Veel ontwerpers zijn zich er niet van bewust dat weerstanden een weerstandscoëfficiënt (VCR) en een weerstandstemperatuurcoëfficiënt (TCR) hebben. Dit is begrijpelijk omdat bij toepassingen met lage spanning en lage weerstand het spanningseffect klein is en goed kan worden gemaskeerd door temperatuureffecten. In circuits die hoge weerstand en/of hoge spanning (HV) gebruiken, kan de variatie van de weerstand met de spanning echter een groot probleem zijn. Deze circuits worden gebruikt in toepassingen zoals hoogspanningsvoedingen, transimpedantieversterkers (TIA), hoogspannings-LED-verlichting en pulscommunicatiesystemen. Ontwerpers van dergelijke circuits moeten de principes en effecten van videorecorders begrijpen, en weten hoe ze de impact ervan kunnen verzachten.
Dit artikel geeft eerst een overzicht van wat videorecorder is en de impact ervan op het circuitontwerp. Vervolgens wordt aan de hand van de lage VCR-weerstand van Stackpole als voorbeeld uitgelegd hoe u dergelijke apparaten kunt selecteren en toepassen om de impact van videorecorders te minimaliseren en een nauwkeurige en betrouwbare werking van kritische circuits te garanderen.
Wat is videorecorder?
De VCR van een weerstand kan worden gedefinieerd als de relatie tussen de weerstandswaarde en de aangelegde spanning die proportioneel varieert. De meeteenheid is gewoonlijk één miljoenste per volt (ppm/V) en kan worden berekend met behulp van de volgende formule:
Formule 1
waaronder
R ₁ is de weerstandswaarde bij de referentiespanning (V ₁), gemeten in ohm (Ω)
R₂ is de weerstandswaarde (in ohm) bij de testspanning (V₂).
V₁ is de referentiespanning
V₂ is de testspanning
Videorecorder kan positief of negatief zijn. Een positieve VCR geeft aan dat naarmate de spanning op de weerstand toeneemt, de weerstand ook toeneemt; Negatieve VCR duidt op een afname van de weerstand.
Een typische hoogspanningschipweerstand met VCR variërend van 200 ppm/V tot 300 ppm/V zal een weerstandsverandering van 20% tot 30% ervaren wanneer de aangelegde spanning met 1000 V verandert. Als een weerstand met VCR variërend van 25 ppm/V tot 50 ppm/V wordt geselecteerd, zal de weerstandsverandering afnemen tot 2,5 tot 5% onder dezelfde variatie van 1000 V.
De standaardtestmethode voor het meten van videorecorders moet de MIL-STD-202G 309-methode volgen. Deze norm specificeert een uniforme methode voor het testen van elektronische componenten, waarbij wordt gespecificeerd dat de standaard testspanning gelijk is aan de gespecificeerde maximale bedrijfsspanning en dat het referentiespanningsniveau 10% van de maximale bedrijfsspanning bedraagt.
Videorecorder minimaliseren
Door de juiste ontwerpen en materialen te selecteren, kan de videorecorder zoveel mogelijk worden geminimaliseerd. Vanwege het feit dat materialen met een lage VCR-weerstand de VCR kunnen verbeteren, maar ook de TCR kunnen verhogen, waardoor de temperatuurstabiliteit wordt verminderd, zijn technische compromissen nodig bij het selecteren van weerstandsmaterialen. Het kiezen van inkt met een lage weerstand kan ook de videorecorder verbeteren, maar beperkt de maximaal haalbare weerstand. Zorgvuldige selectie van het type en gebruik van resistieve inkt kan de videorecorder optimaliseren.
Lasertrimmen kan ook gevolgen hebben voor de videorecorder. De weerstandswaarde die wordt gegenereerd door niet-gerepareerde weerstanden verschilt doorgaans 5 tot 20% van de verwachte waarde. Lasertrimmen wordt gebruikt om de weerstandswaarde aan te passen aan een kleiner tolerantiebereik, bijvoorbeeld 1%. Het lasertrimproces kan microscheuren veroorzaken, wat kan leiden tot lokale onverwachte impedantieveranderingen, waardoor de videorecorder toeneemt en de videorecorder verslechtert (Figuur 1).