طراحان باید اصول و تاثیرات VCR و همچنین نحوه کاهش اثرات آن را درک کنند

بسیاری از طراحان نمی دانند که مقاومت ها دارای ضریب مقاومت ولتاژ (VCR) و ضریب مقاومت دمایی (TCR) هستند. این قابل درک است زیرا در کاربردهای ولتاژ پایین و مقاومت کم، اثر ولتاژ کوچک است و می تواند به خوبی با اثرات دما پنهان شود. با این حال، در مدارهایی که از مقاومت بالا و/یا ولتاژ بالا (HV) استفاده می کنند، تغییر مقاومت با ولتاژ ممکن است یک مسئله اصلی باشد. این مدارها در کاربردهایی مانند منابع تغذیه با ولتاژ بالا، تقویت کننده های ترانس امپدانس (TIA)، روشنایی LED با ولتاژ بالا و سیستم های ارتباط پالسی استفاده می شوند. طراحان چنین مدارهایی باید اصول و اثرات VCR و همچنین نحوه کاهش تاثیر آن را درک کنند.

این مقاله ابتدا یک نمای کلی از چیستی VCR و تأثیر آن بر طراحی مدار ارائه می دهد. سپس، با استفاده از مقاومت کم VCR Stackpole به عنوان مثال، نحوه انتخاب و استفاده از چنین دستگاه هایی را برای به حداقل رساندن تاثیر VCR و اطمینان از عملکرد دقیق و قابل اعتماد مدارهای بحرانی توضیح می دهد.

VCR چیست؟
VCR یک مقاومت را می توان به عنوان رابطه بین مقدار مقاومت و ولتاژ اعمال شده که متناسب با آن تغییر می کند تعریف کرد. واحد اندازه گیری آن معمولاً یک میلیونیم در هر ولت (ppm/V) است و با استفاده از فرمول زیر قابل محاسبه است:

فرمول 1

که در میان آنها

R1 مقدار مقاومت در ولتاژ مرجع (V1) است که بر حسب اهم (Ω) اندازه گیری می شود.

R2 مقدار مقاومت (بر حسب اهم) در ولتاژ تست (V2) است.

V1 ولتاژ مرجع است

V2 ولتاژ تست است

VCR می تواند مثبت یا منفی باشد. یک VCR مثبت نشان می دهد که با افزایش ولتاژ روی مقاومت، مقاومت نیز افزایش می یابد. VCR منفی نشان دهنده کاهش مقاومت است.

یک مقاومت تراشه ولتاژ بالا معمولی با VCR از 200 ppm/V تا 300 ppm/V، زمانی که ولتاژ اعمال شده به میزان 1000 ولت تغییر کند، 20% تا 30% تغییر در مقاومت را تجربه می‌کند. اگر مقاومتی با VCR از 25 ppm/V تا 50 ppm/V تغییر کند، همان مقاومت به 5% کاهش می‌یابد. تنوع 1000 ولت

روش تست استاندارد برای اندازه گیری VCR باید از روش MIL-STD-202G 309 پیروی کند. این استاندارد یک روش واحد را برای آزمایش قطعات الکترونیکی مشخص می کند که مشخص می کند ولتاژ تست استاندارد برابر با حداکثر ولتاژ کاری مشخص شده است و سطح ولتاژ مرجع 10٪ حداکثر ولتاژ کاری است.

چگونه VCR را به حداقل برسانیم
با انتخاب طرح ها و مواد مناسب، VCR را می توان تا حد ممکن به حداقل رساند. با توجه به اینکه مواد با مقاومت کم VCR می توانند VCR را بهبود بخشند اما TCR را نیز افزایش می دهند و در نتیجه پایداری دما را کاهش می دهند، هنگام انتخاب مواد مقاوم به مصالحه مهندسی نیاز است. انتخاب جوهر با مقاومت کم نیز می تواند VCR را بهبود بخشد، اما حداکثر مقاومت قابل دستیابی را محدود می کند. انتخاب دقیق نوع و استفاده از جوهر مقاومتی می تواند VCR را بهینه کند.

برش لیزری نیز می تواند بر روی VCR تأثیر بگذارد. مقدار مقاومت تولید شده توسط مقاومت های تعمیر نشده معمولاً با مقدار مورد انتظار بین 5 تا 20 درصد متفاوت است. برش لیزری برای تنظیم مقدار مقاومت در محدوده تحمل کمتری مانند 1٪ استفاده می شود. فرآیند برش لیزری می‌تواند ریزترک‌هایی ایجاد کند که منجر به تغییرات امپدانس غیرمنتظره محلی می‌شود، در نتیجه VCR افزایش می‌یابد و باعث تخریب VCR می‌شود (شکل 1).