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100欧标准电阻测试平台

时间:2012-10-09  来源:38hot  作者:lymex


Tinsley是老牌英国厂家,其5685A是其顶级标准电阻,具备交直流两用的特点,年稳定性也达到2ppm,成为很多国家标准实验室的主力电阻。该电阻为圆柱性,内部灌油,指标重量0.7kg但实际测试1kg都多了。
http://www.tinsley.co.uk/products/standard-resistors/5685.htm




也许有人会问,怎么没有提一下Fluke的标准电阻?
Fluke 742A电阻系列很一般,最好的年稳4ppm,其中的1欧年稳才8ppm,在正规的计量上是排不上号的。看到这里如果感到惊奇,那只能说明Fluke市场宣传做的比别的厂家好。100欧电阻,能DIY吗?

可以。但为了做出好电阻,还是很难的。
一种方法,是自己找好的线材,处理后,绕制,退火,焊接,密封。为了做出好电阻,每一步都是极具挑战的。514所用这种从头做起的办法DIY的34只电阻,结果也很一般。α系数(绝对值)平均为0.27ppm/C其实很大了,β系数平均为0.043ppm/C2也不算小,老化平均为1.43ppm/a也超过大多数标准电阻的实际值了。



另一种比较省事的办法,就是利用现成的电阻器,进行筛选、匹配、混联而成为最终阻值,外边加上外壳和接线柱,而且不用环境密封。电阻芯可以选择金封金属箔例如Vishay 202Z。不建议采用金封线绕,因为很难找到合适的阻值和合适的数量,而且金封线绕的表现也很一般,距离金封金属箔相差比较大。
100欧电阻如果选用4串联方式,每只要25欧,这样的电阻显得有些小。
可以选择并联的方式,例如4个400欧的并联,甚至10个1k的并联。
当然,也可以采取混联的方式,例如用4只100欧的两串两并,甚至用9只100欧的混联。
下图是一包没有开封的202Z和三只零散的,均为100欧0.01%,可以作为100欧标准电阻的要素。


过渡电阻是怎么一回事?

过渡电阻就是Resistance Transfer Standards,因此也叫做传递电阻或转移电阻,一般是一组12只阻值一样、永久串联的电阻,串联的节点为Hamon节点,任一节点均引出2个接线柱,使得任何一个电阻均可以进行4线测量。
最常见的过渡电阻是SR1010,最初为esi生产但现属于IET,过渡精度是1ppm。


  

过渡电阻有个非常奇妙的特性,例如10个1k的,串联的10k如果相对偏差为e,那么交叉并联接成100欧后,相对偏差也是e,因此可以实现1:100的高精度过渡、传递。这一特性也表明,只要电阻的短期稳定性好,就可以取得很好的转移特性,而根本不用看其长期稳定性。当然,长期稳定性会让阻值与标称值之间有偏差,偏差太大的话反过来要影响这种转移特性。

又来了一个Warshawsky桥?

是的。以前做过一个10k的Warshawsky桥,用于10k标准电阻的对比,效果非常好。

这次由于要测试100欧,因此也打算类似做一个100欧的。
但是,Warshawsky的特点,最适合中阻(1k到10k,扩展范围是100欧到100k)。高阻值的用不到跨线分压了,而低阻值的损失太大,也不适合。100欧处于适合的边缘,此时电阻的标准测试电压为1V(此时功率为10mW),因此电桥灵敏度将降低到0.5uV/ppm,而不是10k桥的3uV/ppm,下降了6倍。不过由于内阻变小,因此可以有更低的噪音,综合分辨仍然可以期望达到0.05ppm。

至于电源,由于电桥为4V,因此用2节锂电(最低6V)稳压供给很合适。用电电流是20mA,对于2000mAh的电池来讲可以连续使用100小时。测试下来结果如何?

桥还没做好,不能让100欧的5685A与10k的SR104对比。另外,为了实现100欧与1欧的对比,必须在1欧水平上形成一个可靠、稳定的对比方案出来。现在看,比较可行的方法,一个是用现成的DCC。另一个是采用电流源方法。

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