Tolerancia de resistencia y coeficiente de temperatura
Tolerancia inicial, TCR en ppm/°C, deriva térmica y cálculo de los límites mínimo y máximo de una resistencia durante su funcionamiento rango.
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Tolerancia define la diferencia inicial permitida entre el valor medido de una resistencia y su valor nominal. El coeficiente de temperatura de resistencia (TCR) describe cómo ese valor puede cambiar a medida que la temperatura de la resistencia se aleja de su temperatura de referencia.
Valor nominal y tolerancia inicial
No se garantiza que una resistencia marcada 10 kΩ ±1% mida exactamente 10 kΩ. En las condiciones de referencia especificadas, su rango inicial permitido es:
Rmin = RN × (1 − tolerance / 100)
Rmax = RN × (1 + tolerance / 100)
Para 10 kΩ ±1%, esto da 9,9 kΩ a 10,1 kΩ. La tolerancia es un límite de producción inicial; no incluye todos los cambios posteriores causados por temperatura, carga, envejecimiento, humedad, soldadura o estrés mecánico.
Qué significa TCR
El TCR normalmente se expresa en partes por millón por grado Celsius (ppm/°C). Un ppm es una millonésima o 0,0001%. El cambio de resistencia de primer orden es:
ΔR / RN = TCR × (T − Tref) × 10⁻⁶
Un límite de 100 ppm/°C corresponde a 0,01 % por °C, 0,1 % por encima de 10 °C o 1 % por encima de 100 °C. Las hojas de datos suelen especificar TCR como un límite, como ±100 ppm/°C en un intervalo de temperatura establecido. La curva real puede tener una pendiente positiva, una pendiente negativa o alguna curvatura dentro de ese límite.
La temperatura de referencia suele ser 25 °C, pero la hoja de datos del componente y las condiciones de prueba son autorizadas.
Combinando tolerancia y TCR en el peor de los casos
Para un cálculo de límite conservador, agregue la tolerancia inicial absoluta y la mayor contribución de TCR en todo el rango de temperatura requerido:
ΔTmax = max(|Tmin − Tref|, |Tmax − Tref|)
eT = |TCR| × ΔTmax × 10⁻⁶
eworst = tolerance / 100 + eT
Rmin,max = RN × (1 ∓ eworst)
Esta suma lineal del peor de los casos supone que la tolerancia inicial y la deriva térmica pueden actuar en la misma dirección adversa. Es intencionalmente más conservador que una estimación estadística de suma cuadrática.
Ejemplo resuelto
Considere una resistencia de 10 kΩ, ±1 %, ±100 ppm/°C especificada de −40 °C a +85 °C, con referencia a 25 °C:
- Mayor diferencia de temperatura:
max(65°C, 60°C) = 65°C - Contribución de TCR:
100 × 65 × 10⁻⁶ = 0.0065 = 0.65% - Desviación combinada del peor de los casos:
1% + 0.65% = 1.65% - Resistencia mínima:
10 kΩ × (1 − 0.0165) = 9.835 kΩ - Resistencia máxima:
10 kΩ × (1 + 0.0165) = 10.165 kΩ
Abra la calculadora mín./máx. de resistencia para evaluar otro valor nominal, tolerancia, TCR o intervalo de temperatura.
La tolerancia y el TCR son especificaciones diferentes
| Especificación | Describe | expresión típica | Aplicado desde |
|---|---|---|---|
| Tolerancia inicial | Diferencia de valor después de la fabricación | ±0.1%, ±1%, ±5% | Resistencia nominal |
| TCR absoluto | Cambio de una resistencia con temperatura. | ±5 a ±300 ppm/°C | Temperatura de referencia |
| Seguimiento de TCR | Cambio en la relación entre resistencias emparejadas. | ppm/°C | Relación de red coincidente |
| Estabilidad de la vida de carga | Cambio a largo plazo bajo estrés eléctrico y térmico. | ΔR/R después de las horas indicadas | Valor medido inicial |
Una tolerancia inicial baja no garantiza un TCR bajo. Por el contrario, una resistencia con un TCR excelente aún puede tener una tolerancia inicial más amplia y requerir calibración.
TCR absoluto versus TCR de seguimiento
En divisores, redes de ajuste de ganancia y circuitos puente, la relación entre resistencias puede importar más que cualquier valor absoluto. Una red de resistencias combinadas puede tener un TCR absoluto ordinario pero un TCR de seguimiento mucho más pequeño, porque sus elementos comparten materiales, procesamiento y temperatura.
No sustituya el TCR de seguimiento por el TCR absoluto cuando el circuito dependa de la resistencia absoluta, como una derivación de corriente, una resistencia de sincronización o una resistencia de polarización.
Utilice la temperatura real de la resistencia
El TCR sigue la temperatura del elemento de resistencia, no simplemente la temperatura del aire ambiente. La pieza puede calentarse más debido a la disipación de energía:
P = I²R = V²/R
El cobre de la placa, el flujo de aire, las fuentes de calor cercanas, la temperatura del gabinete y la geometría de montaje afectan la temperatura del componente. La reducción de potencia y la temperatura máxima del elemento deben verificarse por separado en la hoja de datos.
Límites del modelo lineal
La ecuación TCR simple es útil para calcular el error de primer paso, pero no reemplaza la curva de resistencia versus temperatura del fabricante. La resistencia de precisión TCR puede ser no lineal y un único valor promedio puede ocultar diferentes pendientes por encima y por debajo de la temperatura de referencia.
Revise también estos efectos independientes cuando la precisión sea importante:
- coeficiente de tensión y coeficiente de potencia;
- autocalentamiento y resistencia térmica;
- deriva y envejecimiento de la vida útil de la carga;
- humedad, tensión de la placa y desplazamiento de soldadura;
- tensión termoeléctrica en mediciones de bajo nivel;
- ruido e inductancia o capacitancia parásita.
Lista de verificación de selección
- Comience con la resistencia nominal requerida y la función del circuito.
- Establezca el error permitido en la temperatura de referencia.
- Determine la temperatura corporal mínima y máxima realista de la resistencia.
- Convierta el límite de TCR de la hoja de datos en un error de resistencia durante ese intervalo.
- Añadir envejecimiento, carga, tensión y turnos de montaje cuando la aplicación lo requiera.
- Verifique la potencia nominal, el voltaje de trabajo, la capacidad de pulso y los límites de temperatura del paquete.
- Prefiera redes coincidentes cuando la estabilidad de la relación sea más importante que la precisión absoluta.
Calculadoras y referencias relacionadas
- Calculadora de resistencia mínima/máxima: combina tolerancia y TCR en un rango de temperatura de funcionamiento.
- Decodificador de código de color de resistencia: lee el valor nominal, la tolerancia y las bandas TCR.
- Valores de resistencia de la serie E: elija un valor preferido estandarizado.
- Calculadora de resistencias en serie y paralelo: analiza la resistencia y tolerancia equivalentes.
- Resistividad eléctrica: compare la resistividad del material y los coeficientes de temperatura.