Widerstandstoleranz und Temperaturkoeffizient
Ausgangstoleranz, TCR in ppm/°C, thermische Drift und Berechnung der minimalen und maximalen Grenzen eines Widerstands über seinen Betriebsbereich.
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Toleranz definiert die zulässige Anfangsdifferenz zwischen dem Messwert eines Widerstands und seinem Sollwert. Die Temperaturkoeffizient des Widerstands (TCR) beschreibt, wie sich dieser Wert ändern kann, wenn sich die Widerstandstemperatur von ihrer Referenztemperatur entfernt.
Nominalwert und anfängliche Toleranz
A gekennzeichnet 10 kΩ ±1% Ein Widerstand ist nicht garantiert, genau 10 kΩ zu messen. Unter den angegebenen Referenzbedingungen beträgt der zulässige Ausgangsbereich:
Rmin = RN × (1 − tolerance / 100)
Rmax = RN × (1 + tolerance / 100)
Für 10 kΩ ±1% ergibt sich 9,9 kΩ bis 10,1 kΩ Toleranz ist eine anfängliche Produktionsgrenze; sie umfasst nicht jede spätere Änderung, die durch Temperatur, Belastung, Alterung, Feuchtigkeit, Löten oder mechanische Belastung verursacht wird.
Was TCR bedeutet
TCR wird normalerweise ausgedrückt in Teile pro Million Grad Celsius (ppm/°C) Ein ppm ist ein Millionstel oder 0.0001% Die Widerstandsänderung erster Ordnung ist:
ΔR / RN = TCR × (T − Tref) × 10⁻⁶
A 100 ppm/°C Grenzwert entspricht 0,01 % je °C, 0,1% über 10°C, oder 1% über 100°C Datenblätter geben üblicherweise TCR als Grenzwert an, wie z.B. ±100 ppm/°C über ein angegebenes Temperaturintervall. Die tatsächliche Kurve kann eine positive Steigung, eine negative Steigung oder eine Krümmung innerhalb dieser Grenze haben.
Die Referenztemperatur ist oft 25°C, aber das Komponentendatenblatt und die Testbedingungen sind maßgeblich.
Kombination von Toleranz und TCR im schlimmsten Fall
Für eine konservative Grenzberechnung fügen Sie die absolute Ausgangstoleranz und den größten TCR-Beitrag über den erforderlichen Temperaturbereich hinzu:
ΔTmax = max(|Tmin − Tref|, |Tmax − Tref|)
eT = |TCR| × ΔTmax × 10⁻⁶
eworst = tolerance / 100 + eT
Rmin,max = RN × (1 ∓ eworst)
Dies lineare Worst-Case-Summe die anfängliche Toleranz annimmt und thermische Drift in die gleiche ungünstige Richtung wirken kann. Es ist absichtlich konservativer als eine statistische Schätzung von Wurzelsummenquadrat.
Bearbeitetes Beispiel
Betrachten Sie a 10 kΩ, ±1%, ±100 ppm/°C angegebener Widerstand von -40°C bis +85°C, bezeichnet unter 25°C:
- Größte Temperaturdifferenz:
max(65°C, 60°C) = 65°C - TCR-Beitrag:
100 × 65 × 10⁻⁶ = 0.0065 = 0.65% - Kombinierte ungünstigste Abweichung:
1% + 0.65% = 1.65% - Mindestwiderstand:
10 kΩ × (1 − 0.0165) = 9.835 kΩ - Maximaler Widerstand:
10 kΩ × (1 + 0.0165) = 10.165 kΩ
Öffnen Sie den Widerstand min/max Rechner einen anderen Sollwert, Toleranz, TCR oder Temperaturintervall auszuwerten.
Toleranz und TCR sind unterschiedliche Spezifikationen
| Spezifikation | Beschreibungen | Typischer Ausdruck | Angewendet aus |
|---|---|---|---|
| Ausgangstoleranz | Wert Spread nach Herstellung | ±0.1%, ±1%, ±5% | Nennwiderstand |
| Absolute TCR | Änderung eines Widerstandes mit der Temperatur | ±5 bis ±300 ppm/°C | Bezugstemperatur |
| Tracking TCR | Änderung des Verhältnisses zwischen angepassten Widerständen | ppm/°C | Matched-Network-Ratio |
| Standfestigkeit | Langfristige Veränderung unter elektrischer und thermischer Belastung | ΔR/R nach angegebenen Stunden | Ausgangsmesswert |
Eine niedrige Anfangstoleranz garantiert keine niedrige TCR. Umgekehrt kann ein Widerstand mit ausgezeichneter TCR noch eine breitere Anfangstoleranz haben und eine Kalibrierung erfordern.
Absolute TCR versus Tracking TCR
In Teilern, Gain-Setting-Netzwerken und Brückenschaltungen wird die Verhältnisverhältnis zwischen Widerständen kann mehr als entweder absoluten Wert wichtig. Ein angepasstes Widerstandsnetzwerk kann eine gewöhnliche absolute TCR haben, aber eine viel kleinere Tracking TCR, weil seine Elemente Materialien, Verarbeitung und Temperatur teilen.
Ersetzen Sie keinen Tracking-TCR für absoluten TCR, wenn die Schaltung vom absoluten Widerstand abhängt, z. B. einem Strom-Shunt, einem Zeitwiderstand oder einem Bias-Widerstand.
Verwenden Sie die tatsächliche Temperatur des Widerstands
TCR folgt der Temperatur des Widerstandselements, nicht einfach der Umgebungslufttemperatur. Das Teil kann aufgrund der Verlustleistung heißer laufen:
P = I²R = V²/R
Platinenkupfer, Luftstrom, nahe gelegene Wärmequellen, Gehäusetemperatur und Montagegeometrie beeinflussen die Bauteiltemperatur. Die Stromabscheidung und die maximale Elementtemperatur sind im Datenblatt gesondert zu prüfen.
Grenzen des linearen Modells
Die einfache TCR-Gleichung ist nützlich für First-Pass-Fehlerbudgets, ersetzt jedoch nicht die Widerstands-Temperatur-Kurve des Herstellers. Der Präzisionswiderstand TCR kann nichtlinear sein, und ein einzelner Mittelwert kann verschiedene Steigungen oberhalb und unterhalb der Referenztemperatur verbergen.
Überprüfen Sie auch diese unabhängigen Effekte, wenn Genauigkeit wichtig ist:
- Spannungskoeffizient und Leistungskoeffizient;
- Selbsterwärmung und Wärmebeständigkeit;
- Dauerdrift und Alterung;
- Feuchtigkeit, Plattendehnung und Lötverschiebung;
- thermoelektrische Spannung bei Messungen auf niedrigem Niveau;
- Rauschen und parasitäre Induktivität oder Kapazität.
Auswahl-Checkliste
- Beginnen Sie mit der erforderlichen Nennwiderstands- und Schaltkreisfunktion.
- Stellen Sie den zulässigen Fehler auf die Referenztemperatur ein.
- Bestimmen Sie die realistische minimale und maximale Körpertemperatur des Widerstands.
- Konvertieren Sie das Datenblatt TCR-Limit in einen Widerstandsfehler über dieses Intervall.
- Fügen Sie Alterungs-, Last-, Spannungs- und Montageverschiebungen hinzu, wenn die Anwendung dies erfordert.
- Überprüfung der Nennleistung, der Betriebsspannung, der Impulsfähigkeit und der Gehäusetemperaturgrenzwerte.
- Passende Netzwerke bevorzugen, wenn Verhältnisstabilität wichtiger ist als absolute Genauigkeit.
Verwandte Rechner und Referenzen
- Widerstand min/max Rechner — Toleranz und TCR über einen Betriebstemperaturbereich kombinieren.
- Widerstandsfarbcodedecoder — Nennwert, Toleranz- und TCR-Bänder lesen.
- Widerstandswerte der E-Serie Wählen Sie einen standardisierten bevorzugten Wert.
- Reihen- und Parallelwiderstandsrechner — Äquivalente Resistenz und Toleranz analysieren.
- Elektrischer Widerstand — Materialwiderstand und Temperaturkoeffizienten vergleichen.