Giảm dung sai của điện trở bằng tay

Tất cả các điện trở có sẵn với dung sai số lượng hữu hạn. Điều này là không mong muốn đặc biệt trong các hệ thống rất nhạy cảm. Mặc dù chúng ta có thể sử dụng các điện trở có dung sai nhỏ nhất có sẵn, tôi muốn biết liệu có phương pháp nào không (như thiết kế một thiết lập đặc biệt để giảm dung sai) bằng cách sử dụng chúng ta có thể giảm giá trị dung sai đến mức tối thiểu mà chúng ta có thể yêu cầu?

Dung sai là một sự trừu tượng thống kê cho chúng ta biết có bao nhiêu biến đổi từ một mẫu điện trở của một loại nhất định. Một điện trở duy nhất không có dung sai: nó có một giá trị, lệch đến một mức độ nào đó so với giá trị đã nêu (và tất nhiên thay đổi theo nhiệt độ). Chúng tôi không thể thay đổi (bằng tay hoặc bằng cách khác) một tài sản mà một phần không có.

Nếu một phần của mạch yêu cầu điện trở được đặt rất chính xác (có lẽ phải bù cho các biến thể ở các phần khác và do đó không thể là giá trị cố định, bất kể chính xác đến đâu), chúng ta có thể sử dụng chiết áp. Một chiết áp hoặc biến trở là một điện trở có giá trị bạn có thể thay đổi bằng tay.

Một mẹo hữu ích là sử dụng một điện trở cố định cho hầu hết các điện trở, và một chiết áp có giá trị nhỏ hơn chỉ để điều chỉnh. Chẳng hạn, nếu chúng ta muốn điều chỉnh 100K trong phạm vi +/- 5%, chúng ta có thể nhận được điện trở 95,3K (số sê-ri E48) và một chiết áp 10K có dây như một bộ biến trở nối tiếp với điện trở đó.

Mặc dù bạn không thể thay đổi dung sai của điện trở, bạn có thể chọn một giá trị trong dung sai.

Nếu bạn định mua 1000 điện trở và đo chính xác các giá trị điện trở của chúng, bạn có thể tìm thấy một vài điện trở gần với giá trị thực hơn yêu cầu. Những điện trở được chọn này thực sự sẽ là những điện trở dung sai rất gần - ngay cả khi chúng bắt đầu cuộc sống được bó lại với nhau với rất nhiều giá trị tương tự. Mức độ 'dung sai chặt chẽ' của chúng sẽ phụ thuộc vào thiết bị thử nghiệm của bạn.

Tuy nhiên, theo thống kê, không có gì đảm bảo rằng trong bất kỳ kích thước mẫu nào bạn sẽ tìm thấy chính xác những gì bạn đang tìm kiếm.

Bạn không thể giảm dung sai của điện trở theo cách này, bởi vì Dung sai trong ngữ cảnh này, có nghĩa là giá trị cố định từ sản xuất. Một điện trở 10% nhất định, với dòng điện ổn định trong phạm vi nhiệt độ ổn định, sẽ không dao động từ -10% đến 1% đến + 10%, nó sẽ giữ nguyên. (Điều này đi ra ngoài cửa sổ với thời gian hoặc với thiệt hại nhiệt.) Dung sai điện trở chỉ đơn giản có nghĩa là điện trở phải nằm trong phạm vi của giá trị đã cho.

Cách dung sai điện trở được quyết định là một lô được chế tạo và tất cả các bộ phận đều được kiểm tra. Trong loạt E-12 (10%) và E-24 (5%), có sự chồng chéo chặt chẽ giữa một giá trị điện trở "tiêu chuẩn" và giá trị tiêu chuẩn tiếp theo lên hoặc xuống. Bất kỳ điện trở nào được kiểm tra cao hơn 10% so với giá trị cần có, sẽ được gắn nhãn là giá trị tiếp theo lên hoặc xuống. Bất kỳ cái nào chỉ có 5% hoặc ít hơn, được dán nhãn là điện trở 5% và bất cứ thứ gì từ 10% đến 5% được dán nhãn là điện trở 10%. Bất kỳ lô điện trở 10% nào bạn mua sẽ thường xuyên hơn không, không có điện trở trong đó nằm trong phạm vi 5%. Điều này có nghĩa là điện trở 1k 10% trong một gói nhất định sẽ nằm trong khoảng từ 900 đến 950 hoặc 1050 đến 1100, với giá trị tiếp theo tăng lên là 1,2k 10%.

Những gì bạn có thể làm là khớp một phần, trong đó bạn kiểm tra và đo nhiều phần để tìm ra những phần khớp với nhau . Với cùng một điện trở 1k 10% từ phía trên, bạn có thể tìm thấy đủ 930 ~ 950 điện trở mà về cơ bản chúng là điện trở 940Ω 1%. Tất nhiên không phải là giá trị tiêu chuẩn, nhưng với sự khác biệt nhỏ so với giá trị được dán nhãn, đó là một lượng thay đổi hiện tại không đáng kể. Điều này đủ tốt cho mọi tình huống khi bạn cần các cặp trùng khớp, không phải giá trị chính xác (Tương tự như vậy đối với đèn led, lượng sáng của một cá nhân có thể không quan trọng so với việc đảm bảo một bộ mười đèn led có cùng màu và độ sáng tương đối.)

Tuy nhiên , LỰA CHỌN KHÁC có liên quan nhiều hơn một chút. Không phức tạp, nhưng yêu cầu thay đổi thủ công. Điều này đã được thực hiện trong nhiều thập kỷ, đặc biệt là nếu cần các giá trị chính xác, không chuẩn. Với điện trở màng carbon, bạn lấy một tập tin, và từ từ phá vỡ vật liệu bên ngoài và loại bỏ một lượng nhỏ vật liệu điện trở. Điều này có thể tăng giá trị, để điện trở 1k 10% có kích thước 950Ω có thể trở thành 980Ω hoặc 990Ω hoặc chính xác 1000Ω. Sau đó, bạn sử dụng sơn móng tay rõ ràng để niêm phong nó trở lại. Đây là những gì bạn đã thực sự hỏi về.

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

Không, không có cách nào để "chế tạo" một điện trở chính xác hơn từ một loạt các điện trở kém chính xác hơn.

Ví dụ, nếu bạn không nghĩ nhiều về nó, bạn có thể sử dụng bốn điện trở 10 kΩ 10% trong cấu hình nối tiếp / song song để tạo ra một điện trở 10 kΩ 5%, nhưng điều đó không hiệu quả. Nếu các giá trị của điện trở ban đầu được phân phối ngẫu nhiên trong phạm vi của chúng, thì phương pháp này làm cho giá trị kết quả có nhiều khả năngở gần danh nghĩa, nhưng phạm vi lực đẩy tối đa vẫn hoàn toàn giống nhau. Hãy nghĩ về trường hợp giới hạn trong đó tất cả các điện trở cao 10%. Kết quả cũng sẽ cao 10% bất kể bạn ghép bao nhiêu và trung bình. Ngay cả mức trung bình cũng không thể có được kết quả mong muốn. Khi mạch được lắp ráp, bạn có thể nhận được một loạt các điện trở từ cùng một lô sản xuất, có thể được thực hiện ngay sau khi nhau. Phân phối như vậy không có khả năng là ngẫu nhiên. Tuy nhiên, vấn đề là lỗi trường hợp xấu nhất không bao giờ trở nên tốt hơn, đó là điều quan trọng khi thiết kế mạch.

Nếu bạn muốn kháng chính xác, bạn phải sử dụng điện trở chính xác hoặc thực hiện cắt tỉa của riêng bạn.

Một điều bạn có thể làm là đối phó với phạm vi nhiệt độ mà trải nghiệm điện trở. Trong trường hợp cực đoan, bạn có thể sử dụng hệ thống sưởi và / hoặc làm mát chủ động để giữ điện trở ở nhiệt độ cố định. Điều đó sẽ làm giảm sức cản trôi do nhiệt độ, nhưng bạn vẫn có vấn đề về giá trị ban đầu.

Không có bữa trưa miễn phí đâu.

Trước tiên phải biết, dung sai bao gồm một số yếu tố.

1. Độ chính xác Maufacturing: điện trở của cùng một danh nghĩa là hơi khác nhau ra khỏi nhà máy.
2. Ổn định chống lại môi trường, chẳng hạn như nhiệt độ, độ ẩm hoặc áp suất. Giá trị thực thay đổi một chút khi các yếu tố môi trường thay đổi.
3. Tuổi ổn định. Giá trị thay đổi theo thời gian.
4. Tiếng ồn

Vì vậy, họ nên được điều tra trước khi bạn cải thiện một khả năng chịu đựng. Yếu tố đầu tiên có thể được loại bỏ bằng cách lựa chọn thông qua việc đo lường các bộ phận cá nhân.

Thứ hai là một đối tượng cho một số phương pháp kỹ thuật: đặt điện trở vào một môi trường ổn định hơn, cách ly nó khỏi ảnh hưởng cơ học, âm thanh, nhiệt, điện từ, v.v. Một cách khác là sử dụng vật liệu tốt hơn khi sản xuất.

Thứ ba là bản chất của phương tiện, bạn có thể thay thế chúng, hoặc điều chỉnh thiết bị sau khi thời gian trôi qua.

Thứ tư cũng phụ thuộc vào xây dựng, nhiệt độ, hiện tại vv ...

Hóa ra đó là câu hỏi rất khó và chúng ta cần phải rất thận trọng với thuật ngữ. Trước hết, hãy đặt thuật ngữ "khoan dung" sang một bên - việc sử dụng thuật ngữ này che khuất các câu trả lời và làm tăng các cuộc thảo luận thuật ngữ.

Bây giờ, tài liệu tham khảo tốt nhất tôi tìm thấy trên Web là đây - một bài viết nổi bật về giá trị của điện trở.

Bây giờ, trở lại mối quan tâm của bạn. Không có cách nào bạn có thể lấy điện trở "10% trường hợp xấu nhất" và thực hiện điện trở "5% trường hợp xấu nhất" từ chúng.

Trong các ứng dụng đòi hỏi điện trở thực sự chính xác, bạn sẽ thực hiện một trong các cách sau:

1. Thêm một tông đơ để điều chỉnh điện trở
2. Đo điện trở thực tế và chọn các thành phần theo nhu cầu của bạn
3. Thêm một số loại thành phần hoạt động thay vì điện trở đơn giản

Tuy nhiên, trong sản xuất hàng loạt, các cách tiếp cận trên (thường) quá tốn kém và mất thời gian. Hóa ra bạn có thể đi đến điểm sẽ đưa ra quyết định sau: chúng tôi không đầu tư để đảm bảo rằng kịch bản "trường hợp xấu nhất" có đủ chất lượng, nhưng chúng tôi muốn có năng suất đủ 90%.

Trong trường hợp này, bạn có thể sử dụng các kỹ thuật được trình bày trong bài viết tôi đã liên kết ở trên để đảm bảo rằng "trung bình" điện trở của bạn gần với giá trị danh nghĩa của chúng hơn. Sau đó, tất nhiên, bạn sẽ phải kiểm tra sản phẩm cuối cùng của mình và xử lý 10% xấu (hoặc, như một số nhà sản xuất làm, gửi mọi thứ ra và hy vọng rằng một số người sẽ không thấy sự khác biệt).

Tóm tắt:

Nếu bạn định xây dựng một vài hệ thống rất chuyên biệt - bạn cần sử dụng một trong những cách tiếp cận được đánh số (1-3) ở trên. Nếu bạn đang sản xuất hàng loạt - hãy xem xét tính trung bình các kết quả.

Một câu trả lời: Bạn có thể thay đổi TOLERANCE của điện trở vì đó là thuộc tính của vật liệu được sử dụng để chế tạo điện trở. Vì vậy, lựa chọn tốt hơn là dùng điện trở có dung sai tốt hơn thay vì suy nghĩ để ứng biến dung sai bằng tay.

Đừng quên rằng nhà sản xuất điện trở đang đo điện trở của bộ phận và loại bỏ những sản phẩm gần với giá trị mong muốn để được dán nhãn và bán dưới dạng các bộ phận có độ chính xác cao hơn. Vì vậy, nếu bạn đang tìm kiếm các bộ phận 1k ohm, 10%, trong một túi các bộ phận, tôi sẽ ngạc nhiên khi tìm thấy nhiều mẫu trong túi tốt trong vòng 5%. Ditto 1% - nhà sản xuất sẽ chỉ bán chúng dưới dạng 1% ...

Bạn thật may mắn, có một phương pháp

Hãy để chúng tôi nói bạn cần 10k kháng chiến. Ngoài ra, hãy để chúng tôi nói rằng bạn có nguồn cung cấp điện trở 10k không giới hạn - và tất cả đều là 10% nhưng bạn cần 5%.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Xin lưu ý: Số phần trăm KHÔNG chính xác. Tôi có thể tính toán các giá trị thực tế nếu tôi có ghi chú của mình gần đó.

Giải thích ngắn gọn là: Bạn càng sử dụng nhiều thành phần, bạn càng không chắc chắn vì các lỗi sẽ có xu hướng trung bình.

LƯU Ý CHO NHÂN DÂN TÀI NĂNG VỀ TRƯỜNG HỢP

Điểm đặt hàng cho bạn: Trường hợp xấu nhất trên 5% không phải là 5%, 5% là trường hợp xấu nhất 3Sigma. Trường hợp xấu nhất thực tế là -100% / + (Không xác định)%. Nếu hệ thống của bạn hoàn toàn không thể có nhiều hơn 5% phương sai, thì điện trở 5% cũng không đủ để ĐẢM BẢO điều đó. Nếu bạn gọi điện trở là 5%, thì PHƯƠNG TIỆN đó là gì ngoài dây chuyền sản xuất, bạn phải vượt qua 3 Độ lệch chuẩn để vượt qua 5%