一些低温漂电阻的测量结果
中文摘要
发布一些低温漂电阻的测量结果,包括Fluke的金封线绕电阻、HP的金封线绕电阻、Vishay的VHA414和VHA412Z金属箔电阻、AE的HCZ金封金属箔电阻、国产的RJ711H金封金属箔电阻、国产的UPR和EE低温漂金属膜电阻、老式的RX70塑封线绕电阻。测试使用Agilent 34401A万用表进行,配合加热器和PT100电阻测试温度(温度精确到1℃)。
关键词
低温漂电阻线绕电阻金属箔电阻金属膜电阻

      这里发布一些低温漂电阻的温漂特性测量结果。这些电阻都是之前收集的,有些是从厂家和相关网站购买的,不过绝大多数来源于小咸鱼。这里先发一下这些电阻的合照。

合照.png

      第一个是Fluke的金封线绕电阻,卖家说是Fluke 5540的拆机件,阻值为18kΩ。Fluke的金封线绕电阻一般会标定温度系数,最早的版本精确到0.5ppm/℃,后来升级到0.1ppm/℃,这次测试的是后面那种。无论如何,Fluke的新产品已经换成了低温漂金属膜电阻阵列(也可能是金属箔电阻阵列,这个太难判断了),金封线绕工艺已经被淘汰了。下面是这个电阻的实物图,还是很容易跟早期版本区分开的。

Fluke的18K金封线绕电阻.png

      这两个电阻的标志是P0.3和N0.0,表示厂家测试到的温漂系数为+0.3ppm/℃和-0.0ppm/℃。对于P0.3的电阻,我测试的结果如下图所示。我测到的温漂约为3ppm/℃,可能是测试有问题,也可能是P0.3指的是+3ppm/℃。

     左上的第一张图是电阻阻值相对于平均值的漂移,横轴是测量次数,我设置成700次。右上的第二张图是温度的测量结果,横轴是对应电阻的测量次数。下面第三张图的横轴是温度,纵轴是电阻相漂移,可以根据曲线斜率计算温度系数。由于温度分辨率只有1℃,所以温漂曲线并不平滑,只能估计大致的趋势,但计算温漂系数已经足够了。

Fluke的18KP3金封线绕电阻.png

      对于N0.0的电阻,我测试的结果如下图所示。这次的温漂基本是0ppm/℃,跟上一个电阻差别明显。看来Fluke确实很有水平。有个小细节,我把第一张图里的阻值相对漂移换成了阻值实际值,下面的图片也会不定时出现这个。

Fluke的18KN0金封线绕电阻.png

      第二个测试的电阻是Vishay公司的VHA412Z金属箔电阻,跟著名的Vishay VHP202Z是同一系列的。这个电阻用了Vishay公司温漂系数最低的Z系列金属箔材料,阻值为1kΩ,手册中标称的温漂为±0.2±2ppm/℃。这个温漂的标称方式着实令人费解,我理解成大多数电阻温漂±0.2ppm/℃,少量缺陷品会达到±2ppm/℃。下图是这个电阻的实物图,我觉得长得很像绕线电阻,不过算了。

Vishay VHA412ZT-1K 实物.png

      这个电阻的测试结果如下图所示,计算下来略小于1ppm/℃,倒是好好遵守了产品手册的约定。不过这个曲线的形状有点怪,不是金属或合金常见的抛物线型,或许是因为测试问题,也可能跟电阻有关。VHA412Z可能是两只温漂相互抵消的金属箔电阻串联得到的,特性有点差异也能理解,但我舍不得拆开,所以没法证明这一点。

Vishay VHA412ZT-1K.png

      第三个电阻是Vishay公司的VHA414电阻,跟Vishay VHP202是同一个系列。电阻的阻值是500K,对测试系统来说有点大,可能测不到准确的温漂曲线。卖家没有讲清楚电阻来历,只知道是拆机件,这里也只能接受了。该电阻的温漂标称值是±2±2.5ppm/℃,算是比较好的金属箔电阻。该电阻的实物图如下图所示。

Vishay VHA414-500K 实物图.png

      这个电阻阻值太大不好测,所以我分别测了升温和降温的温漂曲线(其他的电阻只测了升温过程的温漂曲线),测试结果分别如下图所示。测试结果约为2ppm/℃,不过电阻值波动比较大,第一组的升温测试还有热滞现象,感觉不太理想。

Vishay VHA414-500K.png Vishay VHA414-500K-2.png

      第四组电阻是国产的RJ711H金封金属箔电阻。卖家没讲电阻的情况,相关资料也不太好查,不过知道电阻阻值是10.1kΩ,温漂大致上是5ppm/℃。最重要的是,这是国产的金封金属箔电阻,虽然睿思也有这个,但他们好像引入了Vishay的技术,我不太确定算不算国产。我买了5只电阻,实物图如下图所示。

RJ711H-10K1 实物.png

      前四只电阻只测了升温的温漂曲线,前3只温漂约为0.5ppm/℃,着实是惊吓到我了。第四只算出来的温漂约为1ppm/℃,但是温漂曲线有点古怪,可能是我的测试有问题。

RJ711H-10K1 1-4号.png

      第5只RJ711H做了升温测试和降温测试,结果如下图所示。升温过程测到的温漂约为1ppm/℃,降温的温漂约为0.75ppm/℃。这应该是加热器内温度不均匀导致的,因为我是先做的升温再做的降温,第一次无法保证温度均匀性,第二次还是很有把握的。

RJ711H-10K1-5.png RJ711H-10K1-5-2.png

      第五个电阻是HP公司(现在叫Keysight公司)的金封线绕电阻,阻值为30kΩ,标注的温漂是±1ppm/℃,似乎是HP公司的剩余库存。这个电阻只在HP公司很早期的万用表中有出现过(似乎还不包括3458八位半万用表),所以我也没太期待温漂指标。这个电阻的实物图如下图所示。

HP的30K1ppm金封线绕电阻 实物.png

      该电阻的温漂测试结果如下图所示,大概略小于3ppm/℃。这不是一个抛物线型温漂曲线,估计还是测试问题,比如温度不均匀之类的情况。

HP的30K1ppm金封线绕电阻.png

      第六个是Alpha Electronics(AE)公司的HCZ系列金封金属箔电阻,阻值为100kΩ,手册中标注的温漂是±1ppm/℃。这个电阻的来历还算正规,所以应该没啥安全问题。电阻的实物图如下图所示。PS:原谅我用张长图,我不太会编辑网站上图片的尺寸。

HCZ100KT-100K 实物.png

      这个电阻的温漂测试结果如下图所示,我认为应该略小于0.5ppm/℃。这个电阻跟Vishay VHA414一样,阻值较大导致测量不准确,计算的温漂不太可靠。

HCZ100KT-100K.png

      在金属箔电阻和线绕电阻后,接下来是低温漂金属膜电阻。国内生产的低温漂金属膜电阻主要是UPR系列和EE系列,应该是引入了奥地利EBG公司的技术(因为产品型号很相似)。下面是UPR电阻的实物图,电阻阻值是15kΩ,厂家规定的温漂等级为C11,对应±1ppm/℃的温漂。

UPR金属膜电阻15KC11 实物.png

      该电阻的温漂测试结果如下图所示(时间有限只测了1只),结果应该在3ppm/℃左右。这个温漂跟金属箔电阻差不多,足以在很多场合下替代金属箔电阻(不过老化指标好像还不行,至少没有相关报道)。据我所知,在电阻网络这方面,低温漂金属膜电阻已经全面取代金属箔电阻了,这方面有不少拆机图和产品指标能作为证据。

UPR金属膜电阻15KC11.png

      我找到的EE系列低温漂金属膜电阻的外形如下图所示。这个电阻阻值是10kΩ,温漂等级是C7,对应5ppm/℃的温漂系数。这个电阻是从原产厂家购买的(当然不是指EBG公司),应该比较可靠。

EE电阻10KC7 实物.png

      这个电阻的测试结果如下图所示,对应的温漂系数约为3ppm/℃。令我费解的是,这个电阻的温漂曲线是一条直线,可能这是低温漂金属膜电阻的固有特性,或者我没能加热到抛物线顶点的温度。

EE电阻10KC7.png

      接下来是一些彩蛋,主要是国产的RX70塑封线绕电阻的温漂测试结果。这里用到的电阻都是80年代之前生产的,不包括现代的RX70线绕电阻。第一只RX70电阻的实物图和测试结果如下图所示(RX11-6是RX70的早期型号),阻值为10kΩ,没有标注温度系数,测试值约为1.4ppm/℃。

RX11-6-10K 结果.png

      第二只RX70的结果如下图所示,阻值为20kΩ,同样不标注温度系数,测试结果约为3ppm/℃。

RX70-20K 结果.png

      第三只RX70电阻的实际名称是RX11-3,阻值为500kΩ,温漂系数。。。。。其实已经不用算了,测试表明这根本就不是低温漂电阻,看来是冒牌货。

RX11-3阻值500K 结果.png

来自:仪器与装备 / 仪器仪表
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~~空空如也
bbqws60
9个月1天前 IP:广东
925635

居然还有国产的金封金属箔电阻,,vishay的金封金属壳基本只出现在datron的校准仪4700系列,早期斯伦贝谢7071,7081也有大量采用。1271和1281上面也有一些。其他设备上倒是没见过。这种体积的估计是4700里面拆出来的

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研究黑魔法的生菜作者
8个月28天前 IP:安徽
925720
引用bbqws60发表于1楼的内容
居然还有国产的金封金属箔电阻,,vishay的金封金属壳基本只出现在datron的校准仪4700系列...

其实不是。这个是Vishay公司已定型的产品,分别是VHA412Z和VHA414,不是定制的,附件是这两种电阻的产品手册(跟VHP202Z和VHP202是同一个系列)。您说的电阻应该是Vishay公司定制的金封线绕电阻,而这两种是金封金属箔电阻,只是外观非常相似。

attachment icon VHP202.pdf 131.93KB PDF 81次下载 预览

attachment icon VHP202Z.pdf 131.08KB PDF 65次下载 预览

金封金属箔电阻这块,国内我知道开步睿思(ResistorToday)和718厂可以生产。开步睿思对应的型号是REHR,他们似乎引进了Vishay公司的工艺,宣传材料里提到了Visahy公司著名的Z箔材料,并且说是用进口材料制作金属箔电阻的。718厂对应的型号就是上面的RJ711H,我本来以为是套金属壳的RJ711,没想到实测温漂这么低,跟Vishay的Z箔差不了多少了。附件是这两种电阻的产品手册。

attachment icon REHR.pdf 621.05KB PDF 92次下载 预览

attachment icon RJ711H.pdf 371.22KB PDF 67次下载 预览


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研究黑魔法的生菜作者
8个月28天前 IP:安徽
925721

这里再补充一些电阻温漂测试结果,分别是Fluke公司早期的金封线绕电阻、HP公司早期的100KΩ金封线绕电阻、MC公司的6KΩ金封线绕电阻和6KΩ/12.7KΩ金封线绕电阻对、以及一些来历不明的RX70国产塑封线绕电阻。这些电阻都是旧时代的产品,不值得再开一个帖子,所以就把测试结果发这里了。


Fluke公司早期的金封线绕电阻没有那个白色涂层,而是直接把型号和指标写在外壳上。下图是这种电阻的外观,两只电阻的阻值都是224.887KΩ,温漂等级分别为P0.5和N2.0。这几只电阻在25℃到50℃的范围内温漂几乎测不出来,我认为是电阻阻值太大,34401测不到这么小的电压变化。

Fluke的224K887线绕电阻.png

这两个电阻中,标记P0.5的电阻测试结果如下:

Fluke的224K887线绕电阻标记P05.png

标记N2.0的电阻测试结果如下:

Fluke的224K887线绕电阻标记N20.png

下图是HP公司生产的100KΩ金封线绕电阻,总共有3只,下图是这个电阻的实物图。跟上面的30KΩ电阻不同,这个电阻没有标注温漂系数。

HP的100k线绕电阻.png

这三只电阻的温漂测试结果如下图所示,大概是4.3ppm/℃、2.3ppm/℃和1.3ppm/℃。

HP的100k线绕电阻编号1.png HP的100k线绕电阻编号2.png HP的100k线绕电阻编号3.png


下图是MC公司的6KΩ金封线绕电阻,出处不太确定,可能是Datron 1061、1071、1081或是Solartron 7081之类的古老万用表上拆下来的。MC应该是一家英国公司,在Datron公司和Solartron公司的产品中可以碰到,似乎当了大英帝国的陪葬品,没能活到21世纪。

MC的6K线绕电阻.png

这个电阻的温漂测试结果如下,测试中有点扰动(可能是待测电阻的热滞效应,或者是测温电阻和待测电阻有温差),但大致结果是2ppm/℃左右,还是不错的。

MC的6K线绕分压电阻.png


接下来的电阻比较麻烦,这是MC公司生产的6KΩ/12.7KΩ金封线绕电阻对,应该是从Solartron 7081万用表上拆下来的,MC公司还给电阻起了个DUP45的名字。这个轴向金封线绕电阻总共有3个引脚,跟别的电阻比起来还挺特别。我个人认为分成两个金属壳也是可以的,不知道当年MC公司和Datron公司在想什么。这跟Vishay VHD200金封金属箔电阻对不一样,VHD200的电阻体是整个金属箔,性质上比较接近;DUP45里面应该是电阻丝,就算装进同一个外壳也不会有什么好处,反而多增加一种电阻封装,导致成本上升。

MC的6K和12K7.png

我首先测了6KΩ和12.7KΩ电阻串联后的温漂,结果如下图所示,温漂约为1.5ppm/℃。

MC的6K和12K7串联.png

然后,我分别测了6KΩ和12.7KΩ电阻的温漂,如下图所示。其中6KΩ电阻测试中出现了明显的热滞,是我测试时太着急,没等上次加热后温度稳定下来、就开始下一次测试所导致的。测试表明,6KΩ电阻的温漂为2.3ppm/℃,12.7KΩ电阻的温漂约为2.4ppm/℃,似乎还很接近。

MC的6K和12K7电阻的6K部分.png MC的6K和12K7电阻的12K7部分.png

下图是Datron 1071万用表上拆下的金封线绕电阻,电阻生产厂家不明,但基本上是金封线绕电阻。这个电阻用作万用表的输入增益控制,包括2只10.8114KΩ、1只9KΩ和1只1KΩ的电阻,外面的热缩管是我自己套的。

Datron 1071的输入分压电阻.png

这4只电阻的温漂测试结果如下图所示。按照1KΩ、9KΩ、两只10.8114KΩ的顺序,温漂测试的结果依次是4.3ppm/℃、3.3ppm/℃、3ppm/℃和5.2ppm/℃。从结果上看,这几只电阻的温漂还算一致,虽然温漂有点大,但用作增益控制电阻时,电阻阻值比例的稳定性才是最重要的,所以并没有什么问题。

Kelvin的1K电阻.png Kelvin的9K电阻.png Kelvin的10K8114电阻编号1.png Kelvin的10K8114电阻编号2.png

最后是一些RX70电阻的测试结果。这些电阻的实物图没啥可看的,分别是2只1KΩ和2只35KΩ的电阻,我就直接上温漂测试结果了。可以看出,1KΩ电阻在20℃左右有个温漂很低的区域,但超过30℃后温漂就急剧增加,平均下来有18ppm/℃左右。这种温漂特性是锰铜系合金的典型特性(二次温漂系数Beta较大,导致温漂曲线弯曲明显),现代低温漂电阻一般使用镍铬合金,可以避免这种现象。

作为对比,35KΩ电阻的温漂系数约为5ppm/℃,但是零温漂温度却超过60℃,简直不可理喻。这两只电阻也是用在增益控制上,因此更看重温漂的一致性,实际使用应该也没啥问题。

RX70阻值1K编号1.png RX70阻值1K编号2.png RX70阻值35K编号1.png RX70阻值35K编号2.png


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量子隧道
8个月28天前 修改于 8个月28天前 IP:广东
925724

楼主好,想起来RX70电阻我有一堆,偶尔用来看看我的手持万用表准不准。

我一直有个疑问,我的RX70最小的那个阻值是10ohm+/-0.01%。我计算了一下,引线直径0.8mm,各长30mm,折算下来电阻有0.00204ohm。已经超过10ohm的万分之一了。说明即使用四线电阻法,钳到引线的不同位置测到的电阻误差也超标了。那么行业里有没有规定,这10ohm电阻,到底是指从哪到哪的?谢谢

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研究黑魔法的生菜作者
8个月26天前 IP:安徽
925800
引用量子隧道发表于4楼的内容
楼主好,想起来RX70电阻我有一堆,偶尔用来看看我的手持万用表准不准。我一直有个疑问,我的RX70最...

抱歉这个问题有点难度。按照我的理解,一枚阻值精确的10Ω电阻就应该是四线电阻,因为阻值已经很小,引线电阻已经有影响了。根据国军标GJB 1826-1994的要求(跳转到国军标GJB 360.29-1987),1Ω以下的电阻必须用四线制方法(双臂电桥)测试,100Ω以上肯定可以不用四线制(单臂电桥)测试,中间的阻值取决于实际情况。


GJB 1826-1994里面没有规定测试点,但在高频振动(4.7.17)与冲击(4.7.16)的测试里规定了下图的电阻安装方法,要求电阻引脚弯折点到电阻体外壳的距离不小于6mm,如下图所示。

GJB 1826规定的电阻安装方法.png

718厂以前的产品手册里也有类似要求,不过距离改成了5mm,如下图所示:

718规定的电阻安装方法.png

第一个国军标可以从这个链接里看到:(正版) GJB 1862-1994 - 道客巴巴 (XXXXXXXXX)。标准文件好像有版权问题,我就不上传文件了。

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科创币
量子隧道
2023-10-02
很给力
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量子隧道
8个月26天前 IP:美国
925804
引用研究黑魔法的生菜发表于5楼的内容
抱歉这个问题有点难度。按照我的理解,一枚阻值精确的10Ω电阻就应该是四线电阻,因为阻值已经很小,引线...

多谢楼主的讲解。我那几个RX70电阻,10ohm的应该是0.1%的。从RX70选型表可见,精度0.01%的最低阻值100ohm。精度0.1%的才有10ohm。看来当年商家的说辞0.01%,并不适用每一个阻值。我那一堆RX70,至少10ohm那一个,商家是没有在精度上说实话的。

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研究黑魔法的生菜
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2023/04/24注册,28天23时前活动

研究黑魔法的生菜。 会制作一些简单的电路,有一点测试能力,总是试图搞一搞最麻烦的指标。

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