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DIY 1GΩ 标准电阻
为什么要1G电阻?
1G电阻可以说是正式的高阻了,在校准高阻计、兆欧表时为必需。
另外,1G电阻配合电压基准,能生成标准的小电流,可以校准微电流计。
当然,如果1G电阻做得好,可以成为校准工作电阻的更高一级别的电阻。
1G电阻的困难
我们知道,小阻值的电阻用线绕或者金属来做是最好的。但比较现实的金属箔最大为100k,通过串联也就是1M。线绕最大的也就是10M,经过串联可以达到100M,但要做1G,就不太可能用这样的材料了。
传统1G电阻用真空电阻比较多。真空电阻由于不仅是密封,电阻材料周围什么也没有,因此其老化不受外界影响而仅仅取决于自己。但由于电阻率非常高,因此材料很难选择,不可能用金属了,一般是氧化膜、半导体,甚至有可能是有机物质。这样的材料很难做好,温漂、老化和电压系数都比较大。
参考一个我的1G的国产标准电阻,BZ17:
内部是多个电阻串联的,主要用于调整。最主要的电阻是1G真空电阻,但实际阻值不到1G,因此找了很多电阻来串联凑成1G,不过起主导作用的还是这个1G电阻。
这个电阻性能如何呢?暂且不去测试,看看说明书是怎么说的
原来才是1%的!这个电阻的实际值为1.004G,温度系数是-0.08%/C,也就是-800ppm/C,看来是碳膜的了,比较失望。
再看看国外的商品的电阻。Fluke 742A系列,最大才到19M,不行。
与这个系列性能类似的IET SRL,有1G的,标价2200美金,性能如下:
裁减表的时候,有意的保留了几个作为比较。
其中,几个参数的意义是
Adjustment Accuracy---调整偏差,也就是与标称值最大可能的差别
Calibration Uncertainty---校准误差,就是校准证书上的值和真值的最大偏差
Stability 12 months---每年的稳定度
Max Resistance Change from 23C---即当温度变化正负5度时,电阻可能的最大变化
可以看出,10k的最好,年稳<4ppm,温度窗口不大于1.5ppm
到了100M就差一些了,年稳<20ppm,温度窗口实际上是5*10=50ppm。因此,这个仍然是线绕的。
到了1G就更差了,校准不确定度、稳定性、温度特性都为100M的10倍关系。显然是非线绕的,也说明1G电阻的困难。
看一下也许是目前最好的高阻:高联/Guildline的9336
其中1G的温度系数才不到6ppm/C,老化也是35ppm/年,这个很不错了,甚至有人怀疑只有线绕电阻才能做出这个水平。
显然,这里的DIY 1G是无能力赶上了,温度系数能做到10ppm之内作为高阻抗不容易了,而年稳定性达到100ppm也不容易,作为DIY的目标吧 |