Molti progettisti non sono consapevoli del fatto che i resistori hanno un coefficiente di resistenza di tensione (VCR) e un coefficiente di resistenza di temperatura (TCR). Ciò è comprensibile perché nelle applicazioni a bassa tensione e bassa resistenza, l'effetto della tensione è piccolo e può essere ben mascherato dagli effetti della temperatura. Tuttavia, nei circuiti che utilizzano alta resistenza e/o alta tensione (HV), la variazione della resistenza con la tensione può rappresentare un grosso problema. Questi circuiti vengono utilizzati in applicazioni quali alimentatori ad alta tensione, amplificatori a transimpedenza (TIA), illuminazione a LED ad alta tensione e sistemi di comunicazione a impulsi. I progettisti di tali circuiti devono comprendere i principi e gli effetti del videoregistratore, nonché come mitigarne l'impatto.
Questo articolo fornisce innanzitutto una panoramica di cosa sia il videoregistratore e del suo impatto sulla progettazione dei circuiti. Quindi, utilizzando come esempio il basso resistore VCR di Stackpole, viene spiegato come selezionare e applicare tali dispositivi per ridurre al minimo l'impatto del VCR e garantire un funzionamento accurato e affidabile dei circuiti critici.
Cos'è il videoregistratore?
Il VCR di un resistore può essere definito come il rapporto tra il valore della resistenza e la tensione applicata che varia proporzionalmente. La sua unità di misura è solitamente un milionesimo per volt (ppm/V) e può essere calcolata utilizzando la seguente formula:
Formula 1
tra cui
R ₁ è il valore della resistenza alla tensione di riferimento (V ₁), misurato in ohm (Ω)
R ₂ è il valore della resistenza (in ohm) alla tensione di prova (V ₂).
V ₁ è la tensione di riferimento
V ₂ è la tensione di prova
Il videoregistratore può essere positivo o negativo. Un videoregistratore positivo indica che all'aumentare della tensione sul resistore, aumenterà anche la resistenza; Un videoregistratore negativo indica una diminuzione della resistenza.
Un tipico resistore su chip ad alta tensione con VCR compreso tra 200 ppm/V e 300 ppm/V subirà una variazione di resistenza dal 20% al 30% quando la tensione applicata cambia di 1000 V. Se viene selezionato un resistore con VCR compreso tra 25 ppm/V e 50 ppm/V, la variazione di resistenza diminuirà dal 2,5 al 5% con la stessa variazione di 1000 V.
Il metodo di test standard per la misurazione del videoregistratore dovrebbe seguire il metodo MIL-STD-202G 309. Questo standard specifica un metodo unificato per testare i componenti elettronici, specificando che la tensione di prova standard è uguale alla tensione operativa massima specificata e che il livello di tensione di riferimento è pari al 10% della tensione operativa massima.
Come ridurre al minimo il videoregistratore
Selezionando design e materiali appropriati, è possibile ridurre al minimo le dimensioni del videoregistratore. Dato che i materiali a bassa resistenza al VCR possono migliorare il VCR ma anche aumentare il TCR, riducendo così la stabilità della temperatura, sono necessari compromessi ingegneristici nella scelta dei materiali resistenti. La scelta di un inchiostro a bassa resistenza può anche migliorare il videoregistratore, ma limiterà la resistenza massima ottenibile. Un'attenta selezione del tipo e dell'utilizzo dell'inchiostro resistivo può ottimizzare il videoregistratore.
Anche il taglio laser può avere un impatto sul videoregistratore. Il valore di resistenza generato da resistori non riparati solitamente differisce dal valore atteso del 5-20%. Il taglio laser viene utilizzato per regolare il valore di resistenza su un intervallo di tolleranza più piccolo, ad esempio 1%. Il processo di rifinitura laser può generare microfessure, portando a cambiamenti locali imprevisti di impedenza, aumentando così il videoregistratore e causandone il degrado (Figura 1).