Muitos projetistas não sabem que os resistores possuem um coeficiente de resistência de tensão (VCR) e um coeficiente de resistência de temperatura (TCR). Isto é compreensível porque em aplicações de baixa tensão e baixa resistência, o efeito da tensão é pequeno e pode ser bem mascarado pelos efeitos da temperatura. Entretanto, em circuitos que utilizam alta resistência e/ou alta tensão (HV), a variação da resistência com a tensão pode ser um grande problema. Esses circuitos são usados em aplicações como fontes de alimentação de alta tensão, amplificadores de transimpedância (TIA), iluminação LED de alta tensão e sistemas de comunicação por pulso. Os projetistas de tais circuitos precisam compreender os princípios e efeitos do videocassete, bem como como mitigar seu impacto.
Este artigo primeiro fornece uma visão geral do que é o videocassete e seu impacto no projeto do circuito. Em seguida, usando o resistor de baixo VCR da Stackpole como exemplo, ele explica como selecionar e aplicar tais dispositivos para minimizar o impacto do VCR e garantir uma operação precisa e confiável de circuitos críticos.
O que é videocassete?
O VCR de um resistor pode ser definido como a relação entre o valor da resistência e a tensão aplicada que varia proporcionalmente. Sua unidade de medida é geralmente um milionésimo por volt (ppm/V) e pode ser calculada usando a seguinte fórmula:
Fórmula 1
entre os quais
R ₁ é o valor da resistência na tensão de referência (V ₁), medido em ohms (Ω)
R ₂ é o valor da resistência (em ohms) na tensão de teste (V ₂).
V ₁ é a tensão de referência
V ₂ é a tensão de teste
O videocassete pode ser positivo ou negativo. Um VCR positivo indica que à medida que a tensão no resistor aumenta, a resistência também aumentará; VCR negativo indica uma diminuição na resistência.
Um típico resistor de chip de alta tensão com videocassete variando de 200 ppm/V a 300 ppm/V experimentará uma mudança de 20% a 30% na resistência quando a tensão aplicada mudar em 1.000 V. Se um resistor com videocassete variando de 25 ppm/V a 50 ppm/V for selecionado, a mudança de resistência diminuirá para 2,5 a 5% sob a mesma variação de 1.000 V.
O método de teste padrão para medir o videocassete deve seguir o método MIL-STD-202G 309. Esta norma especifica um método unificado para testar componentes eletrônicos, especificando que a tensão de teste padrão é igual à tensão operacional máxima especificada e o nível de tensão de referência é 10% da tensão operacional máxima.
Como minimizar o videocassete
Ao selecionar designs e materiais apropriados, o videocassete pode ser minimizado ao máximo. Devido ao fato de que materiais de baixa resistência ao VCR podem melhorar o VCR, mas também aumentar o TCR, reduzindo assim a estabilidade da temperatura, são necessários compromissos de engenharia ao selecionar materiais de resistência. A escolha de tinta de baixa resistência também pode melhorar o videocassete, mas limitará a resistência máxima alcançável. A seleção cuidadosa do tipo e uso da tinta resistiva pode otimizar o videocassete.
O corte a laser também pode afetar o videocassete. O valor da resistência gerado por resistores não reparados geralmente difere do valor esperado em 5 a 20%. O corte a laser é usado para ajustar o valor da resistência para uma faixa de tolerância menor, como 1%. O processo de corte a laser pode gerar microfissuras, levando a alterações locais inesperadas de impedância, aumentando assim o videocassete e causando degradação do videocassete (Figura 1).