Chapter 7.

<정밀 저항기>

정밀 저항기: 회로 정확도의 핵심, 어떻게 작동할까?

1. 정밀 저항기란 무엇인가요?

  정밀 저항기는 저항 오차, 온도계수(TCR), 정밀저항기는 저항 정확도, 온도계수, 부하수명 및 단기/장기 안정성에 대한 높은 표준을 충족하는 저항기 (커패시턴스 및 인덕턴스)가 특정 표준에 도달하는 저항기를 말합니다. 일반적으로 저항값이 1Ω 이상일 때 표시된 저항값의 ±0.5% 이내의 오차를 가진 저항기를 정밀 저항기로 분류합니다.

(일반 저항기와 정밀 저항기의 차이)

-높은 정확성: 오차율이 낮아 정확한 전류와 전압 측정 가능.

-온도 안정성: 온도 변화에도 저항값 변화가 거의 없음.

-긴 수명: 환경적 스트레스에 강한 내구성 제공.

2.정밀 저항기의 원리

   정밀 저항기는 저항값의 정확도를 높이기 위해 다음과 같은 기술을 활용합니다.

   2-1.  재료의 선택

      • 온도계수 특성이 우수한 니켈-크롬 합금, 망간 구리 합금 등 온도 변화에 강한 소재를 사용.

      • 이 소재들은 온도 계수가 낮아 온도 변화로 인한 저항값 변화가 미미합니다.

   2-2.  박막 기술

      • 박막(Thin Film): 우수한 온도계수와 정밀도가 요구되는 경우.

   2-3.  정밀 조정 기술

      • 생산 과정에서 레이저 트리밍(Laser Trimming) 기술을 사용하여 저항값을 미세 조정.

      • ±0.01%의 정확도 달성.

   2-4.  온도 계수 제어

      • 온도 계수(TCR)가 낮아야 온도 변화로 인한 저항값 변화가 최소화됩니다.

      • 예: TCR이 ±5ppm/°C라면, 100°C 온도 변화에도 저항값이 ±0.05%만 변동.

정밀 저항기의 내부 구조 (예시 모델: ARN)

                                 [평면도]                                                                                                 [측면도]

정밀 저항기의 핵심은 고품질 재료와 제조 기술입니다.

   1. 금속 박막(Metal Film): 레이저 법을 이용하여 저항 패턴을 정밀화 가공하여 저항값을 정밀하게 조정합니다.

   2. 금속 호일(Metal Foil): 온도계수 특성이 우수한 저항 합금을 사용하여 온도 변화에 의한 저항값 변동을 최소화합니다. 

3. 정밀 저항기 역할

정밀 저항기는 다음과 같은 중요한 역할을 수행

       1. 정확한 전류 및 전압 제어: 고정밀 측정 장비나 의료 기기에서 중요

       2. 회로 교정: 정밀한 회로 조정이 필요한 경우에 사용

       3. 기준 전압 생성: 정확한 기준 전압을 만드는 데 사용

       4. 신호 처리: 아날로그-디지털 변환기(ADC)나 디지털-아날로그 변환기(DAC)에서 중요한 역할

4. 정밀 저항기 종류

   1. 금속 필름 정밀 저항기: 높은 정밀도를 제공하지만 온도 계수와 분포 매개변수가 약간 낮다.

   2. 권선형 정밀 저항기: 저항 정확도와 온도 계수가 높지만 분포 매개변수가 낮다.

   3. 금속 호일 정밀 저항기: 정밀도, 온도 계수, 분포 매개변수가 모두 매우 높다. 정확도는 0.05%까지 달성할 수 있다.

   4. 박막 칩 저항기: 소형이면서도 높은 정밀도를 제공한다.

5. 정밀 저항기의 주요 특징

   1. 허용 오차 (Tolerance)

        o 정밀 저항기의 허용 오차는 ±0.05%까지 낮을 수 있어 고정밀 회로 설계에 적합

   2. 온도 계수 (TCR)

        o TCR은 저항값이 온도 변화에 따라 변하는 정도를 나타냄

        o 정밀 저항기의 TCR은 보통 0.1~10 ppm/°C로 매우 낮다.

   3. 장기적 안정성

        o 시간이 지나도 저항값 변화가 적어, 장시간 작동이 필요한 장비에 유리하다.

정밀 저항기가 다양한 분야에서 활용되지만, 특히 의료 기기에서는 그 정확성과 안정성이 필수적입니다. 정밀 저항기가 없으면 심전도나 혈압계와 같은 장비에서 신뢰성 있는 데이터를 얻기 어려운데요. 

이제, 의료 기기에서 정밀 저항기가 어떻게 사용되고, 어떤 중요한 역할을 하는지 살펴보겠습니다.

6. 의료기기에서의 정밀저항기 역할

   1.  정확한 전류 및 전압 제어

       o 의료기기에서 정밀한 전류와 전압 제어는 환자의 안전과 진단의 정확성을 위해 필수적입니다.

       o 예를 들어, MRI나 CT 스캐너와 같은 고급 영상 장비에서 정밀저항기는 장비의 정확한 캘리브레이션과 안정적인 작동을 지원합니다.

    2.  신호 처리 및 증폭

       o 심전도(ECG)나 혈압 모니터와 같은 장비에서 미세한 생체 신호를 정확하게 측정하고 증폭하는 데 사용됩니다.