采样电阻选型详析

对于任何传感器来说,长期稳定性都非常重要.甚至在使用了一些年后,人们都希望还能维持早期的精度.这就意味着电阻材料在寿命周期内一定要抗腐蚀,并且合金成分不能改变.要使测量元件满足这些要求,可以使用同质复合晶体组成的合金,通过退火和稳定处理的生产制程,以达到基本热力学状态.这样的合金的稳定性可以达到ppm/年的数量级,使其能用于标准电阻.

表面贴装电阻 在140℃下老化1000小时后阻值只有大约-0.2%的轻微漂移,这是由于生产过程中轻微变形而导致的晶格缺损造成的.阻值漂移很大程度上由高温决定,因此在较低的温度下比如+100℃,这种漂移实际是检测不出来的.

四引线设计推荐用于大电流和低阻值应用.通常的做法使用锰镍铜合金带直接冲压成电阻器,但这不是最好的办法.尽管四引线电阻有利于改进温度特性和热电压,但总阻值有时高出实际阻值2到3倍,这会导致难以接受的功率损耗和温升.此外,电阻材料很难通过螺丝或焊接与铜连接,也会增加接触电阻以及造成更大的损耗.

说到电流/电压的采样电路，就像上图中万用表中所使用的那样，那么，什么是康铜丝电阻呢？

简单地说，康铜丝电阻是选用高精密合金丝并经过特殊工艺处理，其阻值低，精度高，温度系数低，具有无电感，高过载能力。

正是因为康铜丝具备以上这些优良的电气特性，所以它被广泛用于通讯系统，电子整机，自动化控制的电源等回路作限流，均流或取样检测电路连接等。

康铜丝具有较低的电阻温度系数，较宽的使用温度范围（500℃以下），加工性能良好，具有良好的焊接性能（这很重要！）。

此外还有一种新康铜电阻合金，为铜铁基同合金，它具有与康铜一样的电阻率，基本相近似的电阻温度系数，和相同的使用温度。

锰铜丝电阻和康铜丝电阻一样，同样是选用精密合金丝经过特殊工艺处理，使其阻值低，精度高，温度系数低，稳定性好；具有无电感，高过载能力。

锰铜丝电阻同样被广泛用于通讯系统，电子整机，自动化控制的电源等回路作限流，均流或取样检测电路连接等。

看过描述我们发现，貌似锰铜丝和康铜丝其实差不多，二者的电阻率也相差不多。

两种电阻的性能用途无本质区别，但如果作为取样电阻更趋向于锰铜丝电阻，它的稳定性较好。

康铜丝电阻阻值从0.1毫欧至100毫欧之间，功率从1瓦至30瓦，产品精度最高可达0.5%。

锰铜丝电阻阻值从2毫欧至1欧之间，功率从1瓦至10瓦可选，精度为1%和5%。

从这张表中我们得出结论：康铜的电阻温度系数却是锰铜的4倍以上；康铜对铜的热电势比锰铜的参数大20-40倍以上；另外由于康铜的镍含量较高，所以在锡焊时，采用普通助焊剂的情况下，康铜不如锰铜易于焊接。

总体而言，二者均可用做制造精密电阻的材料，但各有优势：锰铜的精密级别更高；康铜还可用于一定精度的大功率电阻的制造。

简约而不简单的三个公式：R=U/I；既然是采样电路，那么无非分为两种实际的应用，一种是电流采样，另一种则是电压采样，有时这仅仅是两种不同的叫法而已，实现方式则大同小异，只是特定的应用中，需要得到的量不同罢了。即使这样，根据不同的电路参数和需求，相应的采样电路也可能是大不相同，所以，我们在这里只说采样电阻的应用思路，不再讲那些“枯燥”的电路原理。

对于普通爱好者来说，可能用到最多的，应该是小电流或者小电压的采样，对于这种电路而言，通俗地说，要想使用采样电阻实现电流或者电压的采样，常用的另外一种重要器件便是带有A/D转换功能的芯片，必要时还需要先将被采样电流或者电压进行放大，这里就用到了运放等功能芯片。

如下图：

是的，基本原理就是这样的，通过将采样电阻串接到电路中，由于采样电阻的阻值非常小，所以基本上不会对原有电路造成影响，因为流过的电流会在采样电阻上形成相应的电压，那么，只要把电路中的电流转换为电压信号，然后用ADC量化转化为相应的数字信号，我们就可以成功得到这个量值，从而实现采样过程。

当输入电压变化较大时，差分的两条信号线之间的电压差变化不大，而单端输入的一条线的电压变化时，GND不变，所以电压差变化较大，综上，差分输入比单端输入的抗干扰性强得多。

另外，差分输入方式还可以有效抑制EMI，这是因为两条信号线极性相反，所以对外辐射的电磁场相互抵消，两条信号线耦合越紧密，泄露到外界的电磁能量就越少。