固有容差和均衡容差电路影响

分压器是高电压测量的专用仪器仪表，既可测量直流高压，又可测量工频交流高压。由于分压器输出与一次线路之间没有电气隔离，分压器主要用于接地系统的直流高压测量，以及接地系统的相与地之间的工频交流高压测量。

固有容差对分压器输出电压的影响。如果分压器由两个分立电阻构成，那么输出误差不仅取决于分立电阻的固有容差，而且也取决于分压器的比值。如果R1=R2，那么由于电阻容差给输出电压所带来的最大误差就等于电阻的固有容差。但是如果R1≠R2，情况又如何呢？如果R1和R2的阻值不同，那么电压输出的误差将逼近固有的电阻容差的两倍。分压器设计的最坏情况出现在两个电阻的容差正好相反时。如果分压器的设计采用了容差为±0.1%的电阻，那么在此比率下输出误差最坏可达±0.2%。

均衡容差。一种降低这种双倍容差误差的方式。通过在单片衬底上沉积和生成高精度薄膜电阻，使得电阻元件具有非常相似的电气特性。因为我们所关心的“分得的”输出电压取决于R1对R2的比值，与每个电阻元件的绝对容差无关。通过购买比值容差±0.1%的薄膜电阻分压器，我们可以确定由固有容差引入的最大输出误差是±0.1%，而不管每个单独电阻的容差是多少——效果改善为分立解决方案的两倍。

使用单片薄膜分压器这一想法不仅能够用于降低由容差效应引入的输出误差，而且在降低由温度引入的误差方面也有同样的好处。常见的高精度芯片具有±25×10-6/℃的温度系数（TCR）。这意味着，当电阻温度达到125℃时(比室温高100℃)，每个电阻的阻值变化可能会高达±0.25%。如果R1和R2的温度系数的变化方向相反，那么输出电压的误差可高达两倍（或±0.5%）。

传统薄膜分压器的两个电阻元件之间具有±5×10-6/℃的TCR跟踪。同样，因为薄膜电阻元件在单片衬底上是以完全相同的方式沉积和处理的，所以它们的变化与温度的变化趋势相同。此外，同样，因为两个电阻元件的比值对输出电压很重要，所以每个电阻元件的绝对温度系数与分压器的精度无关。通过TCR跟踪规格为±5×10-6/℃的薄膜分压器，由温度效应在100℃变化范围内引入的输出电压误差可以从±0.5%降低到±0.05%；改善10倍。

使用0.1%的分立电阻设计分压器时，由容差和TCR引入的最大输出误差是0.7%。使用高精度薄膜电阻时的最大输出误差是±0.15%——性能方面超过4倍的改善。进一步的研究表明，预期的输出电压会受到分压器中的电阻的比值及其固有容差和温度系数的影响。通过选择单片衬底上的高精度薄膜分压器，设计人员可以确保分压器中的电阻元件具有非常相似的电气特性，并在温度和时间变化时实现很好的跟踪。在公用衬底上的材料和处理过程的相似性确保了分压器能够在所有比值和环境下更为稳定，且性能更好。

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