Tengo una aplicación de nivel de frecuencia de kHz muy sensible en la que necesito dos resistencias combinadas de la misma resistencia mejor que 0.05%. Como tal vez por una magnitud (0.005%).
Básicamente, necesito unir dos resistencias para formar un puente diferencial para medir una resistencia específica. 50 kHz 180 grados señal → 75 ohm → Resistencia ← 75 ohm ← 50 kHz 0 grados señal
Aquí está el esquema:
Necesito que los 75 ohmios coincidan para que las señales a través de la resistencia de 10 ohmios sean de magnitud simétrica.
Puedo comprar dos resistencias de 0,05 % de 75 ohmios, pero, para obtener una tolerancia más baja que esa, ¿hay alguna manera de hacer un circuito que use una gran cantidad de resistencias de 0,05 % y luego promediarlas juntas para obtener un mejor rendimiento?
No.
Porque la noción de promediar un montón de valores de resistencia solo funciona si puede estar seguro de que el error en sus valores es aleatorio y tiene una distribución de media cero.
Por lo general, ninguno de estos es el caso. Primero, porque las resistencias ya han sido seleccionadas por su valor en la fábrica. Segundo, porque no hay garantía de que lo que salga de la fábrica ese día no esté sesgado en una dirección u otra. Por lo tanto, es posible que un día obtenga muchas resistencias que tengan el valor correcto, al día siguiente pueden estar todas , al día siguiente para que todos puedan ser
Debe diseñar su circuito para que se recorte o debe pagar las resistencias súper precisas. (Y tenga en cuenta que incluso el 0,05 % se está volviendo absurdamente preciso, y comenzará a ver todo tipo de efectos confusos debido a problemas térmicos y mecánicos. Bajar al 0,005 % empeorará las cosas).
Puede comprar redes de resistencias que tengan una característica de coincidencia superior en relación con la tolerancia. Sin embargo, 75 ohmios es bastante bajo para eso.
Vishay tiene sus excelentes resistencias de lámina de metal a granel en 75 ohmios con una tolerancia del 0,01 % y (igual de importante) una desviación de +/-2 ppm/°C.
Si está buscando un medio puente, puede recortar fácilmente el punto medio con una resistencia adicional que puede ser una parte barata del 0,1% y un potenciómetro cermet. Por ejemplo:
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Sin embargo, se mantendrá la deriva de 2 ppm/°C. Dos resistencias idénticas deberían seguir bastante bien si se mantienen muy cerca.
También habrá que tener cuidado con la inductancia a frecuencias tan altas y la precisión, 0,005% de 75 mide solo 3.75m . A 50 kHz eso representa alrededor de 12 nH, unos 10 o 15 mm de cable recto. Las resistencias bobinadas ordinarias son casi inútiles en esa situación. La penetración en el cobre es de ~0,3 mm a 50 kHz, por lo que el cable también tendrá más resistencia que en CC.
Francamente, la solución preferible para dividir un voltaje de CA cuando se requiere precisión es usar un transformador de relación . Puede obtener estabilidad en ppb, al menos un par de órdenes de magnitud mejor que las resistencias.
Se garantiza que una resistencia de 0,05 % no supere la tolerancia de su valor nominal.
Cuando conecta, por ejemplo, cuatro resistencias en una disposición en serie y en paralelo para obtener el mismo valor, no hay nada que impida que todas sean altas o bajas, por lo que esto no reducirá la desviación en el peor de los casos.
Sin embargo, si toma muchos conjuntos de cuatro resistencias, se esperaría que la dispersión de la desviación total fuera más estrecha que para las resistencias individuales. El problema es que no estás interesado en las estadísticas de muchos conjuntos, solo estás interesado en el conjunto que tienes frente a ti.
El beneficio de comprar resistencias de tolerancia estrecha es que a menudo obtiene un tempco (coeficiente de temperatura de resistencia) mucho más ajustado y una mejor estabilidad a largo plazo que la que se ofrece con resistencias del 1%. Los fabricantes se dan cuenta de que no tiene sentido vender una resistencia de tolerancia estrecha si no se mantiene así con el tiempo y los cambios de temperatura. Esto le permite recortarlos manualmente a un equilibrio muy cercano y tener una esperanza razonable de que permanecerán equilibrados.
Con resistencias de 75 Ω, puede obtener un ajuste del 0,01 % poniéndolas en paralelo con resistencias del orden de 1 MΩ. Estas resistencias de corte no tienen que ser de alta tolerancia o tempco. Hay formas de medir el equilibrio de las resistencias con un DMM que tiene baja resolución, por ejemplo, la sustitución en un puente de Wheatstone.
Puede llegar hasta el 0,01% por alrededor de $ 1 ~ $ 2 por resistencia con la serie de resistencias Stackpole RNCF.
Si necesita lograr un valor de resistencia absoluto, entonces promediar muchas resistencias no funcionará. Si solo necesita lograr una proporción, entonces sí, promediar muchas resistencias en una cuadrícula puede, en teoría, mejorar la tolerancia.
Pero el 0,005 % de 75 ohmios es 3,75 mili ohmios.
El problema es que incluso si pudiera obtener una resistencia de 0.005%, las huellas en su placa de circuito contribuirán con mucho más que 3.75 mOhms de error. El cobre estándar de 1 oz en una placa de circuito tiene una resistencia de 0,5 mOhms por cuadrado. Entonces, una traza de 10 mil de ancho por 100 mil de largo contribuirá con 5 mOhms de resistencia de cobre a su circuito. Todas las trazas, el cableado, las juntas de soldadura y las vías juntas pueden contribuir mucho más.
Incluso si tuvo en cuenta las resistencias traza mediante un diseño cuidadoso; el cobre tiene un coeficiente de temperatura muy alto (como 0,393 % por grado C), por lo que el valor de la resistencia variará mucho con la temperatura. Además, una vez que pasa corriente a través de su resistencia de 75 ohmios, su valor variará también con la temperatura (pero no tanto como el cobre).
Además, el grosor del cobre en un PWB también tiene mucha tolerancia.
Básicamente, su única opción es usar una resistencia cercana a los 75 ohmios (como 73.2) y luego usar un potenciómetro de ajuste pequeño (como 5 ohmios). Asegúrese de utilizar un potenciómetro de ajuste de varias vueltas para poder realizar ajustes precisos.
Para realizar los ajustes con el potenciómetro, es posible que deba agregar algunos puntos de prueba en el tablero para que pueda realizar una medición de resistencia de precisión. La ubicación de los puntos de prueba es crítica porque el valor cambiará según la cantidad de trazas por las que pasa la medición.
En segundo lugar, dado que el cobre de la placa, el potenciómetro de ajuste y la resistencia real se desviarán con la temperatura; es posible que deba mantener la placa en un entorno de temperatura controlada. Por lo general, esto se hace encerrando el circuito en una caja con un elemento calefactor para regular la temperatura. La medición del recorte y el ajuste del potenciómetro deben realizarse mientras la placa se encuentra a la temperatura regulada correcta.
Entonces, estás pensando que si pones diez resistencias de 750 ohmios en paralelo, la tolerancia resultante sería mejor. Esto solo sería cierto si tuviera un lote de resistencias que tuvieran una distribución gaussiana alrededor de la resistencia objetivo. Lo más probable es que este no sea el caso. Las tolerancias de fabricación a menudo harán que el promedio sea más alto o más bajo que el objetivo.
También debe considerar las variaciones de temperatura. La resistencia de tolerancia más estricta tendrá menos variación de temperatura.
Al principio, necesitaría saber cómo se lleva a cabo el proceso de fabricación. Las resistencias se producen en el mismo lote y luego se miden y clasifican. En cada bin se tiran según su tolerancia. Por ejemplo +/1 %, +/-0,5 %, +/-0,1 %,... En el intervalo de +/-1 % nunca encontrará un resistor que esté cerca del valor nominal, podría ser +0,5 % a +1% o -1% a -0.5%.
En cuanto a su pregunta, hay una distribución gaussiana:
Esto sería válido solo si todas las resistencias cayeran en el mismo contenedor, pero también si tiene a mano las resistencias del contenedor más preciso. Para todos los demás, esto no es válido porque ya faltan las tolerancias.
EDITAR:
Por ejemplo: Poniendo 10 resistencias en paralelo, desde un contenedor más preciso, dentro de ese lote, obtienes:
No.
Debería comenzar con resistencias de precisión y luego medirlas en un puente para asegurarse de tener un par coincidente.
Tenga en cuenta que las resistencias se miden antes de que se les asigne la tolerancia. Se garantiza que una resistencia del 20% tendrá al menos +/- 10% de descuento. Se garantiza que una resistencia del 10% tendrá al menos +/- 5% de descuento. Lo mismo ocurre con el 5 % y el 1 %, y todo el camino hasta la mejor resolución que vende la empresa.
¡Sí!
... pero puede volverse poco práctico hacerlo muchas veces. Según lo declarado por @timwescott, la noción de que los valores reales de la resistencia tienen una distribución de media cero dentro del rango de tolerancia es falsa. Sin embargo, puede comprar 100 resistencias y medirlas todas, seleccionar 2 (o más) con variaciones opuestas y usarlas para lograr la precisión deseada.
Puede lograr una tolerancia lo suficientemente alta en muchos circuitos comprando una gran cantidad de resistencias con un solo pedido y midiéndolas todas (agrupación).
Alternativamente, para evitar la medición, puede intentar lograr una distribución con una media más cercana al valor nominal de la resistencia comprando muchas resistencias de muchos lotes o fábricas y mezclándolas antes del muestreo aleatorio.
No.
Pero puede comprar un montón de resistencias razonablemente buenas y medirlas con precisión a un par de temperaturas. En el grupo, seguramente tendrás dos iguales. Ese es especialmente el caso si no le importa que ambos tengan un valor preciso (entonces el número esperado de resistencias requeridas es de precisión cuadrática), pero solo le importa que estén cerca uno del otro (eso es solo lineal). Es probable que las resistencias de la misma serie de fabricación también tengan características térmicas similares, por lo que sus posibilidades no son tan malas.
Entonces solo necesita asegurarse de que estén a la misma temperatura, por lo que probablemente se coloquen muy cerca uno del otro físicamente y posiblemente también se peguen (con termopasta) a un solo disipador de calor.
Sin embargo, esto es CA y para controlar la 'amplitud' de una onda sinusoidal, debe usar una inductancia y no una resistencia (que funciona solo en CC según la ley de Ohm). Los cálculos diferirán en consecuencia, por lo que idealmente se usaría una inductancia de bobina y se tomaría el punto medio para obtener dos ondas sinusoidales de igual amplitud. A continuación, puede ser tan preciso como desee y crear un tipo/tamaño de cable de cálculo de inductancia específico/etc.
es una loteria Con dos resistencias en paralelo, en el peor de los casos, no harán ninguna diferencia porque su polarización será idéntica. En el mejor de los casos compensarán perfectamente, siendo su sesgo opuesto. La mayoría de las veces tendrás algo en el medio.
Para aumentar sus posibilidades de tener resistencias complementarias, debe comprarlas de dos fabricantes diferentes.
Eugenio Sh.
Jirhska
Eugenio Sh.
Transistor
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justin
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