[其他]提供改進電阻分壓器網(wǎng)絡阻值比穩(wěn)定性的裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86106269
• 申請日: 1986-09-20
• 公開（公告）號: CN86106269A
• 公開（公告）日: 1987-03-18
• 發(fā)明（設計）人: 羅伯特·W·哈蒙德
• 申請（專利權(quán)）人: 約翰-弗蘭克制造公司
• 主分類號: H03H7/24
• 分類號: H03H7/24;H03H7/54
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 肖春京,杜有文

一般地說本發(fā)明涉及薄膜和厚膜電阻網(wǎng)絡。具體地說，涉及改進電阻分壓器網(wǎng)絡阻值比的穩(wěn)定性。

高精度電子測量和試驗要求電阻分壓器網(wǎng)絡具有高的阻值比穩(wěn)定性。這就是說，當網(wǎng)絡受到諸如溫度和電壓變化等環(huán)境和工作的影響時，電阻阻值的比值應盡可能地保持穩(wěn)定。

以往，高精度儀器不得不在它們的分壓器網(wǎng)絡中采用非常昂貴的、大體積的線繞電阻，滿足低精度儀器使用要求的膜電阻網(wǎng)絡，除非經(jīng)過特別的挑選，一般都不具備所要求的阻值比穩(wěn)定性，而特別挑選會使電阻網(wǎng)絡變得很昂貴。此處所涉及到的阻值比穩(wěn)定性的量級是：對環(huán)境溫度變化來說，為每攝氏度百萬分之0.5（0.5ppm/℃）;而對1000伏的輸入電壓變化而言則為百萬分之2（2ppm）。

阻值比穩(wěn)定性受三個主要因素的影響：

1、構(gòu)成分壓器的諸電阻的電阻溫度系數(shù)（TCR）之差（即所謂的電阻溫度系數(shù)統(tǒng)調(diào)TCR????Tracking）;

2、諸電阻的電阻電壓系數(shù)（VCR）之差（即所謂的電阻電壓系數(shù)統(tǒng)調(diào)VCR????Tracking）;

3、諸電阻的溫差。

由于因素1的影響，TCR定義為：

TCR＝ (R₂－R₁)/(R₁（t₂-t₁))

其中：R₂和R₁分別是溫度t₂和t₁下，單個電阻的阻值。TCR可以是正值，也可以是負值。

構(gòu)成網(wǎng)絡的諸電阻的TCR的差異，即TCR統(tǒng)調(diào)，對阻值比穩(wěn)定性的影響最為顯著。在一個雙電阻網(wǎng)絡中，如果組成網(wǎng)絡的二個電阻的TCR相等的話，那么當環(huán)境溫度變化時，兩者的阻值比保持不變。如果二個電阻的TCR不同，這是常見的情況，由于TCR的影響，阻值比將隨環(huán)境溫度的變化而改變。TCR可正可負，這意味著隨著溫度的增加，電阻值可能增加，也可能減小。二個電阻的TCR差別越大，阻值比的變化也將越大，或者說，阻值比的穩(wěn)定性也就越差。

由于因素2的影響，VCR定義為：

VCR＝ (R₂-R₁)/(R₁(E₂-E₁))

其中：R₂和R₁分別是外加電壓為E₂和E₁時，單個電阻的阻值。

以淀積方法制做膜電阻的VCR始終是負的。對于設計良好，精心制做的薄膜電阻來說，VCR一般都很小。例如，方值為100到200歐姆的薄膜電阻，其典型的VCR落在每伏百萬分之0.001到0.01（0.001到0.01ppm/Volt）范圍內(nèi)。因此，加到電阻上的直流電壓增加1000伏（例如從100伏升高到1100伏）時，一個10兆歐的電阻，其歐姆值將減小百萬分之1到10（10到100歐姆）。

在電阻分壓器網(wǎng)絡的情況下，電壓的變化與電阻阻值成正比。所以，對分壓比大于10比1的分壓器而言，只有阻值較高電阻的VCR才起主要作用。

在時間方面，VCR對膜電阻絕對阻值的影響本質(zhì)上是瞬時的，TCR對膜電阻絕對阻值的影響則取決于電阻的熱時間常數(shù)，一般在一分鐘之內(nèi)就能達到90%的溫升。VCR和TCR對阻值的綜合效應稱做電阻功率系數(shù)或PCR，它是兩種阻值變化的代數(shù)和：一種是由VCR和外加電壓的增加所引起的電阻元件阻值的變化（始終是負的），另一種是由TCR和同一外加電壓的增加產(chǎn)生的自熱所引起的同一電阻元件阻值的變化（可能是正值，也可能是負值）。綜合效應（電阻功率系數(shù)（PCR））既可引起電阻值的增加，也可引起電阻值的減小，在極少數(shù)情況下，甚至維持阻值不變。

由于因素3的影響，兩個電阻的相對溫度取決于三個參數(shù)：

1、每個電阻單位面積耗散的功率;

2、兩個電阻之間的距離;

3、基片的熱導率。