Réduction manuelle de la tolérance des résistances

Toutes les résistances disponibles sont livrées avec une tolérance de quantité finie. Ceci n'est pas souhaitable en particulier dans les systèmes très sensibles. Bien que nous puissions utiliser des résistances avec la moindre tolérance disponible, je veux savoir s'il existe des méthodes (quelque chose comme la conception d'une configuration spéciale pour réduire la tolérance) à l'aide desquelles nous pouvons manuellement réduire la valeur de tolérance au minimum dont nous pouvons avoir besoin?

La tolérance est une abstraction statistique qui nous indique la variation à attendre d'un échantillon de résistances d'un type donné. Une seule résistance n'a pas de tolérance: elle a une valeur qui s'écarte dans une certaine mesure de la valeur indiquée (et bien sûr varie avec la température). Nous ne pouvons pas modifier (manuellement ou autrement) une propriété qui ne possède pas de pièce.

Si une partie d'un circuit nécessite une résistance réglée très précisément (qui doit peut-être compenser les variations dans d'autres parties, et ne peut donc pas être une valeur fixe, quelle que soit sa précision), nous pouvons utiliser un potentiomètre. Un potentiomètre ou rhéostat est une résistance dont vous pouvez modifier manuellement la valeur.

Une astuce utile consiste à utiliser une résistance fixe pour la majeure partie de la résistance et un potentiomètre de plus petite valeur juste pour le réglage. Par exemple, si nous voulions ajuster 100K dans une plage de +/- 5%, nous pourrions obtenir une résistance de 95,3K (numéro de série E48) et un potentiomètre de 10K câblé comme rhéostat en série avec cette résistance.

Bien que vous ne puissiez pas modifier la tolérance des résistances, vous pouvez sélectionner une valeur dans la tolérance.

Si vous deviez acheter par exemple 1000 résistances et mesurer avec précision leurs valeurs de résistance, vous pourrez peut-être trouver quelques résistances plus proches de la valeur réelle requise. Ces résistances sélectionnées seront effectivement des résistances à tolérance très étroite - même si elles ont commencé à être regroupées avec de nombreuses valeurs similaires. Leur «tolérance étroite» dépendrait de votre équipement de test.

Statistiquement parlant, cependant, il n'y a aucune garantie que, quelle que soit la taille de l'échantillon, vous trouverez exactement ce que vous recherchez.

Vous ne pouvez pas réduire la tolérance d'une résistance de cette manière, car la tolérance dans ce contexte signifie une valeur fixe de fabrication. Une résistance de 10% donnée, étant donné un courant constant dans une plage de température stable, ne oscillera pas de -10% à 1% à + 10%, elle restera la même. (Cela sort par la fenêtre avec le temps ou avec des dommages causés par la chaleur.) La tolérance de la résistance signifie simplement que la résistance doit être dans cette plage de la valeur donnée.

La façon dont les tolérances des résistances sont décidées est qu'un lot est fabriqué et que toutes les pièces sont testées. Dans les séries E-12 (10%) et E-24 (5%), il existe un chevauchement étroit entre une valeur de résistance "standard" et la valeur standard suivante vers le haut ou vers le bas. Toute résistance testée à plus de 10% de la valeur qu'elle devrait être est étiquetée comme la prochaine valeur vers le haut ou vers le bas. Toute personne qui n'est que de 5% ou moins est étiquetée comme une résistance de 5% et tout ce qui se situe entre 10% et 5% est étiqueté comme une résistance de 10%. Tout lot de 10% de résistances que vous achetez sera le plus souvent dépourvu de résistance à moins de 5%. Cela signifie qu'une résistance de 1k à 10% dans un pack donné sera comprise entre 900 et 950, ou 1050 à 1100, la valeur suivante étant de 1,2k 10%.

Ce que vous pouvez faire, c'est l'appariement des pièces, où vous testez et mesurez plusieurs pièces pour trouver celles qui sont étroitement appariées les unes aux autres . Avec la même résistance 1k 10% par le haut, vous pouvez trouver suffisamment de résistances 930 ~ 950 pour qu'elles soient essentiellement des résistances 940Ω 1%. Ce n'est pas une valeur standard, bien sûr, mais étant donné la petite différence par rapport à la valeur indiquée, c'est une quantité insignifiante de changement actuel. C'est assez bon pour toute situation où vous avez besoin de paires appariées, pas de valeur de précision (il en va de même pour les leds, la quantité de luminosité d'un individu peut ne pas avoir d'importance par rapport au fait de s'assurer qu'un ensemble de dix leds a la même couleur et la même luminosité relative.)

L'AUTRE OPTION est cependant un peu plus impliquée. Pas compliqué, mais nécessite des modifications manuelles. Cela a été fait pendant des décennies, en particulier si des valeurs non standard de précision sont nécessaires. Avec les résistances à film de carbone, vous prenez une lime, percez lentement le matériau extérieur et retirez une infime quantité de matériau résistif. Cela peut augmenter la valeur, de sorte que la résistance 1k 10% qui mesure 950Ω peut devenir 980Ω ou 990Ω ou exactement 1000Ω. Vous utilisez ensuite du vernis à ongles transparent pour le sceller. Voilà ce que vous demandiez vraiment.

http://www.youtube.com/watch?v=OQDjjIvLaj4

Non, il n'y a aucun moyen de "fabriquer" une résistance plus précise à partir d'un tas de résistances moins précises.

Par exemple, si vous n'y avez pas réfléchi très fort, vous pourriez être tenté d'utiliser quatre résistances 10 kΩ 10% en configuration série / parallèle pour fabriquer une résistance 10 kΩ 5%, mais cela ne fonctionne pas. Si les valeurs des résistances d'origine sont distribuées de manière aléatoire sur leur plage, cette méthode rend la valeur résultante plus probableproche de la valeur nominale, mais la plage de tolérance maximale est toujours exactement la même. Pensez au cas limite où toutes les résistances ont une hauteur de 10%. Le résultat sera également élevé de 10%, quel que soit le nombre et la moyenne. Même la moyenne est peu susceptible d'obtenir des résultats souhaitables. Lorsque le circuit est assemblé, vous obtiendrez probablement un tas de résistances du même lot de fabrication, probablement fabriquées immédiatement les unes après les autres. Une telle distribution n'est pas susceptible d'être aléatoire. Cependant, le fait est que l'erreur dans le pire des cas ne s'améliore jamais, ce qui est important lors de la conception d'un circuit.

Si vous voulez une résistance précise, vous devez soit utiliser des résistances précises, soit effectuer votre propre coupe.

Une chose que vous pouvez faire est de gérer la plage de températures que connaît la résistance. Dans le cas extrême, vous pouvez utiliser un chauffage et / ou un refroidissement actifs pour maintenir la résistance à une température fixe. Cela diminuera la dérive de résistance due à la température, mais vous avez toujours le problème de la valeur initiale.

Il n'y a pas de repas gratuit.

Tout d'abord, la tolérance comprend plusieurs facteurs.

1. Précision de fabrication: les résistances de même valeur nominale sont légèrement différentes en sortie d'usine.
2. Stabilité contre l'environnement, comme la température, l'humidité ou la pression. La valeur réelle change un peu lorsque les facteurs environnementaux changent.
3. Stabilité d'âge. La valeur change avec le temps.
4. Bruit

Ils doivent donc être examinés avant d'améliorer une tolérance. Le premier facteur peut être éliminé par sélection par mesure de pièces individuelles.

Le second est un objet pour plusieurs méthodes d'ingénierie: placer la résistance dans un environnement plus stable, l'isoler des influences mécaniques, sonores, thermiques, électromagnétiques, etc. Une autre façon consiste à utiliser un meilleur matériau lors de la fabrication.

La troisième est la nature des matériaux, vous pouvez les remplacer ou régler l'appareil après un certain temps.

Le quatrième dépend également de la construction, de la température, du courant, etc.

Il s'avère que c'est une question très délicate et nous devons être très prudents avec la terminologie. Tout d'abord, laissons de côté le terme «tolérance» - l'utilisation de ce terme obscurcit les réponses et soulève les discussions terminologiques.

Maintenant, la meilleure référence que j'ai trouvée sur le Web est la suivante - un article exceptionnel sur les valeurs des résistances.

Maintenant, revenons à votre préoccupation. Il n'y a aucun moyen de prendre des résistances "10% dans le pire des cas" et d'implémenter une résistance "5% dans le pire des cas".

Dans les applications qui nécessitent des résistances très précises, vous effectuerez l'une des opérations suivantes:

1. Ajoutez une tondeuse pour ajuster la résistance
2. Mesurez les résistances réelles et choisissez les composants selon vos besoins
3. Ajouter une sorte de composant actif au lieu d'une simple résistance

Cependant, dans la production de masse, les approches ci-dessus sont (généralement) trop coûteuses et prennent trop de temps. Il s'avère que vous pourriez arriver au point où la décision suivante sera prise: nous n'investissons pas pour garantir que le "pire des cas" soit de qualité suffisante, mais nous voulons un rendement de 90% de qualité suffisante.

Dans ce cas, vous pouvez utiliser les techniques présentées dans l'article que j'ai lié ci-dessus pour vous assurer que "en moyenne" vos résistances sont plus proches de leurs valeurs nominales. Ensuite, bien sûr, vous devrez tester votre produit final et éliminer les mauvais 10% (ou, comme certains fabricants le font, tout envoyer et espérer que certaines personnes ne verront pas la différence).

En résumé:

Si vous envisagez de créer quelques systèmes très spécialisés, vous devez utiliser l'une des approches numérotées (1-3) ci-dessus. Si vous êtes en production de masse, pensez à faire la moyenne des résultats.

Réponse unique: vous pouvez modifier la TOLÉRANCE de la résistance car c'est la propriété du matériau qui est utilisée pour fabriquer une résistance. Donc, la meilleure option est d'opter pour une résistance qui a une meilleure tolérance au lieu de penser à improviser la tolérance manuellement.

N'oubliez pas que le fabricant de résistances mesure la résistance de la pièce et sélectionne celles qui sont proches de la valeur souhaitée pour être étiquetées et vendues comme des pièces de haute précision. Donc, si vous cherchez des pièces de 1k ohm, 10%, dans un sac de pièces, je serais surpris de trouver de nombreux échantillons dans le sac qui étaient bien à moins de 5%. Idem 1% - le fabricant les vendra simplement en pièces à 1% ...

Vous avez de la chance, il existe une méthode

Disons que vous avez besoin de 10k de résistance. Disons en outre que vous disposez d'une réserve illimitée de résistances 10k - et elles sont toutes de 10% mais vous avez besoin de 5%.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Attention: les pourcentages ne sont PAS exacts. Je pourrais calculer les valeurs réelles si j'avais mes notes à proximité.

La brève explication est la suivante: plus vous utilisez de composants, moins vous avez d'incertitude, car les erreurs ont tendance à se résorber en moyenne.

NOTE AUX PERSONNES PARLANT DU PIRE

Rappel au Règlement à vous tous: le pire des cas sur un 5% n'est pas 5%, 5% est le pire des cas 3Sigma. Le pire des cas est de -100% / + (inconnu)%. Si votre système ne peut absolument pas avoir plus de 5% d'écart, une résistance de 5% n'est pas assez bonne pour GARANTIR cela non plus. Si vous appelez une résistance à 5%, ce que cela SIGNIFIE, c'est que d'une chaîne de production, vous devez dépasser 3 écarts-types pour dépasser 5%