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电阻的横向评测

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一个好的精密精密电阻,必须具备老化小、温飘小、偏差小的特点,同时最好具备可靠性高、功率余量大温升小、噪音低、串联电感分布电容小、电压系数小、焊接、振动及拉伸不容易变化等。

当然,与基准相关的最重要的参数,是老化,其次是温度系数。因此,以下这个排名最重要的根据就是老化,其次是温度系数。至于精密电阻上标的是1%、0.1%、还是0.01%,这个是偏差而已,并不直接代表“精密”程度。

“老化”是什么?老化就是长期稳定性,也就是在常温常压下,放在货架子上,经过比较长的时间(比如1年),精密电阻的变化。老化因此也常用每年变化多少个ppm来表示。老化因此是一个不可逆的过程,就像人衰老一样,再也回复不到原来的了。

“温飘”又是什么?温飘就是精密电阻的阻值随温度而变化。由于一般的精密电阻温飘不大,因此常用每度变化多少个ppm来表示,这就是温度系数。假如一个精密电阻的温度系数是+100ppm/℃,就是温度每升高1度,精密电阻增大0.01%。同样,负温度系数表示精密电阻的阻值随温度的升高而减少。说温度系数的时候有的时候省略后面的/℃,例如某精密电阻的温度系数是8ppm,意思就是8ppm/℃。

国内市场上精密精密电阻其实很多,但鱼龙混杂,如何分辨出那些精密电阻是优秀精密电阻因此值得考虑呢?经过自己的大量购买、测试,得到了一些结果,今天以实物图片方式进行展示、排名。当然,以下排名,纯属个人意见,偏见遗漏难免,同一类精密电阻,因生产时代不同、厂家不同也可能有很大差异。另外,本排名不代表任何组织或利益集团,也不对由此而引起的后果负任何责任。

第十名:普通金属膜

以前红袍为多,现在一般为色环。精度一般1%-5%,温度系数50ppm附近,老化都不给出,大部分能在0.1%每年之内。

这样的精密电阻由于厂家众多,成本很低,被广泛使用。购买时,注意挑选大厂的,千万不要用可靠性不高的或者是碳膜的。

其实,以前1%算精密精密电阻了,现在可以不算了。但为了比较,还是列了出来。

第九名:高精度金属膜

国产型号RJJ,第一个J代表金属膜,第二个J代表精密的意思。以前这样的精密电阻大多是红色的,而且体积较大(1W或2W),所以才称之为大红袍,精度可达0.1%。以下精密电阻,80代表生产年代(1980年),而0.1代表精度(0.1%)。

现在国产的RJJ,多为体积比较小的,也为0.1%,温度系数大约20ppm之内。这样的精密电阻称呼为红袍就可以了,因为体积一点也不大。

1M是这种RJJ能做的最大阻值

标识为1k B,其中B代表0.1%

国外品牌的我这里有Vitrohm,个人比较喜欢,也是0.1%。温度系数实际为15ppm左右(最后黄圈代表<25ppm)。老化参数未知,但一般能在100ppm/a之内。

当然,最好的金属膜也许是这种Vishay ptf65了,密封材料很厚、很硬,外皮光滑晶亮,防潮性能好,价格也比较贵(约8元/只)

体积小一些的是ptf56,与常见的“蓝亮”精密电阻外形类似,但价格和性能都差了好几倍。ptf56有0.01%的。

还有一种老国产的RJJ,居然是金封的!见于老的国产MF18万用表中。

1968年的MF18,chnepal的表/图

第八名:非密封线绕

国产很老的RXJ绕是用精密电阻丝在瓷骨架上绕制的,体积较大,后来为绕在电木片骨架上的小型。

非密封的线绕,精密电阻丝直接暴露在空气中,尽管生产成本低,但容易受气候影响。在国产的早期仪器和万用表中常见。

以下精密电阻,也属于非密封线绕。外圈是纸,起标识、美观作用,不密封。这样的精密电阻常见于老式仪器中

这里要补充一点,有关线绕精密电阻线,大多是用精密锰铜漆包线。锰铜线的精密电阻温度系数很小,精密电阻率比较高,是比较理想的材料。以前有用康铜的,但康铜的热电动势很大,不适合用在精密的场合。现在还有一种叫做新康铜的,成本低、但也不很适合精密场合。

在很小阻值的情况下,有人提到是否可以用铜丝、漆包线、电线来替代?结论是不可以的,因为铜的精密电阻温度系数非常大,达到4200ppm/C!因此铜精密电阻常用来测温或补偿。事实上,纯金属的精密电阻温度系数都非常大,只有几款精密电阻合金温度系数才小,同时精密电阻率大,才适合做线绕精密电阻。

第七名:小型密封线绕

小型密封线绕常见用薄铝外壳,两端用环氧密封。国内的常见的型号为RXJX(老型号)和RX71(新),也有RX12立式的。精密电阻小,势必在相同阻值下要采用细线,这样耐受功率和特性都会受到一定的影响,但线绕毕竟是线绕,要强于金属膜,更因为体积小,因此用途广泛。

偏差一般是0.05%到0.5%。

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

这种立式的,占地面积小,适合较高密度封装

第六名:环氧封装线绕

环氧封装线绕,圆柱外壳和端部一般采用玻璃丝环氧材料制作,再采用环氧胶进行密封。国内常见RX11(老型号)和RX70(新)精密精密电阻,功率有0.25W(常见)、0.5W(较常见)、1W(偶见)、2W、3W。这是国产最好的量产精密电阻了,最高能到0.01%(定做的可以到0.005%),老化没有指标但一般能在25ppm/a典型值,温度系数好的可以<15ppm/C。主要用途是各种高精密仪器。尽管上面那种立式的也是环氧封装的,但体积太小性能不如,因此没放到这里。

RX9-20是高阻线绕精密电阻,有0.5W、1W、2W三种规格,新型号是RX-78。以下精密电阻能在10M上做到0.02%,也是相当不容易了。但由于高阻的线非常细,要绕很多圈,因此生产成本高、废品率高,大部分厂家不愿意伺候。

第五名:低温飘环氧封线绕

常见有Fluke、MC和HP的,温度系数一般<5ppm/C,大部分是1-3ppm/C,老化也不大,大约<25ppm/a。这样的精密电阻必须用Evanohm线材才能做到低温飘,经常能在国外的高精度的仪器中见到。

国内精密电阻尽管也有标1ppm附近的,但由于采用锰铜,曲线弯曲大,不能保证宽温度范围下的温度系数。因此这个指标虚的成分很大。

比如锰铜的Beta温度系数一律是-0.6ppm/C2,也就是说,当20度时温度系数为0,那么21度时即为-0.6ppm/C,而22度就为-1.2ppm了。因此,标称<1ppm/C的只能在很窄的温度范围才有效。

Fluke的这样的精密电阻,温度系数都是后来测试然后标在外壳上,N1就是-1ppm/C,P1.5就是+1.5ppm/C

英国MC是老牌高精密精密电阻的品牌,常见于老式高精度万用表和精密仪器中,后改为VM品牌。这类精密电阻,尽管没标温度系数,但实测也是非常小,类似Fluke的:

HP和是老牌精密电阻生产厂,很久之前(60年代)就采用Evanohm线材。这几个红塑精密电阻,有40年了,仍然不超差,而且温度系数也非常小:

这4个HP老精密电阻实测温度系数为+1.2、+0.7、+0.8和-0.1ppm/C

第四名:塑封金属箔

金属箔也就是块精密电阻,多以方型块的方式出现因此得名,是新一代的优于线绕的精密电阻,代表厂家为威世(Vishay)。

温度系数一般都在5ppm/C以下,老化保证<25ppm。

由于是采用Evanohm金属箔、因此性能优异、噪音也非常低。用类似IC制作的光刻工艺和良好的封装技术,使得分布电容、串联电感等参数都很理想,其它特性也非常优秀。

国产的型号为RJ711,体积稍大,性能稍逊。

Vishay金属箔精密电阻内部结构

第三名:金封线绕

与低温飘环氧封线绕类似,但采用金属+玻璃+可伐密封,这样就完全杜绝了外界潮湿和氧化的影响,老化保证<10ppm。这样的精密电阻曾经一度统治了高精度仪器,能在Fluke计量仪器里和7位半、8位半万用表里经常看到。

另外,金封线绕由于成本高,一律都是低温飘的,<5ppm/C。

金封线绕最显著的特征,一个是外壳是金属,绝缘是玻璃/陶瓷,另一个是引线处都有膨胀的焊接点。这是因为,引线是从预埋的可伐合金管里穿出来后焊接密封的。

同是Fluke金封,体积可能相差很大

MC、VM、HP、AdvTr、JRL的金封

当然,在所有这些金封中,我最喜欢的是从Fluke 752A里面拆出来的120k,每一个精密电阻有自己的编号,温度系数非常小(<1ppm/C),老化很难观察出来。我用这些精密电阻做了10k、100k和1M标准精密电阻。

其实,也有国产的金封线绕,老化应该不错,能在高等级的电桥和电位差计里面见到。但是,也还是因为采用锰铜的原因,使得温度系数不好。

第二名:金封金属箔

金属箔精密电阻本身性能良好,再加上金封,不仅能把温漂做到1ppm/C之内,更能保证年老化<5ppm/a,这与很多标准精密电阻都可以媲美了。

这是一个大家族,Vishay自己就有很多种,一般均以VH开头。例如这种VHP3,老化性能也是<5ppm/a

金封 金属箔也有不少别的厂家,比如美国的RCD公司,日本的AE、TDK,还有原法国的SFERNICE(现归Vishay)的RCHK系列。

TDK的金封金属箔,比Vishay的大

日本Alpha Electronics(简称AE)的

第一名:高稳金封金属箔

这是威世最近几年的新成果,比如典型的VHP202Z,能把温漂做到0.1ppm/C之内,同时保证10年老化2ppm,即便加速折算下来,第一的老化也不超过0.7ppm,堪称理想精密电阻。这样的指标,目前只有Vishay一家能做到。

VHP202Z内部

当然,也有介于二者之间的,比如老一些的VHP101,老化指标保证10年2ppm,但温度系数稍微逊色一些

再比如这种VHA518,根据最新的数据表,老化性能也是10年2ppm