常见的精密电阻
1211 2009-10-13电子技术
常见的精密电阻

本文原著张利民,现转帖于此。

一个好的精密电阻,必须具备老化小、温飘小、偏差小的特点,同时最好具备可靠性高、功率余量大温升小、噪音低、串联电感分布电容小、电压系数小、焊接、振动及拉伸不容易变化等。
当然,与基准相关的最重要的参数,是老化,其次是温度系数。因此,以下这个排名最重要的根据就是老化,其次是温度系数。至于电阻上标的是1%、0.1%、还是0.01%,这个是偏差而已,并不直接代表“精密”程度。

“老化”是什么?老化就是长期稳定性,也就是在常温常压下,放在货架子上,经过比较长的时间(比如1年),电阻的变化。老化因此也常用每年变化多少个ppm来表示。老化因此是一个不可逆的过程,就像人衰老一样,再也回复不到原来的了。

“温飘”又是什么?温飘就是电阻的阻值随温度而变化。由于一般的电阻温飘不大,因此常用每度变化多少个ppm来表示,这就是温度系数。假如一个电阻的温度系数是+100ppm/℃,就是温度每升高1度,电阻增大0.01%。同样,负温度系数表示电阻的阻值随温度的升高而减少。说温度系数的时候有的时候省略后面的/℃,例如某电阻的温度系数是8ppm,意思就是8ppm/℃。

国内市场上精密电阻其实很多,但鱼龙混杂,如何分辨出那些电阻是优秀电阻因此值得考虑呢?经过自己的大量购买、测试,得到了一些结果,今天以实物图片方式进行展示、排名。当然,以下排名,纯属个人意见,偏见遗漏难免,同一类电阻,因生产时代不同、厂家不同也可能有很大差异。另外,本排名不代表任何组织或利益集团,也不对由此而引起的后果负任何责任。

第十名:普通金属膜
以前红袍为多,现在一般为色环。精度一般1%-5%,温度系数50ppm附近,老化都不给出,大部分能在0.1%每年之内。
这样的电阻由于厂家众多,成本很低,被广泛使用。购买时,注意挑选大厂的,千万不要用可靠性不高的或者是碳膜的。
其实,以前1%算精密电阻了,现在可以不算了。但为了比较,还是列了出来。

1.jpg

第九名:高精度金属膜
国产型号RJJ,第一个J代表金属膜,第二个J代表精密的意思。以前这样的电阻大多是红色的,而且体积较大(1W或2W),所以才称之为大红袍,精度可达0.1%。以下电阻,80代表生产年代(1980年),而0.1代表精度(0.1%)。
2.jpg

现在国产的RJJ,多为体积比较小的,也为0.1%,温度系数大约20ppm之内。这样的电阻称呼为红袍就可以了,因为体积一点也不大。
1M是这种RJJ能做的最大阻值
   3.jpg

标识为1k  B,其中B代表0.1%
   4.jpg

国外品牌的有Vitrohm,个人比较喜欢,也是0.1%。温度系数实际为15ppm左右(最后黄圈代表<25ppm)。老化参数未知,但一般能在100ppm/a之内。

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当然,最好的金属膜也许是这种Vishay ptf65了,密封材料很厚、很硬,外皮光滑晶亮,防潮性能好,价格也比较贵(约8元/只)
体积小一些的是ptf56,与常见的“蓝亮”电阻外形类似,但价格和性能都差了好几倍。ptf56有0.01%的。

   6.jpg
还有一种老国产的RJJ,居然是金封的!见于老的国产MF18万用表中。

   7.jpg
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1968年的MF18
9.jpg
来自:电子信息 / 电子技术
27
1211 作者
12年5个月前
1楼
第八名:非密封线绕
国产很老的RXJ绕是用电阻丝在瓷骨架上绕制的,体积较大,后来为绕在电木片骨架上的小型。
1.jpg   

非密封的线绕,电阻丝直接暴露在空气中,尽管生产成本低,但容易受气候影响。在国产的早期仪器和万用表中常见。
2.jpg

这里要补充一点,有关线绕电阻线,大多是用精密锰铜漆包线。锰铜线的电阻温度系数很小,电阻率比较高,是比较理想的材料。以前有用康铜的,但康铜的热电动势很大,不适合用在精密的场合。现在还有一种叫做新康铜的,成本低、但也不很适合精密场合。

在很小阻值的情况下,有人提到是否可以用铜丝、漆包线、电线来替代?结论是不可以的,因为铜的电阻温度系数非常大,达到4200ppm/C!因此铜电阻常用来测温或补偿。事实上,纯金属的电阻温度系数都非常大,只有几款电阻合金温度系数才小,同时电阻率大,才适合做线绕电阻。

第七名:小型密封线绕
小型密封线绕常见用薄铝外壳,两端用环氧密封。国内的常见的型号为RXJX(老型号)和RX71(新),也有RX12立式的。电阻小,势必在相同阻值下要采用细线,这样耐受功率和特性都会受到一定的影响,但线绕毕竟是线绕,要强于金属膜,更因为体积小,因此用途广泛。
偏差一般是0.05%到0.5%。

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即便都是RX71,体积也可能相差很大。RJ71有1W、0.5W、0.25W和0.125W之分。

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这种立式的,占地面积小,适合较高密度封装

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第六名:环氧封装线绕
环氧封装线绕,圆柱外壳和端部一般采用玻璃丝环氧材料制作,再采用环氧胶进行密封。国内常见RX11(老型号)和RX70(新)精密电阻,功率有0.25W(常见)、0.5W(较常见)、1W(偶见)、2W、3W。这是国产最好的量产电阻了,最高能到0.01%(定做的可以到0.005%),老化没有指标但一般能在25ppm/a典型值,温度系数好的可以<15ppm/C。主要用途是各种高精密仪器。尽管上面那种立式的也是环氧封装的,但体积太小性能不如,因此没放到这里。

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8.jpg

RX9-20是高阻线绕电阻,有0.5W、1W、2W三种规格,新型号是RX-78。以下电阻能在10M上做到0.02%,也是相当不容易了。但由于高阻的线非常细,要绕很多圈,因此生产成本高、废品率高,大部分厂家不愿意伺候。
   9.jpg
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1211作者
12年5个月前
2楼
第五名:低温飘环氧封线绕
常见有Fluke、MC和HP的,温度系数一般<5ppm/C,大部分是1-3ppm/C,老化也不大,大约<25ppm/a。这样的电阻必须用Evanohm线材才能做到低温飘,经常能在国外的高精度的仪器中见到。
国内电阻尽管也有标1ppm附近的,但由于采用锰铜,曲线弯曲大,不能保证宽温度范围下的温度系数。因此这个指标虚的成分很大。
比如锰铜的Beta温度系数一律是-0.6ppm/C2,也就是说,当20度时温度系数为0,那么21度时即为-0.6ppm/C,而22度就为-1.2ppm了。因此,标称<1ppm/C的只能在很窄的温度范围才有效。
Fluke的这样的电阻,温度系数都是后来测试然后标在外壳上,N1就是-1ppm/C,P1.5就是+1.5ppm/C

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英国MC是老牌高精密电阻的品牌,常见于老式高精度万用表和精密仪器中,后改为VM品牌。这类电阻,尽管没标温度系数,但实测也是非常小,类似Fluke的:

2.jpg

HP和是老牌电阻生产厂,很久之前(60年代)就采用Evanohm线材。这几个红塑电阻,有40年了,仍然不超差,而且温度系数也非常小:
这4个HP老电阻实测温度系数为+1.2、+0.7、+0.8和-0.1ppm/C
3.jpg


第四名:塑封金属箔
金属箔也就是块电阻,多以方型块的方式出现因此得名,是新一代的优于线绕的电阻,代表厂家为威世(Vishay)。
温度系数一般都在5ppm/C以下,老化保证<25ppm。
由于是采用Evanohm金属箔、因此性能优异、噪音也非常低。用类似IC制作的光刻工艺和良好的封装技术,使得分布电容、串联电感等参数都很理想,其它特性也非常优秀。
国产的型号为RJ711,体积稍大,性能稍逊。

   4.jpg 5.jpg


Vishay金属箔电阻内部结构

6.jpg   


第三名:金封线绕
与低温飘环氧封线绕类似,但采用金属+玻璃+可伐密封,这样就完全杜绝了外界潮湿和氧化的影响,老化保证<10ppm。这样的电阻曾经一度统治了高精度仪器,能在Fluke计量仪器里和7位半、8位半万用表里经常看到。
另外,金封线绕由于成本高,一律都是低温飘的,<5ppm/C。
金封线绕最显著的特征,一个是外壳是金属,绝缘是玻璃/陶瓷,另一个是引线处都有膨胀的焊接点。这是因为,引线是从预埋的可伐合金管里穿出来后焊接密封的。

8.jpg         

同是Fluke金封,体积可能相差很大

8.jpg   
MC、VM、HP、AdvTr、JRL的金封

  
10.jpg 11.jpg 12.jpg 13.jpg


当然,在所有这些金封中,我最喜欢的是从Fluke 752A里面拆出来的120k,每一个电阻有自己的编号,温度系数非常小(<1ppm/C),老化很难观察出来。我用这些电阻做了10k、100k和1M标准电阻。

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其实,也有国产的金封线绕,老化应该不错,能在高等级的电桥和电位差计里面见到。但是,也还是因为采用锰铜的原因,使得温度系数不好。

15.jpg


Fluke 81M金封线绕。
这个是我见过的最高阻值的单体线绕电阻了,是从Fluke 5450A电阻校准仪里拆出来的,粗细类似5号电池但稍微长一些,重12.9克。想不出到底电阻丝有多细、有多长,是如何绕的。

如果采用0.01mm的电阻丝(不少人说这样的电阻丝是不可能的,太细),经过计算(电阻率1.33),长度要4800米才能有81M,这样的电阻丝重3g,加上漆皮要6g,已经接近整个重量的一半了。

16.jpg
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1211作者
12年5个月前
3楼
第二名:金封金属箔
金属箔电阻本身性能良好,再加上金封,不仅能把温漂做到1ppm/C之内,更能保证年老化<5ppm/a,这与很多标准电阻都可以媲美了。

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这是一个大家族,Vishay自己就有很多种,一般均以VH开头。例如这种VHP3,老化性能也是<5ppm/a

2.jpg   


金封 金属箔也有不少别的厂家,比如美国的RCD公司,日本的AE、TDK,还有原法国的SFERNICE(现归Vishay)的RCHK系列。
TDK的金封金属箔,比Vishay的大

3.jpg   
日本Alpha Electronics(简称AE)的
4.jpg


第一名:高稳金封金属箔这是威世最近几年的新成果,比如典型的VHP202Z,能把温漂做到0.1ppm/C之内,同时保证10年老化2ppm,即便加速折算下来,第一的老化也不超过0.7ppm,堪称理想电阻。这样的指标,目前只有Vishay一家能做到。

1.jpg

VHP202Z内部

2.jpg 3.jpg 4.jpg   



  



当然,也有介于二者之间的,比如老一些的VHP101,老化指标保证10年2ppm,但温度系数稍微逊色一些

5.jpg

再比如这种VHA518,根据最新的数据表,老化性能也是10年2ppm

   6.jpg

总表

7.gif

其它:

1、精密线绕电阻的内部:

1.jpg

2、山寨的“子母电阻”:

一种所谓进口AMA航天级0.01%精密电阻,上面的Acurate Resistance都写错,实际上是几只金属膜电阻串并联而成。
造假的人也许认为把阻值凑准确了,就达到了高精度。殊不知,金属膜电阻的老化和温飘,与精密线绕相差甚远,不可能通过几只串并联来取得。


2.jpg 3.jpg
  



假冒金属箔
内部为两个小的普通电阻并联

   4.jpg
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kknd
12年5个月前
4楼
直播沙发!
好贴子,顶!
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west_0830
12年5个月前
5楼
这二天网上看过有纸片一样粘在电路板上的M级电阻..发现上3M以上的电阻那价钱都很高.特别是那些精密的功放用的更是吓人.还好我很少听大功放的 [s:251] 不然和高压化学等一起玩.把底裤卖掉也不够钱花 [s:245]
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warmonkey
12年5个月前
6楼
Evanohm成分:Ni75/Cr20/Al 2.5/Cu 2.5

 可伐合金,英文:KOVAR;译文:可伐、科瓦(也称铁镍钴合金,相当于GB 4J29,ASTM F15,UNS K94610);KOVAR为含镍29%,钴17%的硬玻璃铁基封接合金。该合金在20~450℃范围内具有与硬玻璃相近的线膨胀系数和相应的硬玻璃能进行有效封接匹配,和较高的居里点以及良好的低温组织稳定性,合金的氧化膜致密,容易焊接和熔接,有良好可塑性,可切削加工,广泛用于制作电真空元件,发射管,显像管,开关管,晶体管以及密封插头和继电器外壳等。
  可伐易与钼组玻璃进行配合封接 ,一般工件表面要求镀金。
  [1][2]其状态有硬态和软态两种。
  牌号4j29材质成分详细如下:
  NICKEL (Ni):29.0
  COBALT (Co):17.0
  MANGANESE(Mn):0.50
  SILICON (SI):0.20
  SULFUR (S):0.025
  CHROMIUM(Cr):0.20
  COPPER (Cu):0.20
  MOLYBDENUM (Mo):0.20
  ZIRCONIUM (ZR):0.10
  PHOSPHORUS (P):0.025
  CARBON (C):0.06
  IRON BALANCE
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novakon
12年5个月前
7楼
文章中有错误,明明就是accurate,为啥说写错了应为acurate呢?
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北落师门
12年5个月前
8楼
LZ辛苦了.....
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latexles
12年5个月前
9楼
引用第5楼west_0830于2009-10-13 21:01发表的  :
这二天网上看过有纸片一样粘在电路板上的M级电阻..发现上3M以上的电阻那价钱都很高.特别是那些精密的功放用的更是吓人.还好我很少听大功放的 [s:251] 不然和高压化学等一起玩.把底裤卖掉也不够钱花 [s:245]


  音响电阻和精密电阻的要求有一定区别,精密电阻当中的绕线工艺频率特性是极端的差。
而音响电阻十分重视频率特性以及噪声,其他性能要求不高。
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天狼晓月
12年5个月前
10楼
第九名:高精度金属膜
国产型号RJJ,第一个J代表金属膜,第二个J代表精密的意思。以前这样的电阻大多是红色的,而且体积较大(1W或2W),所以才称之为大红袍,精度可达0.1%。以下电阻,80代表生产年代(1980年),而0.1代表精度(0.1%)。


这个R拼音读做"ri"么?..... [s:94]
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adeng2002
12年5个月前
11楼
不错
借问下,要测量万伏以上高压的话如何选择电阻进行分压,同时还要测量微安级别的电流,又该选何电阻?精度要求一般
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阿凡达
12年1个月前
12楼
长见识了
以前不知道有些电阻如此奇形怪状
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vocal@ルカ
11年9个月前
13楼
TDK的金封金属箔
哦 看成晶振 [s:261]
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hamdad
11年9个月前
14楼
好资料,好电阻,可惜,没有一只可以满意应用于射频场合。

常见的贴片电阻,看似体积甚小,似乎可以应用于RF用途,想错了,即使是5%精度的大陆货,生产线上也要用激光雕刻的工艺微调阻值,10MHz以上,特性已经惨不忍睹了……
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jrcsh
11年9个月前
15楼
好 很好 非常好
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jrcsh
11年9个月前
16楼
这才是 KC     课本上没有 的东西
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花落一天
11年9个月前
17楼
值得加精的一片文章,期待楼主还有其他关于电感,电容的介绍~~
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菲斯·希尔
11年7个月前
18楼
非常感谢LZ,开了眼界了
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honda2010
11年0个月前
19楼
谢谢LZ,长见识了。[s:222]
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ecll803
10年10个月前
20楼
我有种5M的胶木壳,不知属于哪种
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尼布甲尼撒
10年9个月前
21楼
引用第3楼1211于2009-10-13 20:30发表的  :
第二名:金封金属箔
金属箔电阻本身性能良好,再加上金封,不仅能把温漂做到1ppm/C之内,更能保证年老化<5ppm/a,这与很多标准电阻都可以媲美了。

1.jpg   

.......
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苦丁茶
10年9个月前
22楼
我喜欢那个MF18
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古人
10年9个月前
23楼
谢谢LZ分享经验资料,原来一直用RJJ大红袍,可却不知道原来是高精密电阻,这次算是知道了,再次感谢。
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kcltxinshou
10年3个月前
24楼
学习了!
但有些疑问:
1.在一些精密电路(比如机器人一类的控制电路)中是否都应采用高精密电阻呢?
2.高精密电阻体积都较大,使用了它,电路体积太大怎么办?
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慕容紫英
10年3个月前
25楼
谢谢LZ分享经验资料
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zzhc2008
4年8个月前 修改于 4年8个月前
26楼
最近在给放大器找噪声和温飘特性好并且能负担的起的电阻,误打误撞找到一篇貌似是LIGO项目前期研究的文章,对比了大量较为常见精密电阻的电流噪声(1/f分布)。不出意外Vishay的金属箔直到1Hz附近都几乎没有明显的噪声,然而价格呵呵。比较值得注意的是某些厂家的电阻低频段的噪声密度竟然达到了0.3 uV/sqHz的水平,转折频率fc在1kHz以上(阻值100R)。如果在某些对低频噪声有点要求的应用中不幸用了这些牌子的产品就很麻烦了。常见产品里Vishay的1206晶圆电阻15ppm的型号表现不错,可以放心用。
链接:XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/public/0002/T0900200/001/current_noise.pdf
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DAWEITAN
1个月17天前
27楼

可以想象到生产这些精密电阻的厂家那套检测和测试设备里的元件精密度和价格不,是很吓人!

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