专利名称：零温度系数精密电阻的匹配技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及电阻元件，特别是一种零温度系数精密电阻的匹配技术。
背景技术：
电子仪器用的取样电阻，对于电阻值的准确度要求不高(±0.5％～±0.05％)，但对温升的稳定性要求较高(±0.05％～±0.005％)。这对于小功率(0.1w以下)取样电阻，其自热效应还不大。若取样电阻的功率达到1w～3w时，将会明显发热，其温度可达到50℃以上，其温升的稳定性问题就十分突出。还有，高精度数字仪表，直流定电压等仪器中的放大器反馈电阻，量程分压电阻，虽然功率小、自热效应小，但在工作温度变化很大时(20℃～40℃)，其动态的稳定性问题也十分突出。目前解决的方法是选用的电阻合金的温度系数越小越好，最好接近于零，即所谓的零温度系数。而在制造电阻合金材料时，其温度系数有正值，也有负值，但能成为零温度系数的数量极少。因此，这些精密电阻价格昂贵，相应增加了仪器的成本。
发明内容
本发明为了解决现有精密电阻动态稳定性所存在的技术问题，而提供的一种零温度系数精密电阻的匹配技术。
根据上述目的，本发明提供一种零温度系数精密电阻的匹配技术用具有负温度系数和正温度系数的两种精密电阻合金，一种为主体，另一种为辅体，进行阻值匹配构成温度系数接近于零的精密电阻。
上述技术，其中精密电阻的阻值与温度的关系，可用以下公式表示R(t)＝R1(t)+R2(t)＝R1(20)[1+α1(t-20)]+R2(20)[1+α2(t-20)](1)其中α1-为负温度系数α2-为正温度系数R1-为主体电阻合金的阻值R2-为主体电阻合金的阻值20-为20℃时上述公式，其中主体电阻合金的阻值匹配范围(％)为98.00～99.95；辅体电阻合金的阻值匹配范围(％)为0.05～2.00。
上述公式，其中α1也可以为正温度系数，α2也可以为负温度系数。即主体电阻合金可以是负温度系数，也可以是正温度系数。
在制作零温度系数精密电阻时，其主体选用负温度系数的电阻合金，则辅体选用正温度系数的电阻合金；或者主体选用正温度系数的电阻合金，则辅体选用负温度系数的电阻合金。当精密电阻温度升高时，负温度系数电阻合金的阻值减少，而正温度系数电阻合金的阻值增加，两者匹配得当时正好抵消，使阻值保持不变，即零温度系数的精密电阻。
本发明由于采取了以上技术措施，可获得温度系数接近于零甚至等于零的精密电阻，从而满足了动态稳定性的要求。
具体实施例方式
锰铜电阻合金的温度系数小、对铜热电势低、稳定性好，其中电阻值与温度的关系近似一个以某一温度电阻值为基准的一元二次方程，即R(t)＝R(20)[1+α(t-20)+β(t-20)2]，在5～45℃温度范围内呈二次函数抛物线，适宜于制作小功率取样电阻。若再在锰铜合金中加入少量的金属锗(Ge)制成的锗锰铜电阻合金，则性能更好，在0～70℃宽温度范围内呈一次线性变化。
各种电阻合金的温度系数的数据见表1所示。经过长期试验，选用其中负温度系数的锗锰铜电阻合金作为取样电阻的主体，选用正温度系数的纯铜为辅体，进行阻值匹配可获得温度系数接近于零的取样电阻。
例一取样电阻标称电阻值为3Ω，工作直流电1A，电阻值准确度为±0.5％，温升稳定性小于1×10-4。
现采用温度系数α1＝-3×10-6/℃的锗锰铜电阻合金丝作为主体R1，阻值匹配选99.60％；采用温度系数α2＝4×10-3/℃的纯铜丝作为辅体R2，阻值匹配选0.40％。
在温度20℃时，测得R1(20)＝2.992Ω，R2(20)＝0.017Ω，则R(20)＝3.009Ω。若温度升到50℃，则根据公式(1)R(50)＝R1(50)+R2(50)＝R1(20)[1+α1(50-20)]+R2(20)[1+α2(50-20)]＝2.992[1-3×10-6×30]+0.017[1+4×10-3×30]
＝2.9917307+0.017204＝3.00893稳定性为δ＝(3.00893-3.009)/3.009＝2.3×10-5其热稳定性符合要求。
例二量程分压电阻标称电阻值为1.5MΩ，电阻值准确度为0～-0.02％，工作温度范围20℃～35℃，稳定性小于±3×10-6。
现采用温度系数α1＝-5×10-6的卡玛丝作为主体R1，阻值匹配选用99.90％；采用温度系数α2＝6×10-3的高阻比热丝作为辅体R2，阻值匹配选0.10％。
在温度20℃时，测得R1(20)＝1498600Ω，R2(20)＝1250Ω，则R(20)＝1499850Ω。当工作温度为26℃时，根据公式(1)R(26)＝R1(26)+R2(26)＝R1(20)[1+α1(26-20)]+R2(20)[1+α2(26-20)]＝1499850[1-5×10-6×6]+1250[1+6×10-3×6]＝1498555+1295＝1499850Ω则R(26)＝R(20)，即动态稳定性δ＝0当工作温度为35℃时，根据公式(1)R(35)＝R1(35)+R2(35)＝R1(20)[1+α1(35-20)]+R2(20)[1+α2(35-20)]＝1499850[1-5×10-6×15]+1250[1+6×10-3×15]＝1498487.6+1362.5＝1499850.1Ω稳定性为δ＝(1499850.1-149980)/1499850≤1×10-6
其动态稳定性符合要求。
通过以上实例计算，选用两种具有正、负温度系数的电阻合金材料通过合理匹配制成的取样电阻、量程分压电阻等精密电阻的温度系数可接近于零甚至等于零。
表1
权利要求
1.一种零温度系数精密电阻的匹配技术，其特征是具有负温度系数和正温度系数的两种精密电阻合金，一种为主体，另一种为辅体，进行阻值匹配构成温度系数接近于零的精密电阻。
2.根据权利要求1所述的零温度系数精密电阻的匹配技术，其特征是精密电阻值与温度的关系，可用以下公式表示R(t)＝R1(t)+R2(t)＝R1(20)[1+α1(t-20)]+R2(20)[1+α2(t-20)]其中α1-为负温度系数α2-为正温度系数R1-为主体电阻合金的阻值R2-为主体电阻合金的阻值
3.根据权利要求1、2所述的零温度系数精密电阻的匹配技术，其特征是其中主体电阻合金的阻值匹配范围(％)为98.00～99.95；辅体电阻合金的阻值匹配范围(％)为0.05～2.00。
4.根据权利要求1所述的零温度系数精密电阻的匹配技术，其特征是主体电阻合金可以是负温度系数，也可以是正温度系数。
全文摘要
本发明涉及一种零温度系数精密电阻的匹配技术用具有负温度系数和正温度系数的两种精密电阻合金，一种为主体，另一种为辅体，进行阻值匹配构成温度系数为零的精密电阻。其中主体电阻合金的阻值匹配范围(％)为98.00～99.95；辅体电阻合金的阻值匹配范围(％)为0.05～2.00。本发明制成的精密电阻其温度系数可接近于零甚至等于零，从而满足了电子仪器中取样电阻、量程分压电阻、放大器反馈电阻等精密电阻动态稳定性的要求。
文档编号H01C7/02GK1512523SQ0216069
公开日2004年7月14日 申请日期2002年12月30日 优先权日2002年12月30日
发明者刘大扣 申请人:上海精密科学仪器有限公司上表直流仪器分公司, 上海精密科学仪器有限公司上表直流仪