PRÄZISIONSWIDERSTÄNDE
SINNVOLL EINSETZEN!
TYCO ELECTRONICS bietet SMD und
bedrahtete Präzisionswiderstände für eine Vielzahl von Applikationen und gibt zudem
Hilfestellung für den richtigen Einsatz!
Bei der Entwicklung von Analogschaltungen gibt es oft Situationen, die nach Widerständen
mit sehr engen Widerstands- und TCR- (Widerstands-Temperaturkoeffizient) Toleranzen
verlangen. Solche "Präzisionswiderstände" dienen häufig dazu, die
Verstärkung von Operationsverstärkern festzulegen oder eine sehr genaue Referenzspannung
zu erzeugen. Sie werden in Dünnschichtprozessen hergestellt und zeichnen sich gegenüber
gewöhnlichen Dickschichtwiderständen durch erhöhte Langzeitstabilität aus.
Die angeführte Tabelle listet die wichtigsten Unterschiede zwischen
Präzisionswiderständen und gewöhnlichen Widerständen in der Dickschichttechnologie
auf. Dickschichtwiderstände sind - obwohl es sich hier um einen Cent-Artikel handelt -
mit Toleranzen bis hinab zu ±1% oder ±5% verfügbar.
Präzisions-Dünnschichtwiderstände sind typischerweise mit Toleranzen bis hinab zu
±0,05% erhältlich. Diese Bauteile haben außerdem einen wesentlich kleineren
Temperaturkoeffizienten und eignen sich dadurch für Einsatzumgebungen, in denen extreme
Temperaturschwankungen auftreten. Ein typisches Beispiel ist das Automobil. Auch in
feuchter Umgebung sind Dünnschichtwiderstände stabiler und zuverlässiger.
Dickschichtwiderstände haben andererseits den Vorteil, dass sie kostengünstiger sind und
einer höheren Belastbarkeit standhalten.
Parametrische Unterschiede zwischen
Dickschicht- und Dünnschichtwiderständen
Dickschicht- und
Dünnschichtwiderstände werden in völlig unterschiedlichen Fertigungsprozessen
hergestellt. Die Unterschiede betreffen insbesondere die Art und Weise, wie die
Widerstandsschicht aufgebracht wird. Bei der Dickschicht-Technologie wird eine
Widerstandspaste auf ein Substrat aufgedruckt und dann in einem Hochtemperaturofen
gebrannt. Die Pasten werden in der Regel im Siebdruckverfahren aufgebracht. Als Substrat
dient meist eine 96%-Aluminiumoxid-Keramik.
Bei der Dünnschicht-Technologie wird ein geeignetes Muster in das Substrat eingeätzt,
anschließend wird eine spezielle Metallschicht aufgebracht. Diese Metallschicht besteht
normalerweise aus Nickelchrom. Als Substratmaterialien sind 99,5%-Aluminiumoxid-Keramik,
Silizium und Glas gebräuchlich.
Bei Dünnschichtwiderständen lassen sich mit photolithographischen Prozessen weit aus
feinere Linien produzieren als in den Dickschichtprozessen. Dadurch kann man den
Widerstandswert und den Temperaturkoeffizienten genauer unter Kontrolle halten. Im Laufe
der Jahre wurden diese Fertigungsprozesse und die Genauigkeit des Dünnschichtauftrags
immer weiter verfeinert. Dadurch wurde es möglich, präzisere Dünnschichtwiderstände
herzustellen. In der Vergangenheit galten Widerstände mit einer Toleranz von 0,5% und
einem TCR von 25ppm bereits als High-End-Produkte. Heute sind Widerstände, sowohl in
bedrahteter als auch in oberflächenmontierbarer Ausführung, mit einer Toleranz von 0,05%
und TCRs von 5ppm erhältlich.
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Wenn eine Schaltung zwei oder mehr Dünnschichtwiderstände erfordert, so können diese in
Bezug auf Widerstandswert und TCR mit großer Genauigkeit gepaart werden. Dies ermöglicht
eine präzisere Signalverarbeitung, die u.a. in der Messtechnik und bei industriellen
Steuerungssystemen einen signifikanten Vorteil bedeutet.
Eine typische Anwendung für Präzisions-Dünnschichtwiderstände sind
Operationsverstärkerschaltungen. Wenn ein Operationsverstärker beispielsweise in einer
störsignalverseuchten Umgebung eingesetzt wird, kann man durch exaktes Symmetrieren der
Eingänge mit Hilfe von Präzisionswiderständen Gleichtaktstörungen unterdrücken, ohne
dass dadurch das (Gegentakt-) Nutzsignal beeinträchtigt wird. Auch in
Spannungsteilerschaltungen sind Präzisionswiderstände vorteilhaft. Hier dienen die
Widerstände dazu, die Spannung so präzise wie möglich, ohne weitere zusätzliche
Fehler, zu reduzieren. Eine weitere typische Anwendung für Präzisionswiderstände sind
A/D- und D/A-Wandler. Bei einem D/A-Wandler beispielsweise, hat das höchstwertige Bit
einen besonders großen Einfluss auf die Genauigkeit des Umsetzungsprozesses.
Dünnschichtwiderstände werden daher vorzugsweise in den Schaltungsbereichen eingesetzt,
die die höherwertigen Bits verarbeiten, während für die niederwertigen Bits oft
Standard- Dickschichtwiderstände verwendet werden.
TYCO ELECTRONICS bietet unter der Marke HOLSWORTHY eine der umfassendsten
Präzisionswiderstand-Produktlinien an. Die Bauteile sind sowohl in bedrahteter als auch
in SMD-Ausführung erhältlich. Die bedrahteten Modelle sind auf Gurten mit jeweils 250
Stück, auf 1000er Rollen und auf 5000er Rollen lieferbar. Die
Standard-Widerstandstoleranz beträgt 0,1% und der Standard-TCR-Wert 10ppm. Diese
Widerstände sind auch mit 0,01%, 0,05%, 0,25% und 0,5% Widerstandstoleranz und TCR-Werten
von 5ppm, 25ppm, 50ppm und 100ppm lieferbar.
Die bedrahteten Präzisionswiderstände werden in 250er Ammo-Packs geliefert und haben
eine Belastbarkeit von 0,125W, 0,25W, 0,5W oder 1W. Die Standardausführungen sind mit
0,1% Toleranz und 15ppm TCR oder 0,1% Toleranz und 25ppm TCR lieferbar. Diese Widerstände
sind auch mit 0,05%, 0,25%, 0,5% und 1% Widerstandstoleranz und TCR-Werten von 5ppm, 50ppm
und 100ppm lieferbar.
Präzisionswiderstände werden nicht nur ständig verbessert, sondern auch immer
preiswerter. Daher profitieren immer mehr Schaltungen von der Stabilität und der engen
Toleranz dieser Bauteile.
Fordern Sie die Gesamtübersicht dieser Präzisionsprodukte bzw. die Detaildatenblätter
an und teilen Sie uns Ihre Anwendung mit. Wir helfen Ihnen gerne!
Arnold Geitzenauer, DW 24
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