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DIY标准电阻之温度系数补偿
lymex 于2012-10-12发表于38HOT论坛
DIY标准电阻，由于电阻芯来源有限，因此温度系数可能不理想。如何利用手里现有的电阻芯，通过补偿方法来取得较好的温度系数，就是本文所要探讨的。
一、概述
我们知道，电阻最重要的两个指标，一个是长期稳定性，另一个是温度系数。要想制作一个长期稳定性指标好的电阻，难度比较大，主要是选择好的电阻芯，相对来讲，要做一个温度系数小的电阻，就比较容易了，不说别的，测试起来就比较方便。
由于温度系数有两个指标：α和β，那么补偿也要对这两个指标分别进行。
从温度系数角度讲，最差的标准电阻当数采用锰铜材料的，α是几个ppm级别的，β大约为-0.6ppm/C2。好的标准电阻采用Evanohm或类似镍铬基电阻材料，α可以做到0.1ppm/C之内，而β大约为-0.03ppm/C2。
本文试图说明，如果采用适当的补偿方法，就可以把锰铜的温度系数补偿到Evanohm级别，而把Evanohm电阻补偿到更好。本来Evanohm材料的电阻在18度到28度范围内还有1ppm左右的变化，而补偿好了这一变化可以达到0.1ppm之内，那样在常见的温度下就根本不需要恒温了。
当然，不能脱离稳定性指标而一味追求温度系数，那样费了好大的力气，但时间一长，阻值变了，意义也不大了。尤其是时间一长，温度系数也要发生微小的变化，因此也没有必要进行完美补偿，或者说，根本就没有完美补偿。 因此，能够把原来未补偿的温度系数，降低到10%之内就算不错了，即补偿10倍。
至于补偿的温度范围，这里选18度到28度，这是以西方常用的23度标准温度为基准，左右各自延伸5度而得到。
事实上，很多空气电阻，也都给出18度到28度各点的阻值，例如Fluke 742A：
ESI SR104，也给出了18度到28度的温度曲线
个人认为，选23度要比国内的20度基准更合理，比较舒适，而且夏天不用使劲开空调。至于国内为什么选20度作为基准，那是因为历史原因，我国的基准早期都是演习苏联的，而苏联的首都是莫斯科，纬度很高，气温偏低，20度对他们来说比较合理。
二、补偿原理与补偿方法
原理很简单，就是采用温度系数大小相等但方向相反的另外的电阻元素，通过串联或并联，达到总体零温度系数的目的。
按照补偿电阻和被补偿电阻的关系，可以分为等值补偿、小阻值补偿、大阻值补偿三种。具体看，做一个低温度系数的标准电阻，有如下几个方法：
1、单电阻方法。
即采用单个电阻，通过材料挑选、处理、成品筛选的办法，达到所需要的目的。这个可以认为不是补偿了，不在本文讨论之内，适合简单、对温度系数要求不很高的场合。
2、多个电阻匹配
一般采用阻值相等、温度系数相反的两个电阻，进行串联或并联，达到抵消的目的，即等值补偿。Fluke在早期的标准仪器里，大量采用此方法。例如Fluke5450A电阻校准仪，每一个单值电阻都是两个（甚至是4个）串并联得到的
顶级的分压器Datron 4902S，也是采用这个方法，每个单元是两个相同阻值但温度系数相反的两个电阻并联
更好的办法是采用4个电阻，甚至更多。例如Fluke 742A-10k标准电阻，内部用了4个并联
Fluke 752A参考分压器，一个盒子里用了10只电阻串联
3、补偿法 补偿法，就是利用温度系数很大但阻值权重相应很小的反向温度特性的电阻，利用串联或并联方法，达到接近零温度系数的目的。
由于阻值和温度系数不对称，因此少见有商品的基准采用此方法，但由于取材容易、成本低、效果还可以，尽管需要手工计算和操作，但很适合DIY。作为一个通用规则，我们有：
串联补偿：电阻温度系数×阻值+补偿温度系数×补偿阻值 = 0
并联补偿：电阻温度系数×补偿阻值+补偿温度系数×阻值 = 0
另外，另外一个原则是：1个电阻没有补偿，2个电阻补偿一个参数，4个电阻补偿两个参数。 第四个原则，就是只补偿温度系数，不影响其它的指标，尤其是不影响长期稳定性。为了达到这个目的，需要补偿电阻占总阻值的权重尽量小。也就是说，补偿电阻变化了一个值，对总阻值变化的贡献尽可能小，这样才能在补偿电阻老化的时候，对整体影响小。同时，这也要求补偿电阻的温度系数尽可能的大。
上面说了，补偿分串联补偿和并联补偿，当然，还有个混联补偿，下面会提到。当被补偿电阻比较大的时候，一般采用串联方式，这样电阻取值小、容易得到。但当被补偿电阻比较小的时候，此时再串联，那么势必需要小得多的补偿电阻，很难得到，而且由于引线、焊接、接触电阻等原因，也不利于串联，此时要采取并联的方式。
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