Tolerância do resistor e coeficiente de temperatura
Entenda a tolerância inicial, o TCR em ppm/°C e a deriva térmica e calcule os limites de um resistor em sua faixa de operação.
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Tolerância define o desvio inicial permitido entre a resistência medida e seu valor nominal. O coeficiente de temperatura da resistência (TCR) descreve como a resistência pode variar quando a temperatura do resistor se afasta da temperatura de referência.
Valor nominal e tolerância inicial
Um resistor marcado como 10 kΩ ±1% não terá necessariamente exatamente 10 kΩ. Nas condições de referência especificadas, sua faixa inicial permitida é:
Rmin = RN × (1 − tolerance / 100)
Rmax = RN × (1 + tolerance / 100)
Para 10 kΩ ±1%, isso resulta em 9,9 kΩ a 10,1 kΩ. A tolerância é um limite inicial de fabricação; não inclui todas as variações posteriores causadas por temperatura, carga, envelhecimento, umidade, soldagem ou tensão mecânica.
O que significa TCR
O TCR é normalmente expresso em partes por milhão por grau Celsius (ppm/°C). Um ppm é um milionésimo, ou 0,0001%. A aproximação de primeira ordem para a variação da resistência é:
ΔR / RN = TCR × (T − Tref) × 10⁻⁶
Um limite de 100 ppm/°C corresponde a 0,01% por °C, 0,1% em 10°C ou 1% em 100°C. As folhas de dados costumam especificar o TCR como um limite, por exemplo ±100 ppm/°C, dentro de uma faixa de temperatura. A curva real pode ter inclinação positiva ou negativa e não ser perfeitamente linear.
A temperatura de referência costuma ser 25°C; confirme o valor e as condições de ensaio na folha de dados do componente.
Combinando tolerância e TCR no pior caso
Para obter um limite conservador, some a tolerância inicial absoluta à maior contribuição do TCR em toda a faixa de temperatura especificada:
ΔTmax = max(|Tmin − Tref|, |Tmax − Tref|)
eT = |TCR| × ΔTmax × 10⁻⁶
eworst = tolerance / 100 + eT
Rmin,max = RN × (1 ∓ eworst)
Essa soma linear de pior caso pressupõe que a tolerância inicial e a variação térmica atuem na mesma direção desfavorável. É deliberadamente mais conservadora que uma estimativa estatística por raiz da soma dos quadrados.
Exemplo de cálculo
Considere um resistor de 10 kΩ, ±1%, ±100 ppm/°C especificado de −40°C a +85°C, com referência em 25°C:
- Maior diferença de temperatura:
max(65°C, 60°C) = 65°C - Contribuição do TCR:
100 × 65 × 10⁻⁶ = 0,0065 = 0,65% - Desvio combinado no pior caso:
1% + 0,65% = 1,65% - Resistência mínima:
10 kΩ × (1 − 0,0165) = 9,835 kΩ - Resistência máxima:
10 kΩ × (1 + 0,0165) = 10,165 kΩ
Abra a calculadora de resistência mínima e máxima para avaliar outro valor nominal, tolerância, TCR ou intervalo de temperatura.
Tolerância e TCR são especificações diferentes
| Especificação | Descreve | Expressão típica | Referência |
|---|---|---|---|
| Tolerância inicial | Desvio do valor após a fabricação | ±0,1%, ±1%, ±5% | Resistência nominal |
| TCR absoluto | Mudança de uma resistência com temperatura | ±5 a ±300 ppm/°C | Temperatura de referência |
| Rastreamento térmico | Variação da razão entre resistores emparelhados | ppm/°C | Razão entre elementos da rede |
| Estabilidade ao longo da vida útil | Variação de longo prazo sob tensões elétrica e térmica | ΔR/R após as horas indicadas | Valor medido inicial |
Baixa tolerância inicial não garante baixa TCR. Por outro lado, um resistor com excelente TCR ainda pode ter uma tolerância inicial mais ampla e exigir calibração.
TCR absoluto versus rastreamento TCR
Em divisores, redes de ajuste de ganho e circuitos em ponte, a razão entre resistores pode importar mais do que os valores absolutos. Uma rede de resistores emparelhados pode ter um TCR absoluto comum, mas uma variação térmica da razão muito menor, porque seus elementos compartilham materiais, processo de fabricação e temperatura.
Não use o rastreamento do TCR no lugar do TCR absoluto quando o circuito depende da resistência absoluta, como em um shunt de corrente, um resistor de temporização ou um resistor de polarização.
Use a temperatura real do resistor
O TCR acompanha a temperatura do elemento resistivo, não apenas a temperatura do ar ambiente. O componente pode ficar mais quente devido à dissipação de potência:
P = I²R = V²/R
O cobre da placa, o fluxo de ar, as fontes de calor próximas, a temperatura do gabinete e a geometria de montagem afetam a temperatura do componente. Verifique separadamente na folha de dados a redução da potência admissível com a temperatura e a temperatura máxima do elemento.
Limites do modelo linear
A equação simples do TCR ajuda a estimar o erro inicialmente, mas não substitui a curva de resistência em função da temperatura fornecida pelo fabricante. O TCR de um resistor de precisão pode variar com a temperatura, e um único valor médio pode ocultar inclinações diferentes acima e abaixo da temperatura de referência.
Reveja também estes efeitos independentes quando a exatidão importa:
- Coeficiente de tensão e coeficiente de potência;
- Autoaquecimento e resistência térmica;
- deriva e envelhecimento ao longo da vida útil;
- umidade, flexão da placa e tensões mecânicas da solda;
- tensão termoelétrica em medições de baixo nível;
- ruído e indutância ou capacitância parasitária.
Lista de verificação para seleção
- Comece pela resistência nominal necessária e pela função do circuito.
- Defina o erro permitido na temperatura de referência.
- Determine as temperaturas mínima e máxima realistas do resistor.
- Converta o limite de TCR da folha de dados em erro de resistência ao longo desse intervalo.
- Inclua envelhecimento, carga, tensão e variações da montagem quando a aplicação exigir.
- Verifique a potência nominal, a tensão de trabalho, a capacidade de pulso e os limites de temperatura do encapsulamento.
- Prefira redes de resistores emparelhados quando a estabilidade da razão importar mais que a exatidão absoluta.
Calculadoras e referências relacionadas
- Calculadora de resistência mínima e máxima — combine tolerância e TCR na faixa de temperatura de operação.
- Decodificador de código de cores de resistores — consulte o valor nominal, a tolerância e as faixas de TCR.
- Valores de resistência da série E — escolha um valor preferencial padronizado.
- Calculadora de resistores em série e em paralelo — analise a resistência e a tolerância equivalentes.
- Resistividade elétrica — comparar a resistividade dos materiais e os coeficientes de temperatura.