn)殂~的電阻溫度系數(shù)非常大,達(dá)到4200ppm/C!因此銅電阻常用來測溫或補(bǔ)償。事實(shí)上,純金屬的電阻溫度系數(shù)都非常大,只有幾款電阻合金溫度系數(shù)才小,同時(shí)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(huán)氧密封。國內(nèi)的常見的型號(hào)為RXJX(老型號(hào))和RX71(新),也有RX12立式的。電阻小,勢必在相同阻值下要采用細(xì)線,這樣耐受功率和特性都會(huì)受到一定的影響,但線繞畢竟是線繞,要強(qiáng)于金屬膜,更因?yàn)轶w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(huán)氧封裝線繞
環(huán)氧封裝線繞,圓柱外殼和端部一般采用玻璃絲環(huán)氧材料制作,再采用環(huán)氧膠進(jìn)行密封。國內(nèi)常見RX11(老型號(hào))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(chǎn)最好的量產(chǎn)電阻了,最高能到0.01%(定做的可以到0.005%),老化沒有指標(biāo)但一般能在25ppm/a典型值,溫度系數(shù)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(huán)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(guī)格,新型號(hào)是RX-78。以下電阻能在10M上做到0.02%,也是相當(dāng)不容易了。但由于高阻的線非常細(xì),要繞很多圈,因此生產(chǎn)成本高、廢品率高,大部分廠家不愿意伺候。
第五名:低溫飄環(huán)氧封線繞
常見有Fluke、MC和HP的,溫度系數(shù)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(jīng)常能在國外的高精度的儀器中見到。
國內(nèi)電阻盡管也有標(biāo)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(shù)。因此這個(gè)指標(biāo)虛的成分很大。
比如錳銅的Beta溫度系數(shù)一律是-0.6ppm/C2,也就是說,當(dāng)20度時(shí)溫度系數(shù)為0,那么21度時(shí)即為-0.6ppm/C,而22度就為-1.2ppm了。因此,標(biāo)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(shù)都是后來測試然后標(biāo)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(biāo)溫度系數(shù),但實(shí)測也是非常小,類似Fluke的:
HP和是老牌電阻生產(chǎn)廠,很久之前(60年代)就采用Evanohm線材。這幾個(gè)紅塑電阻,有40年了,仍然不超差,而且溫度系數(shù)也非常小:
這4個(gè)HP老電阻實(shí)測溫度系數(shù)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(xiàn)因此得名,是新一代的優(yōu)于線繞的電阻,代表廠家為威世(Vishay)。
溫度系數(shù)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(yōu)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(shù),使得分布電容、串聯(lián)電感等參數(shù)都很理想,其它特性也非常優(yōu)秀。
國產(chǎn)的型號(hào)為RJ711,體積稍大,性能稍遜。
Vishay金屬箔電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)
第三名:金封線繞
與低溫飄環(huán)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(jīng)一度統(tǒng)治了高精度儀器,能在Fluke計(jì)量儀器里和7位半、8位半萬用表里經(jīng)??吹?。
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(gè)是外殼是金屬,絕緣是玻璃/陶瓷,另一個(gè)是引線處都有膨脹的焊接點(diǎn)。這是因?yàn)?,引線是從預(yù)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(dāng)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(gè)電阻有自己的編號(hào),溫度系數(shù)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(biāo)準(zhǔn)電阻。
其實(shí),也有國產(chǎn)的金封線繞,老化應(yīng)該不錯(cuò),能在高等級(jí)的電橋和電位差計(jì)里面見到。但是,也還是因?yàn)椴捎缅i銅的原因,使得溫度系數(shù)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(nèi),更能保證年老化<5ppm/a,這與很多標(biāo)準(zhǔn)電阻都可以媲美了。
這是一個(gè)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(xiàn)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(wěn)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(nèi),同時(shí)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(biāo),目前只有Vishay一家能做到。
VHP202Z內(nèi)部
當(dāng)然,也有介于二者之間的,比如老一些的VHP101,老化指標(biāo)保證10年2ppm,但溫度系數(shù)稍微遜色一些
再比如這種VHA518,根據(jù)最新的數(shù)據(jù)表,老化性能也是10年2ppm