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电阻仿真模块中热电动势的重要性


  来源: 虹科电子测试测量 时间:2019-05-05 编辑:马致远
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热电动势(也称为热偏移)的这一参数指标的重要性在许多电阻仿真模块可能常常被忽略。这里我们带大家认识一下热电动势以及其重要意义。

热电动势可以在任何有不同金属或者不同温度的地方产生。这个包括但不局限于继电器。在有源模块中,冷却系统会导致PCB有一个温度剖面,因此产生的热电动势是不可避免的。强制性空气冷却液容易造成继电器顶部和底部(PCB旁)之间的温差,从而产生更复杂的温度分布,如果温度分布和金属变化有关,则会出现热电动势电压。

根据设计的不同,在任何地方测量的电压从几μV到几百个μV不等,尤其是在多个电阻需要被设计的时候。

通过DMM测量电阻时,DMM的工作原理是向电阻注入一定的电流,然后测量它的电压降。因为电流是已知的,所以可以计算出电阻值。然后,如果存在热电动势,它的测量电压将会被改变,导致电阻测量中的误差。




举例:

一个10Ω的电阻通过一个1mA的电流源进行测试,通常情况下将会产生10mV的电压。如果电阻仿真模块产生一个100μV的热电动势,那么测量误差为1%。

为了将误差降低到最低,电阻仿真模块应当有一个小的热电动势,并且使用误差较低的电流进行测量,以10mA的电流重复上述测量时可将误差降低到0.1%。使用四线制测量系统没有帮助,尽管它消除了引线电阻的影响。

或者,如果热电动势的数据没有明显的时变时,你可以通过翻转DMM的极性并取两个读数的平均值来测量它们的影响。这样可以确认真正的阻值是多少,在应用电路中可能不会这样做,但是用户应该了解。一些DMM在测量电阻时具有测量电压偏移的功能,这个可以用来补偿电阻测量,而不必逆转电流极性。

在实际应用中测量的电阻电压越低,热电效应就越显著。所以这个电压的影响取决于具体的应用。用户的硬件系统很少有能力能消除热电动势电压,因为在用继电器系统模拟电阻时就应该考虑到这一点。

基于继电器的高精度程控电阻模块具有最低热电动势的是40-260,40-261,40-262,40-263和40-265。40-297系列具有第二低的热电动势,因为它使用的设计方法可以尽量的减少热电效应,但是有更多的继电器串联。舌簧继电器的模块如40-295系列的热电动势最高,不适合用于高精度要求的应用场景。反映在这些模块的精度上,40-260系列产品具有最高的精度,因为它的热电动势最低并且具有非常高的稳定性。

在对基于舌簧继电器的电阻模拟模块进行验证时,我们建议在测量DMM时使用热电补偿模式,DMM要么使用电流反向测量技术,要么测量电压是进行适当的补救。


对PXI机箱的依赖性


热电效应依赖于机箱,如果相同的模块被放置在不同的机箱中,很可能相同的电阻链也会产生不同的热电效应。这是因为机箱之间的冷却系统对整个PCB板的温度分布有不同的影响。在PXI模块下方放置冷却风扇和在机箱后面板上放置冷却风扇也有明显的区别,因为前者的气流更加大。


在PXI机箱中放置电阻模块


由于热电效应反映了板卡上面的温度分布,因此应该始终记住,在PXI机箱中,将电阻模块放置在高功率低负载模块的旁边可能会影响所看到的热电效应。如果需要更高的性能,应该避免这种安排,尤其在簧片继电器的设计上。


关键词:电阻模块 热电动势 PCB    浏览量:728

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