中心議題：

• 電阻型分壓器的選擇方法
• 電阻型分壓器的均衡容差

無(wu)論(lun)你(ni)的(de)應(ying)用(yong)是(shi)精(jing)密(mi)電(dian)壓(ya)基(ji)準(zhun)還(hai)是(shi)儀(yi)表(biao)放(fang)大(da)器(qi)

，分(fen)壓(ya)器(qi)都(dou)在(zai)高(gao)精(jing)度(du)電(dian)阻(zu)應(ying)用(yong)中(zhong)占(zhan)據(ju)了(le)很(hen)大(da)比(bi)重(zhong)。雖(sui)然(ran)電(dian)阻(zu)型(xing)分(fen)壓(ya)器(qi)隻(zhi)是(shi)簡(jian)單(dan)的(de)電(dian)路(lu)，但(dan)是(shi)在(zai)討(tao)論(lun)它(ta)們(men)的(de)設(she)計(ji)時(shi)仍(reng)然(ran)會(hui)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)和(he)誤(wu)解(jie)：

●如果我的係統指定在-55～125℃的溫度範圍內工作，那麼我的輸出電壓將會偏離理想值多少

？

●溫度範圍會對分壓器的輸出造成什麼影響
？

●如果我使用精度達到±0.1%的電阻
，那麼我的輸出電壓精度將在±0.1%以內
，對吧
？

選擇方法

目前主要有兩種實現電阻型分壓器的方式：tongguojianglianggefenlidepianzhuangdianzulianjiedaogonggongduan，huozhetongguoshiyongfenyaqifengzhuangzaineibudedianzuwangluojinxinglianjie。nisuoxuanzedeleixingkenenghuiduifenyaqidexingnengyouhendadeyingxiang。

普通電阻型分壓器由兩個電阻串聯而成（如圖1所示）。電壓從分壓器的頂端輸入，由兩個電阻之間的節點輸出，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。當電壓(輸入電壓)施加在分壓器輸入端時，電流(I)會同時流過兩個電阻。因此，根據歐姆定律

，每個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”成兩個電壓。

輸出電壓除以輸入電壓
，可以得到分壓器的傳輸函數：

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

傳輸函數表示，輸出電壓取決於輸入電壓以及R1和R2的阻值。在這種理想狀態下，輸出電壓精確地按照R2/(R1+R2)計ji算suan，同tong時shi這zhe個ge比bi值zhi取qu決jue於yu輸shu入ru電dian壓ya
，以yi及ji電dian阻zu元yuan件jian能neng夠gou工gong作zuo的de全quan部bu溫wen度du。但dan電dian阻zu並bing不bu是shi理li想xiang狀zhuang態tai中zhong的de。實shi際ji的de電dian阻zu具ju有you固gu有you容rong差cha和he溫wen度du係xi數shu
，可ke能neng會hui給gei電dian子zi係xi統tong引yin入ru很hen大da的de誤wu差cha。

這些效應如何影響非理想狀態下分壓器的誤差呢？讓我們看一看固有容差對分壓器輸出電壓的影響。如果分壓器由兩個分立電阻構成（如圖2所示），那麼輸出誤差不僅取決於分立電阻的固有容差
，而且也取決於分壓器的比值。如果R1=R2，那麼由於電阻容差給輸出電壓所帶來的最大誤差就等於電阻的固有容差。但是如果R1≠R2，情況又如何呢？


圖2使用分立片狀電阻構成的分壓器[page]

如果R1和R2的阻值不同，那麼電壓輸出的誤差將逼近固有的電阻容差的兩倍，如圖3所示。分壓器設計的最壞情況出現在兩個電阻的容差正好相反時。如果分壓器的設計采用了容差為±0.1%的電阻，那麼在此比率下輸出誤差最壞可達±0.2%。


圖3分壓器輸出誤差隨著比值的增加而增加

均衡容差

圖4說明了一種降低這種雙倍容差誤差的方式。通過在單片襯底上沉積和生成高精度薄膜電阻
，使得電阻元件具有非常相似的電氣特性。因為我們所關心的“分得的”輸出電壓取決於R1對R2的比值，與每個電阻元件的絕對容差無關。通過購買比值容差±0.1%的薄膜電阻分壓器，我們可以確定由固有容差引入的最大輸出誤差是±0.1%，而不管每個單獨電阻的容差是多少——效果改善為分立解決方案的兩倍。


圖4使用單片襯底上的薄膜構成的分壓器

使shi用yong單dan片pian薄bo膜mo分fen壓ya器qi這zhe一yi想xiang法fa不bu僅jin能neng夠gou用yong於yu降jiang低di由you容rong差cha效xiao應ying引yin入ru的de輸shu出chu誤wu差cha，而er且qie在zai降jiang低di由you溫wen度du引yin入ru的de誤wu差cha方fang麵mian也ye有you同tong樣yang的de好hao處chu。常chang見jian的de高gao精jing度du芯xin片pian具ju有you±25×10-6/℃的溫度係數（TCR）。這意味著，當電阻溫度達到125℃時(比室溫高100℃)，每個電阻的阻值變化可能會高達±0.25%。如果R1和R2的溫度係數的變化方向相反，那麼輸出電壓的誤差可高達兩倍（或±0.5%）。

傳統薄膜分壓器的兩個電阻元件之間具有±5×10-6/℃的TCR跟(gen)蹤(zong)。同(tong)樣(yang)，因(yin)為(wei)薄(bo)膜(mo)電(dian)阻(zu)元(yuan)件(jian)在(zai)單(dan)片(pian)襯(chen)底(di)上(shang)是(shi)以(yi)完(wan)全(quan)相(xiang)同(tong)的(de)方(fang)式(shi)沉(chen)積(ji)和(he)處(chu)理(li)的(de)，所(suo)以(yi)它(ta)們(men)的(de)變(bian)化(hua)與(yu)溫(wen)度(du)的(de)變(bian)化(hua)趨(qu)勢(shi)相(xiang)同(tong)。此(ci)外(wai)，同(tong)樣(yang)，因(yin)為(wei)兩(liang)個(ge)電(dian)阻(zu)元(yuan)件(jian)的(de)比(bi)值(zhi)對(dui)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)很(hen)重(zhong)要(yao)，所(suo)以(yi)每(mei)個(ge)電(dian)阻(zu)元(yuan)件(jian)的(de)絕(jue)對(dui)溫(wen)度(du)係(xi)數(shu)與(yu)分(fen)壓(ya)器(qi)的(de)精(jing)度(du)無(wu)關(guan)。通(tong)過(guo)購(gou)買(mai)TCR跟蹤規格為±5×10-6/℃的薄膜分壓器

，由溫度效應在100℃變化範圍內引入的輸出電壓誤差可以從±0.5%降低到±0.05%
；改善10倍。

表1彙總了這兩種方法。使用0.1%的分立電阻設計分壓器時，由容差和TCR引入的最大輸出誤差是0.7%。使用高精度薄膜電阻時的最大輸出誤差是±0.15%——性能方麵超過4倍的改善。


進一步的研究表明，預期的輸出電壓會受到分壓器中的電阻的比值及其固有容差和溫度係數的影響。

tongguoxuanzedanpianchendishangdegaojingdubomofenyaqi
，shejirenyuankeyiquebaofenyaqizhongdedianzuyuanjianjuyoufeichangxiangsidedianqitexing，bingzaiwenduheshijianbianhuashishixianhenhaodegenzong。zaigongyongchendishangdecailiaohechuliguochengdexiangsixingquebaolefenyaqinenggouzaisuoyoubizhihehuanjingxiagengweiwending，qiexingnenggenghao。