如何選擇合適的電阻型分壓器

無(wú)論你的應用是精密電壓基準還是儀表放大器，分壓器都在高精度電阻應用中占據了很大比重。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計時(shí)仍然會(huì )出現問(wèn)題和誤解：

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

● 溫度范圍會(huì )對分壓器的輸出造成什么影響？

● 如果我使用精度達到±0.1%的電阻，那么我的輸出電壓精度將在±0.1%以?xún)?，對吧?/p>

選擇方法
目前主要有兩種實(shí)現電阻型分壓器的方式：通過(guò)將兩個(gè)分立的片狀電阻連接到公共端，或者通過(guò)使用分壓器封裝在內部的電阻網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行連接。你所選擇的類(lèi)型可能會(huì )對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(guò)兩個(gè)電阻。因此，根據歐姆定律，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：

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

傳輸函數表示，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，可能會(huì )給電子系統引入很大的誤差。

這些效應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分壓器輸出電壓的影響。如果分壓器由兩個(gè)分立電阻構成（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(lái)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成的分壓器