如何選擇合適的電阻型分壓器

無論你的應(yīng)用是精密電壓基準(zhǔn)還是儀表放大器，分壓器都在高精度電阻應(yīng)用中占據(jù)了很大比重。雖然電阻型分壓器只是簡(jiǎn)單的電路，但是在討論它們的設(shè)計(jì)時(shí)仍然會(huì)出現(xiàn)問題和誤解：

● 如果我的系統(tǒng)指定在-55～125℃的溫度范圍內(nèi)工作，那么我的輸出電壓將會(huì)偏離理想值多少？

● 溫度范圍會(huì)對(duì)分壓器的輸出造成什么影響？

● 如果我使用精度達(dá)到±0.1%的電阻，那么我的輸出電壓精度將在±0.1%以內(nèi)，對(duì)吧？

選擇方法
目前主要有兩種實(shí)現(xiàn)電阻型分壓器的方式：通過將兩個(gè)分立的片狀電阻連接到公共端，或者通過使用分壓器封裝在內(nèi)部的電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。你所選擇的類型可能會(huì)對(duì)分壓器的性能有很大的影響。

普通電阻型分壓器由兩個(gè)電阻串聯(lián)而成（如圖1所示）。電壓從分壓器的頂端輸入，由兩個(gè)電阻之間的節(jié)點(diǎn)輸出，而參考電壓（通常是接地電路）則連接在分壓器的底端。

圖1 普通雙電阻分壓器

分壓器的工作原理遵從歐姆定律：V=IR。當(dāng)電壓(輸入電壓)施加在分壓器輸入端時(shí)，電流(I)會(huì)同時(shí)流過兩個(gè)電阻。因此，根據(jù)歐姆定律，每個(gè)電阻兩端所形成的電壓將是輸入電壓的一部分。V1=I(R1),VOUT=I(R2)，而VIN=V1+VOUT。這樣，輸入電壓被“分”成兩個(gè)電壓。

輸出電壓除以輸入電壓，可以得到分壓器的傳輸函數(shù)：

VOUT/VIN=IR2/(I(R1+R2))=R2/(R1+R2)

傳輸函數(shù)表示，輸出電壓取決于輸入電壓以及R1和R2的阻值。在這種理想狀態(tài)下，輸出電壓精確地按照R2/(R1+R2)計(jì)算，同時(shí)這個(gè)比值取決于輸入電壓，以及電阻元件能夠工作的全部溫度。但電阻并不是理想狀態(tài)中的。實(shí)際的電阻具有固有容差和溫度系數(shù)，可能會(huì)給電子系統(tǒng)引入很大的誤差。

這些效應(yīng)如何影響非理想狀態(tài)下分壓器的誤差呢？讓我們看一看固有容差對(duì)分壓器輸出電壓的影響。如果分壓器由兩個(gè)分立電阻構(gòu)成（如圖2所示），那么輸出誤差不僅取決于分立電阻的固有容差，而且也取決于分壓器的比值。如果R1=R2，那么由于電阻容差給輸出電壓所帶來的最大誤差就等于電阻的固有容差。但是如果R1≠R2，情況又如何呢？

圖2 使用分立片狀電阻構(gòu)成的分壓器