Riduzione manuale della tolleranza dei resistori

Tutte le resistenze disponibili hanno una tolleranza di quantità finita. Ciò è indesiderabile, in particolare nei sistemi altamente sensibili. Mentre possiamo usare resistori con la minima tolleranza disponibile, voglio sapere se ci sono metodi (qualcosa come progettare una configurazione speciale per ridurre la tolleranza) usando i quali possiamo ridurre manualmente il valore di tolleranza al minimo che potremmo richiedere?

La tolleranza è un'astrazione statistica che ci dice quanta variazione aspettarsi da un campione di resistori di un determinato tipo. Un singolo resistore non ha tolleranza: ha un valore, che si discosta in una certa misura dal valore dichiarato (e ovviamente varia con la temperatura). Non possiamo modificare (manualmente o in altro modo) una proprietà che una parte non ha.

Se parte di un circuito richiede una resistenza impostata con precisione (che forse deve compensare le variazioni in altre parti, e quindi non può essere un valore fisso, non importa quanto preciso), possiamo usare un potenziometro. Un potenziometro o reostato è una resistenza di cui è possibile modificare manualmente il valore.

Un trucco utile consiste nell'utilizzare una resistenza fissa per la maggior parte della resistenza e un potenziometro di valore inferiore solo per la regolazione. Ad esempio, se volessimo regolare 100K entro un intervallo di +/- 5%, potremmo ottenere un resistore da 95,3 K (numero serie E48) e un potenziometro da 10K cablato come reostato in serie con quel resistore.

Sebbene non sia possibile modificare la tolleranza dei resistori, è possibile selezionare un valore all'interno della tolleranza.

Se dovessi acquistare diciamo 1000 resistori e misurare accuratamente i loro valori di resistenza potresti essere in grado di trovare alcuni resistori più vicini al valore effettivo richiesto. Questi resistori selezionati saranno effettivamente resistori di tolleranza molto vicini, anche se hanno iniziato a raggruppare la vita con molti valori simili. Quanto siano "strette tolleranze" dipenderebbe dall'apparecchiatura di prova.

Statisticamente parlando, tuttavia, non ci sono garanzie che in qualsiasi dimensione del campione troverai esattamente quello che stai cercando.

Non è possibile ridurre la tolleranza di un resistore in questo modo, poiché Tolleranza in questo contesto significa valore fisso dalla produzione. Una data resistenza del 10%, data una corrente costante entro un intervallo di temperatura costante, non oscillerà da -10% a 1% a + 10%, rimarrà la stessa. (Questo esce dalla finestra con il tempo o con danni da calore.) La tolleranza del resistore significa semplicemente che il resistore dovrebbe essere all'interno di quell'intervallo del valore dato.

Il modo in cui vengono decise le tolleranze dei resistori è che viene prodotto un lotto e vengono testati tutti i componenti. Nelle serie E-12 (10%) e E-24 (5%), esiste una stretta sovrapposizione tra un valore di resistenza "standard" e il successivo valore standard su o giù. Qualsiasi resistore testato a più del 10% dal valore che dovrebbe essere, viene etichettato come valore successivo su o giù. Chiunque abbia solo il 5% o meno, viene etichettato come un resistore del 5% e qualsiasi cosa tra il 10% e il 5% viene etichettato come un resistore del 10%. Qualsiasi lotto di resistori al 10% che acquisti sarà il più delle volte privo di resistori che siano entro il 5%. Ciò significa che una resistenza da 1k 10% in un determinato pacchetto sarà compresa tra 900 e 950, o tra 1050 e 1100, con un valore successivo pari a 1,2k 10%.

Quello che puoi fare è la corrispondenza delle parti, in cui testerai e misuri più parti per trovarne una che sia strettamente abbinata tra loro . Con lo stesso resistore da 1k 10% dall'alto, potresti trovare abbastanza resistori da 930 ~ 950 che sono essenzialmente resistori all'1% da 940Ω. Naturalmente non è un valore standard, ma data la piccola differenza rispetto al valore etichettato, si tratta di una quantità insignificante di cambiamento corrente. Questo è abbastanza buono per ogni situazione in cui sono necessarie coppie abbinate, non un valore di precisione (lo stesso vale per i LED, la quantità di luminosità di un individuo potrebbe non avere importanza rispetto ad assicurarsi che un set di dieci LED abbia lo stesso colore e luminosità relativa).

L'ALTRA OPZIONE , tuttavia , è un po 'più coinvolta. Non complicato, ma richiede modifiche manuali. Questo è stato fatto per decenni, soprattutto se sono necessari valori precisi e non standard. Con i resistori a pellicola di carbone, prendi un file e sfogli lentamente il materiale esterno e rimuovi una piccola quantità di materiale resistivo. Ciò può aumentare il valore, in modo che la resistenza da 1k al 10% che misura 950 Ω possa diventare 980 Ω o 990 Ω o esattamente 1000 Ω. Quindi utilizzare lo smalto trasparente per sigillarlo. Questo è quello che stavi davvero chiedendo.

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

No, non c'è modo di "rendere" un resistore più preciso da un gruppo di resistori meno precisi.

Ad esempio, se non ci pensassi molto, potresti essere tentato di usare quattro resistori da 10 kΩ al 10% in configurazione serie / parallelo per creare un resistore da 10 kΩ al 5%, ma non funziona. Se i valori dei resistori originali sono distribuiti casualmente nel loro intervallo, questo metodo rende più probabile il valore risultanteessere vicino al valore nominale, ma la gamma di tolleranza massima è sempre la stessa. Pensa al caso limite in cui tutte le resistenze sono alte al 10%. Il risultato sarà anche alto del 10% indipendentemente da quanti ne hai messi insieme e dalla media. È improbabile che anche la media ottenga risultati desiderabili. Quando il circuito è assemblato, è probabile che si ottengano un sacco di resistori dallo stesso lotto di produzione, probabilmente realizzati immediatamente uno dopo l'altro. È improbabile che una simile distribuzione sia casuale. Tuttavia, il punto è che l'errore peggiore non migliora mai, il che è importante quando si progetta un circuito.

Se si desidera una resistenza accurata, è necessario utilizzare resistori accurati o eseguire il proprio taglio.

Una cosa che puoi fare è occuparti della gamma di temperature che sperimenta la resistenza. In casi estremi, è possibile utilizzare il riscaldamento e / o il raffreddamento attivi per mantenere la resistenza a una temperatura fissa. Ciò ridurrà la deriva della resistenza dovuta alla temperatura, ma hai ancora il problema del valore iniziale.

Non c'è pranzo libero.

Prima di tutto, la tolleranza include diversi fattori.

1. Precisione di produzione: resistori dello stesso valore nominale sono leggermente diversi dalla fabbrica.
2. Stabilità contro l'ambiente, come temperatura, umidità o pressione. Il valore reale cambia un po 'quando cambiano i fattori ambientali.
3. Stabilità dell'età Il valore cambia nel tempo.
4. Rumore

Quindi dovrebbero essere studiati prima di migliorare una tolleranza. Il primo fattore può essere eliminato mediante la selezione attraverso la misurazione di parti individuali.

Il secondo è un oggetto per diversi metodi di ingegneria: posizionare la resistenza in un ambiente più stabile, isolarlo dall'influenza meccanica, sonora, termica, elettromagnetica e così via. Un altro modo è utilizzare materiale più migliore durante la produzione.

Terzo è la natura del materiale, puoi sostituirli o mettere a punto il dispositivo dopo un po 'di tempo.

Il quarto dipende anche da costruzione, temperatura, corrente ecc ...

Si scopre che è una domanda molto delicata e dobbiamo essere molto cauti con la terminologia. Prima di tutto, lasciamo da parte il termine "tolleranza": l'uso di questo termine oscura le risposte e solleva discussioni terminologiche.

Ora, il miglior riferimento che ho trovato sul Web è questo : un articolo eccezionale sui valori dei resistori.

Ora, torniamo alle tue preoccupazioni. Non è possibile prendere resistori "10% nel caso peggiore" e implementare resistori "5% nel caso peggiore".

In applicazioni che richiedono resistenze davvero precise, eseguirai una delle seguenti operazioni:

1. Aggiungi un rifinitore per regolare la resistenza
2. Misura le resistenze effettive e scegli i componenti in base alle tue esigenze
3. Aggiungi una sorta di componente attivo invece del semplice resistore

Tuttavia, nella produzione di massa i suddetti approcci sono (solitamente) troppo costosi e richiedono molto tempo. Si scopre che potresti arrivare al punto in cui verrà presa la seguente decisione: non stiamo investendo per garantire che lo scenario "nel caso peggiore" sia di qualità sufficiente, ma vogliamo una resa del 90% in una qualità sufficiente.

In questo caso puoi usare le tecniche presentate nell'articolo che ho linkato sopra per assicurarti che "in media" i tuoi resistori siano più vicini ai loro valori nominali. Quindi, ovviamente, dovrai testare il tuo prodotto finale e smaltire il cattivo 10% (o, come fanno alcuni produttori, inviare tutto e sperare che alcune persone non vedano la differenza).

In sintesi:

Se hai intenzione di costruire alcuni sistemi molto specializzati, devi utilizzare uno degli approcci numerati (1-3) sopra. Se sei in produzione in serie, considera la media dei risultati.

One shot answer: È possibile modificare la TOLLERANZA del resistore poiché è la proprietà del materiale utilizzato per creare un resistore. Quindi l'opzione migliore è scegliere un resistore che abbia una tolleranza migliore invece di pensare di improvvisare la tolleranza manualmente.

Non dimenticare che il produttore del resistore sta misurando la resistenza del pezzo, eliminando quelli vicini al valore desiderato per essere etichettati e venduti come pezzi di alta precisione. Quindi se stai cercando parti da 1k ohm, 10%, in un sacchetto di parti, sarei sorpreso di trovare molti campioni nel sacchetto che erano ben entro il 5%. Idem 1% - il produttore li venderà come parti dell'1% ...

Sei fortunato, c'è un metodo

Diciamo che hai bisogno di 10k di resistenza. Diciamo inoltre che hai una scorta illimitata di resistori da 10k - e sono tutti del 10% ma hai bisogno del 5%.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Attenzione: i numeri percentuali NON sono esatti. Potrei calcolare i valori effettivi se avessi i miei appunti nelle vicinanze.

La breve spiegazione è: maggiore è il numero di componenti utilizzati, minore è l'incertezza poiché gli errori tenderanno a fare una media.

NOTA PER LE PERSONE CHE PARLANO SUL CASO PEGGIORE

Punto di ordine a tutti voi: il caso peggiore con un 5% non è del 5%, il 5% è il caso peggiore di 3Sigma. Il caso peggiore attuale è -100% / + (sconosciuto)%. Se il tuo sistema non può assolutamente avere una variazione superiore al 5%, un resistore del 5% non è abbastanza buono da GARANTIRE. Se chiami un resistore del 5%, ciò che SIGNIFICA è quello di una linea di produzione, devi superare 3 deviazioni standard per superare il 5%