لا يدرك العديد من المصممين أن المقاومات لها معامل جهد للمقاومة (VCR) ومعامل مقاومة لدرجة الحرارة (TCR). وهذا أمر مفهوم لأنه في تطبيقات الجهد المنخفض والمقاومة المنخفضة، يكون تأثير الجهد صغيرًا ويمكن إخفاؤه جيدًا بتأثيرات درجة الحرارة. ومع ذلك، في الدوائر التي تستخدم مقاومة عالية و/أو جهدًا عاليًا (HV)، قد يكون اختلاف المقاومة مع الجهد مشكلة رئيسية. تُستخدم هذه الدوائر في تطبيقات مثل مصادر الطاقة عالية الجهد، ومكبرات المعاوقة (TIA)، وإضاءة LED عالية الجهد، وأنظمة الاتصالات النبضية. ويحتاج مصممو مثل هذه الدوائر إلى فهم مبادئ وتأثيرات أجهزة الفيديو، وكذلك كيفية التخفيف من تأثيرها.
تقدم هذه المقالة أولاً نظرة عامة حول ماهية VCR وتأثيرها على تصميم الدوائر. بعد ذلك، باستخدام مقاومة VCR المنخفضة الخاصة بـ Stackpole كمثال، يشرح كيفية اختيار مثل هذه الأجهزة وتطبيقها لتقليل تأثير VCR وضمان التشغيل الدقيق والموثوق للدوائر الحرجة.
ما هو جهاز الفيديو؟
يمكن تعريف VCR للمقاوم على أنه العلاقة بين قيمة المقاومة والجهد المطبق الذي يتغير بشكل متناسب. وحدة قياسها عادة ما تكون جزءًا من المليون لكل فولت (ppm/V) ويمكن حسابها باستخدام الصيغة التالية:
الصيغة 1
من بينها
R ₁ هي قيمة المقاومة عند الجهد المرجعي (V ₁)، وتقاس بالأوم (Ω)
R ₂ هي قيمة المقاومة (بالأوم) عند جهد الاختبار (V ₂).
V ₁ هو الجهد المرجعي
V ₂ هو جهد الاختبار
يمكن أن يكون VCR إيجابيًا أو سلبيًا. يشير مسجل الفيديو الموجب إلى أنه مع زيادة الجهد الكهربي على المقاوم، ستزداد المقاومة أيضًا؛ يشير VCR السلبي إلى انخفاض في المقاومة.
سوف تشهد المقاومة النموذجية ذات الجهد العالي مع VCR التي تتراوح من 200 جزء في المليون/فولت إلى 300 جزء في المليون/فولت تغيرًا في المقاومة بنسبة 20% إلى 30% عندما يتغير الجهد المطبق بمقدار 1000 فولت. إذا تم تحديد المقاوم مع VCR يتراوح من 25 جزء في المليون/فولت إلى 50 جزء في المليون/فولت، فإن تغيير المقاومة سينخفض إلى 2.5 إلى 5% تحت نفس الاختلاف 1000 فولت.
يجب أن تتبع طريقة الاختبار القياسية لقياس VCR طريقة MIL-STD-202G 309. تحدد هذه المواصفة القياسية طريقة موحدة لاختبار المكونات الإلكترونية، حيث تحدد أن جهد الاختبار القياسي يساوي الحد الأقصى لجهد التشغيل المحدد، ومستوى الجهد المرجعي هو 10% من الحد الأقصى لجهد التشغيل.
كيفية تصغير جهاز الفيديو
ومن خلال اختيار التصميمات والمواد المناسبة، يمكن تقليل حجم أجهزة الفيديو إلى أقصى حد ممكن. ونظرًا لحقيقة أن المواد ذات المقاومة المنخفضة لـ VCR يمكنها تحسين VCR ولكنها تزيد أيضًا من TCR، وبالتالي تقليل استقرار درجة الحرارة، هناك حاجة إلى تنازلات هندسية عند اختيار مواد المقاومة. يمكن أن يؤدي اختيار حبر منخفض المقاومة أيضًا إلى تحسين جهاز VCR، ولكنه سيحد من الحد الأقصى للمقاومة التي يمكن تحقيقها. يمكن أن يؤدي الاختيار الدقيق لنوع الحبر المقاوم واستخدامه إلى تحسين جهاز الفيديو.
يمكن أن يؤثر التشذيب بالليزر أيضًا على أجهزة الفيديو. عادة ما تختلف قيمة المقاومة الناتجة عن المقاومات التي لم يتم إصلاحها عن القيمة المتوقعة بنسبة 5 إلى 20%. يتم استخدام التشذيب بالليزر لضبط قيمة المقاومة إلى نطاق تحمل أصغر، مثل 1%. يمكن أن تؤدي عملية التشذيب بالليزر إلى توليد شقوق صغيرة، مما يؤدي إلى تغييرات محلية غير متوقعة في المعاوقة، وبالتالي زيادة VCR والتسبب في تدهور VCR (الشكل 1).