手动降低电阻器的容差


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所有可用的电阻器都具有有限的容差。这是不希望的,特别是在高度敏感的系统中。虽然我们可以使用具有最小公差的电阻器,但我想知道是否有任何方法(例如设计特殊的设置以降低公差)可以用来将公差值手动降低到所需的最小值?


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不用太刻薄,这就是为什么电阻器可提供低至0.05%的不同容差的原因。第一种“特殊”方法是将对供应商的搜索限制在设计规范内。
Scott Seidman

您可以依靠较小的电阻标称值来获得更高的精度
2013年

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如果无法订购所需电阻的电阻,则可以购买一整批可以得到的最高电阻的电阻,将其全部测量,然后仅使用满足您更高要求的电阻的电阻。
AJMansfield

Answers:


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容差是一种统计上的抽象,它告诉我们期望从给定类型的电阻器样本中得到多少变化。单个电阻没有容差:它具有一个值,该值会在一定程度上偏离规定值(当然会随温度而变化)。我们无法(手动或其他方式)更改零件不具有的属性。

如果电路的一部分需要非常精确地设置的电阻(也许必须补偿其他部分的变化,因此无论精确度如何都不能为固定值),则可以使用电位计。电位计或变阻器是一个电阻,您可以手动更改其值。

一个有用的技巧是对大部分电阻使用固定电阻,而对于调节则使用较小值的电位计。例如,如果我们想在+/- 5%的范围内调节100K,我们可以得到95.3K电阻器(E48序列号),以及一个10K电位计,与该电阻器串联成变阻器。


电位计在刮水器移动时趋于“抓挠”,这使其不适用于真正的低噪声情况。
2013年

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@ pjc50对于微调电位器而言,这不是一个问题,微调电位器在其使用寿命中仅校准了几次(也许一次)。
卡兹(Kaz)

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微调锅在汽车,便携式设备等高振动环境中使用时可能会出现问题。不仅可以移动“修剪位置”,而且刮水器也会暂时失去接触。对于许多应用程序来说没什么大不了的,但是也不应该被忽略。

@DavidKessner另外,一些修剪器罐是垃圾。我看过额定旋转25次的商品!调整25次,使用寿命就结束了。任何进一步的表现都是幸运的奖励。
卡兹(Kaz)

@Kaz 95.3是E48系列值,而不是E24。E24在910顶出
Anindo戈什

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虽然您无法更改电阻的容差,但可以在容差范围内选择一个值。

如果您要购买1000个电阻并准确测量其电阻值,则可能会找到一些更接近所需实际值的电阻。这些选定的电阻器实际上将是公差非常接近的电阻器-即使它们开始使用时会与许多相似的值捆绑在一起。它们有多“紧密的公差”取决于您的测试设备。

从统计学上讲,但是,不能保证在任何样本量之内都能找到您真正想要的东西。


根据制造过程的不同,您可能无法采用这种方法。我用Agilent 34401A测量了大约50个10k 1%金属膜电阻器,大多数电阻都比标称值低几十欧姆,只有一个非常接近9998.5 Ohm。没有一个高于10k。我猜想它们会被修整(通过用激光切割金属膜来增加电阻),直到它们在1%的公差范围内。
starblue

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就像我说的那样,@ starblue-从统计学上讲,但是,不能保证在任何样本量之内,您都能找到想要的东西。
吉姆·迪尔登

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在我的一个学校实验室中(〜十几年前),我测试了数十个相对低容差的电阻器,发现双模分布恰好在+/-容差值之内,看起来制造商已经进行了等效测试以对它们进行装箱。例如-5%至-4%或+4至+ 5%的偏差。
Dan在火光旁摆弄

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即使是制造商,也有可能已经确定并拔出了所有满足更高公差要求的电阻器,然后贴上标签并出售了。
AJMansfield

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您不能以这种方式降低电阻的容差,因为在这种情况下,容差表示制造时的固定值。给定的10%电阻器,在稳定温度范围内的稳定电流下,不会从-10%到1%到+ 10%的范围内摆动,而是保持不变。(这会随着时间的流逝或受到热损害而消失。)电阻容差只是意味着电阻应在给定值的范围内。

确定电阻器公差的方法是批量生产并测试所有零件。在E-12(10%)和E-24(5%)系列中,一个“标准”电阻值与下一个向上或向下的标准值之间存在紧密的重叠。任何经过测试的电阻应超过其应有值的10%,将被标记为上一个或下一个下一个值。任何只有5%或更少的电阻被标记为5%电阻,介于10%和5%之间的电阻被标记为10%电阻。您购买的任何批次的10%电阻器通常都不会包含不超过5%的电阻器。这意味着给定电池组中的1k 10%电阻将在900至950之间,或在1050至1100之间,下一个值为1.2k 10%。

你可以做的是部分匹配,在那里你测试和测量多个零件找到那些非常符合对方。使用上面相同的1k 10%电阻,您可以找到足够的930〜950电阻,它们实际上是940Ω1%电阻。当然不是标准值,但是由于与标记的值相差很小,这是微不足道的电流变化量。对于需要匹配对而不是精度值的任何情况,这已经足够好了(对于led灯也是如此,与确保一组十个led灯具有相同的颜色和相对亮度相比,个人的亮度量可能无关紧要。)

OTHER OPTION则更多一些。并不复杂,但是需要手动更改。这已经进行了数十年,特别是在需要精确的非标准值的情况下。使用碳膜电阻器时,您需要锉一下,然后慢慢地穿透外部材料并去除少量的电阻材料。这可以增加该值,以便测量950Ω的1k 10%电阻可以变成980Ω或990Ω或恰好是1000Ω。然后,使用透明指甲油将其密封起来。这就是您真正要问的问题。

电阻器

http://www.youtube.com/watch?v=OQDjjIvLaj4


您确定第二段中描述的电阻制造过程控制吗?他们真的经过制造测试,然后装箱?
Scott Seidman

我怀疑第二段提到的选择过程(如果不是老技术人员的话)可能是使用旧的碳组成电阻器完成的,但可能不是使用当前的碳或金属膜品种完成的。我曾经测试过50个左右的飞利浦5%10K碳和金属膜电阻器,发现最高和最低值之间的差异约为1%。我的Fluke仪表显示平均值略低于10K,因此我得出结论,我的仪表读数略低。没有迹象表明从5%批次中选择了1%或2%的电阻器。
彼得·贝内特

@PeterBennett很好,电阻器倾向于漂移而不是漂移,这说明了低端趋势。
路人2013年

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不,没有办法从一堆精度较低的电阻器中“制造”出精度更高的电阻器。

例如,如果您没有认真考虑,您可能会想使用串联/并联配置的四个10kΩ10%电阻来制造一个10kΩ5%电阻,但这是行不通的。如果原始电阻器的值随机分布在其范围内,则此方法将使结果值更有可能接近标称值,但最大收费范围仍然完全相同。考虑一下所有电阻均为10%高的极限情况。无论您放多少和取平均值,结果都将高10%。即使是平均值也不太可能获得理想的结果。组装电路时,您很可能会从同一批生产中得到一堆电阻,可能是彼此紧接制造的。这样的分布不可能是随机的。但是,关键是最坏情况下的错误永远不会变得更好,这在设计电路时很重要。

如果要精确的电阻,则必须使用精确的电阻或自行调整。

您可以做的一件事是处理电阻器遇到的温度范围。在极端情况下,您可以使用主动加热和/或冷却将电阻保持在固定温度。这样可以减少由于温度引起的电阻漂移,但是仍然存在初始值的问题。

天下没有免费的午餐。


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“天下没有免费的午餐。”
2013年

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首先要知道,宽容包括几个因素。

  1. 制造精度:相同标称值的电阻出厂时略有不同。
  2. 对环境的稳定性,例如温度,湿度或压力。当环境因素改变时,实际价值也会有所变化。
  3. 年龄稳定。价值随着时间而变化。
  4. 噪声

因此,应在提高公差之前进行调查。通过选择单个零件可以消除第一个因素。

其次是几种工程方法的目标:将电阻器放置在更稳定的环境中,使其与机械,声音,热,电磁影响等隔离。另一种方法是在制造时使用更好的材料。

第三是材料的性质,您可以更换它们,或在一段时间后调整设备。

第四还取决于构造,温度,电流等...


Third is the nature of materal, you can replace them, or tune he device after some time passes. 您是说调整设备实际上可以提供更好的容差?如果是这样,有什么方法可以做到这一点?
Dharmaputhiran

我的意思是,在您第一次调整设备后,经过一段时间后,您可能不得不再次调整它。这是为了零件的老化。
Vovanium

注意,调整也将与首要因素(制造精度)作斗争。

1

原来这是一个非常棘手的问题,我们需要非常谨慎地使用术语。首先,让“容忍”一词放在一边-使用该术语会掩盖答案并引起术语讨论。

现在,我在网上找到的最好的参考就是这个 -关于电阻器阻值杰出的文章。

现在,回到您的关注。您无法采用“ 10%最坏情况”电阻器并从中实施“ 5%最坏情况”电阻器。

在需要真正精确电阻的应用中,您可以执行以下任一操作:

  1. 添加微调器以调节电阻
  2. 测量实际电阻并根据需要选择组件
  3. 添加某种有源元件而不是简单的电阻器

然而,在批量生产中,上述方法(通常)过于昂贵且耗时。事实证明,您可能会做出以下决定:我们不是在投资以确保“最坏情况”方案具有足够的质量,但我们确实希望90%的产率具有足够的质量。

在这种情况下,您可以使用上面链接的文章中介绍的技术,以确保电阻“平均”更接近其标称值。然后,当然,您必须测试您的最终产品并处理不良的10%(或者,像某些制造商一样,将所有产品发送出去,并希望有些人不会有所不同)。

综上所述:

如果要构建一些非常专业的系统-您需要使用上面编号(1-3)的方法之一。如果您要进行批量生产,请考虑平均结果。


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在大多数装配线中,10%的余尘是不可接受的。在大多数线路中,1%的影响是不可接受的。如果选择使用多个电阻并具有10%的余量,而不是购买0.1%或0.05%的电阻,则容差更好的电阻几乎总是比重新加工产品10%的成本还要低。

@DavidKessner,关于收益率和哪种方法更有利可图的讨论不适用于本论坛。我给出了理论上的例子,而不是建议。顺便说一句,在某些情况下90%的产量被认为是极好的。使用了在敏感应用程序中平均过程变化的技术,它是有效的。您不喜欢我提供的示例中的数字吗?如果您愿意,我可以将10%更改为1%。但是,我的回答的重点不会改变。
Vasiliy

@DavidKessner,顺便说一句,我认为在问题中描述的“非常敏感的系统”中,将首先考虑购买容差较低的组件。
Vasiliy

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链接文章中的每个统计数据均假设所有电阻器都是独立的,而事实并非如此。生产线会自然漂移,您可能会购买一袋几乎在同一时间制造的电阻器。在短期内,没有任何真正的理由说明平均值将以名义值为中心
Scott Seidman

@斯科特·塞德曼(Scott Seidman),他不仅进行了数学运算,而且还带了一堆电阻并进行了测量。您也可以在那里找到结果。最后还要注意有关值的偏差。确实,在发表评论之前,您应该给本文一些注意。
Vasiliy

0

一个答案:您可以更改电阻器的容差,因为它是用于制造电阻器的材料的属性。因此,更好的选择是选择具有更好容差的电阻,而不是考虑手动提高容差。


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别忘了电阻器制造商正在测量零件的电阻,并剔除那些接近所需值的零件,以标记并作为高精度零件出售。因此,如果您要在一个零件袋中寻找10k的1k ohm零件,我会惊讶地发现袋子中的许多样品都在5%以内。同上1%-制造商只会将它们作为1%的零件出售...


您是在推测,还是有证据证明确实如此?

对于某些类型的组件,希望将其制造成5%的零件而下降7%的零件可能会以10%的零件出售,但是我怀疑电阻器会发生很多事情。除非情况有所变化,否则5%的电阻器通常由碳成分制成,而1%的电阻器通常是金属膜。由于测量过高或过低的1%电阻器可以作为下一个更高或更低的值出售,因此没有真正的必要出售诸如5%电阻器之类的部件。即使存在多余的奇值零件,也可以以较
便宜

...那么谁将有一个SKU为“ 1K 5%”,它将转换为“分销商恰好在960到1050欧姆之间的任何电阻器中占有最大的电阻”,而不是让制造商将其标记为1K 5 %。
超级猫

@ david-kessner,来自Ohmite,关于其碳质电阻器:“碳质电阻器是通过将碳和有机粘合剂的混合物挤出到酚醛塑料外壳体内而制成的。挤出物被切成一定长度,引线插入,固化并标记为形成最终的电阻器。调整碳和粘合剂的混合物以产生不同的电阻值。将电阻器分类为5%,10%和20%的公差值。”
Joe Hass 2013年

@JoeHass零件分装对于任何人都不足为奇。我指的是在10%的批次中找到5%电阻内的部件的部分。确实,Peter Bennett和Supercat的评论表明这不太可能或不必要。

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你很幸运,有一种方法

假设您需要10k的电阻。让我们进一步说,您有无限量的10k电阻器-它们全都是10%,但您需要5%。

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

请注意:百分比数字不正确。如果附近有笔记,则可以计算实际值。

简短的解释是:您使用的组件越多,不确定性就越少,因为误差会趋于平均。

有关最坏情况的人员注意事项

你们的命令点:5%的最坏情况不是5%,5%是3Sigma最坏的情况。实际最坏的情况是-100%/ +(未知)%。如果您的系统绝对不能超过5%,那么5%的电阻也不足以保证这一点。如果您称一个电阻为5%,那么这意味着从生产线出来的意思是,您必须超过3个标准偏差才能超过5%


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虽然我同意误差会趋于平均,但容忍度仍为10%。如果所有四个电阻均为10%高,则考虑该值。
2013年

不仅如此,我认为这在许多情况下都不具有成本效益。
us2012 2013年

但是,据我了解,最坏情况的错误仍然是10%。因此,在敏感系统中,这不是一个选择。如果需要5%,则必须使用5%的组件。
Rev1.0

没错!我在这里同意图特。如果考虑最坏的情况,那就是所有电阻的(10k + 10k的10%),那么所有电阻的取值为11k。因此实际上电阻再次为11k,这表明电阻的容差没有变化。
Durgaprasad 2013年

@VasiliyZukanov而且,尽管不太可能,但您可以从10%的部件带中连续接四个4K 1K电阻,这些电阻的大小均为1.1K Ohm。是的,制造商本可以将它们出售为1.1K 1%的零件,但保证在哪里?关键是,medivh的答案可能比低容差的零件更昂贵,占用大量额外的PCB空间,并且仍然无法避免您用万用表测量零件以确保您进入所需的电阻范围。
us2012 2013年
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