設(shè)計人員可以選擇各種各樣的電阻，包括碳素電阻、碳膜電阻、體金屬電阻、金屬膜電阻、感性和非感性繞線電阻。電阻也是高性能電路的潛在誤差源，不過它可能是最基本且問題最少的元件，因此常被忽略。如果選擇不當，電阻可能會產(chǎn)生遠超過 122ppm (1/2 LSB) 的誤差，從而破壞12位設(shè)計的精度。您上一次認真閱讀一份電阻數(shù)據(jù)手冊是什么時候？如果您仔細閱讀數(shù)據(jù)手冊，相信您會大吃一驚：原來可以了解到如此有用的信息！
考慮圖4所示電路，它將 0-100 mV 輸入信號放大 100 倍，以供輸入范圍為 0-10 V 的 12 位 ADC 轉(zhuǎn)換。增益設(shè)置電阻可以是初始容差低至±0.001% (10 ppm) 的精密體金屬膜電阻�；蛘撸部梢酝ㄟ^校準或選擇來校正電阻的初始容差。這樣，根據(jù)校準儀器的精度限制，可以將電路的初始增益精度設(shè)置為所需的任意容差。
圖 4. 溫度變化可能會降低放大器精度。
但是，溫度變化可以通過多種方式限制圖 4 所示放大器的精度。電阻的絕對溫度系數(shù)只要符合預期，則無關(guān)緊要。即使如此，溫度系數(shù)約為 1,500 ppm/°C 的碳素電阻也將不適合應用。即使能將溫度系數(shù)匹配到很難實現(xiàn)的 1%，仍然會有 15 ppm/°C 的差距，這是不可接受的，因為小到 8°C 的溫度波動就會產(chǎn)生 1/2 LSB 或120 ppm 誤差。
制造商確實能夠提供絕對溫度系數(shù)在±1 至±100 ppm/°C 范圍內(nèi)的金屬膜電阻和體金屬電阻，但應注意，不同電阻的溫度系數(shù)可能相差甚大，特別是不同批次的電阻。為解決這一問題，一些制造商提供匹配電阻對，但價格昂貴，一對電阻的溫度系數(shù)差值在2 至 10 ppm/°C范圍內(nèi)。低成本的薄膜電阻網(wǎng)絡是不錯的選擇，使用廣泛。
遺憾的是，即使采用匹配電阻對也不能完全解決溫度引起的電阻誤差問題。圖 5a 顯示了自熱效應引起的誤差。電阻具有相同的溫度系數(shù)，但在該電路中的功耗大不相同。對于 1/4 W電阻，假設(shè)熱阻（依據(jù)數(shù)據(jù)手冊）為 125°C/W，則電阻 R1 溫度升高0.0125°C，電阻 R2溫度則升高 1.24°C。當溫度系數(shù)為 50 ppm/°C時，誤差為 62 ppm (0.006%)。
更糟糕的是，自熱效應會產(chǎn)生非線性誤差。在圖5a所示例子中，當輸入電壓減半時，所得誤差只有15 ppm。圖5b顯示了圖5a電路的非線性傳遞函數(shù)。這個例子絕不是最差情況；電阻如果更小，結(jié)果會更差，因為其熱阻更高。
圖 5. 電阻自熱導致非線性放大器響應：(a) 溫度引起的非線性分析；(b) 非線性傳遞函數(shù)（比例有所夸大）。
對于高功耗器件，使用較高功率的電阻可以降低電阻自熱效應。或者，也可以使用薄膜或厚膜電阻網(wǎng)絡，通過將熱量均勻地散布于給定封裝中的所有電阻來降低自熱效應。
導線或印刷電路板互連的電阻的溫度系數(shù)也是一個誤差源，可能會增加電路的誤差，但這點常被忽略。印刷電路板和導線互連所用的金屬（例如銅）具有高達 3,900 ppm/°C 的溫度系數(shù)。例如，一個精密 10 Ω、10 ppm/°C 繞線電阻加上 0.1 Ω 的互連電阻，將會變成一個溫度系數(shù)為 45 ppm/°C 的電阻�；ミB的溫度系數(shù)對于精密混合電路設(shè)計具有重大影響，薄膜電阻的互連是不容忽視的。
最后需要考慮的是一種稱為“溫度回掃”的現(xiàn)象，主要適用于環(huán)境溫度變化較大的設(shè)計。它是指具有恒定內(nèi)部損耗的電阻經(jīng)歷一定數(shù)量的環(huán)境溫度高低變化循環(huán)之后，其電阻值所發(fā)生的變化。溫度回掃可能會超過 10 ppm，甚至一些較佳的金屬膜電阻也是如此。
總而言之，為使電阻電路的溫度相關(guān)誤差最小，應當考慮下列措施（及其成本）：
￭ 電阻溫度系數(shù)應嚴格匹配。
￭使用絕對溫度系數(shù)較低的電阻。
￭使用熱阻較低的電阻（較高的額定功率、較大的外殼）。
￭緊密熱耦合匹配電阻（使用標準電阻網(wǎng)絡或單一封裝中的多個電阻）。
￭ 對于大比值，考慮使用步進式衰減器。
電阻寄生效應
電阻可能會表現(xiàn)出相當高的寄生電感或電容，特別是在高頻時。制造商常常根據(jù)一個或多個頻率時阻抗幅值和直流電阻的差值與電阻的比值，將這些寄生效應規(guī)定為電抗誤差，用百分比或 ppm表示。
繞線電阻尤其容易發(fā)生寄生效應。雖然電阻制造商提供正�；蚍歉行岳p繞形式的繞線電阻，但非感性繞線電阻同樣會令設(shè)計人員頭痛。當 R 值低于 10,000 Ω 時，這些電阻仍然顯現(xiàn)出細微的電感（約為 20 μH）。超過10,000 Ω 的非感性繞線電阻則具有大約 5pF 的分流電容。
這些寄生效應可能會嚴重破壞動態(tài)電路應用，特別是當應用同時使用高于和低于 10,000 Ω的電阻時，此時出現(xiàn)峰值甚至振蕩并不少見。這些效應在低 kHz 范圍內(nèi)的頻率時表現(xiàn)明顯。
即使在低頻電路應用中，繞線電阻的寄生效應也會導致問題。指數(shù)式建立至 1 ppm 需要 20個時間常數(shù)甚至更長時間。與繞線電阻相關(guān)的寄生效應可能會大幅延長建立時間，使之遠遠超過時間常數(shù)的長度。
過高的寄生電抗在非繞線電阻中也是屢見不鮮。例如，一些金屬膜電阻具有明顯的引腳間電容，在高頻時就會表現(xiàn)出來。碳素電阻在高頻時表現(xiàn)最佳。
熱電效應
任何兩種不同金屬之間的結(jié)面都會產(chǎn)生熱 EMF。許多情況下，它是精密電路設(shè)計中的主要誤差源。例如在繞線電阻中，當接上引腳時（典型引腳材料為 180 合金，由 77% 的銅和 23% 的鋁組成），電阻導線可以產(chǎn)生 42 mv/°C 的熱 EMF。如果電阻的兩個引腳溫度相同，則EMF相互抵消，凈誤差為零。然而，如果垂直安裝電阻，則由于氣流流過長引腳，并且其熱容量較低，因此電阻的頂部與底部之間可能會存在溫度梯度。
1°C 的溫差也能產(chǎn)生 42 mV 的誤差電壓，大于典型精密運算放大器的 25 mV 失調(diào)電壓！水平安裝電阻（圖 6）可以解決這一問題。此外，一些電阻制造商提供特別定制的鍍錫銅引腳，它可將熱 EMF 降至 2.5 mV/°C。
圖 6. 熱梯度造成明顯的熱電誤差
一般而言，設(shè)計人員應避免關(guān)鍵電路板上及其附近出現(xiàn)溫度梯度。這常常意味著，應當對功耗較大的器件實施熱隔離。大溫度梯度所產(chǎn)生的熱湍流也可能會造成類似動態(tài)噪聲的低頻誤差。
電壓、失效和老化
所施加電壓的變化也會嚴重影響電阻。沉積氧化物高值電阻對此尤其敏感，其電壓系數(shù)為 1 ppm/V 至 200 ppm/V 以上。這是高壓分壓器等精密應用中需要關(guān)注的另一個因素。
如果不認真對待，電阻的失效機制也會造成電路失效。碳素電阻失效時變成開路，這是一種安全失效機制。因此，在一些應用中，這些元件可以起到熔斷器的作用。用碳膜電阻代替碳素電阻可能會帶來麻煩，因為碳膜電阻失效時變?yōu)槎搪�。（金屬膜電阻失效時通常變?yōu)殚_路。）
隨著時間流逝，所有電阻的值都會發(fā)生細微變化。制造商用電阻值的變化（ppm/年）來表示長期穩(wěn)定性。對于金屬膜電阻，50 或75 ppm/年的值并非罕見。在關(guān)鍵應用中，應當將金屬膜電阻在額定功率老化至少一周時間。老化期間，電阻值可能偏移高達 100或 200 ppm。金屬膜電阻可能需要工作 4,000 至 5,000 小時后，才能完全穩(wěn)定下來，特別是未經(jīng)老化時。
電阻過量噪聲
大多數(shù)設(shè)計人員對電阻的熱噪聲或約翰遜噪聲有一定的了解，但對另一種稱為“過量噪聲”的噪聲現(xiàn)象則知之甚少。在精密運算放大器和轉(zhuǎn)換器電路中，這種噪聲十分棘手。僅當電流流過電阻時，過量噪聲才變得明顯。
簡單地說，熱噪聲源于電阻中的電荷載子受熱而發(fā)生的隨機振動。雖然這些振動所產(chǎn)生的平均電流為零，但瞬間電荷運動會導致電阻引腳上出現(xiàn)瞬間電壓。
過量噪聲則主要發(fā)生于直流電流在不連續(xù)的介質(zhì)中流動時，例如碳素電阻。電流不均勻地流過壓縮碳顆粒，產(chǎn)生微觀顆粒間“電弧”現(xiàn)象。該現(xiàn)象除引起熱噪聲外，還會引起 1/f 噪聲。換言之，過量噪聲電壓與頻率平方根的倒數(shù)成比例。
過量噪聲常常會令不夠謹慎的設(shè)計人員大吃一驚。電阻熱噪聲和運算放大器噪聲設(shè)置典型運算放大器電路的本底噪聲。只有當電壓出現(xiàn)在輸入電阻上并引起電流流動時，過量噪聲才變得明顯，并常常成為主導因素。一般而言，碳素電阻所產(chǎn)生的過量噪聲最大。導電介質(zhì)越均勻，則過量噪聲越不明顯。碳膜電阻優(yōu)于碳素電阻，金屬膜電阻又優(yōu)于碳膜電阻。
制造商用噪聲指數(shù)來表示過量噪聲，即電阻上每伏直流壓降、每10 倍頻率，電阻的均方根噪聲的微伏數(shù)。噪聲指數(shù)可以達到 10dB（每 10 倍帶寬每直流伏特 3 微伏）或更高。過量噪聲在低頻時最為顯著。超過 100 kHz 時，熱噪聲占主導地位。
電位計
影響固定電阻的大多數(shù)現(xiàn)象也會影響電位計。此外，用戶還應警惕這些元件獨有的一些風險。
例如，許多電位計未采取密封措施，板清洗劑甚至過高濕度可能會嚴重損壞電位計。振動（或者僅僅長時間使用）可能會損壞阻性元件和游標端子。接觸噪聲、溫度系數(shù)、寄生效應和可調(diào)范圍限制都可能會妨礙電路正常工作。此外，繞線電阻的分辨率限制以及陶瓷、塑料電阻分辨率的隱性限制（遲滯、材料溫度系數(shù)不相容、松弛等），使得精確設(shè)置的獲得和保持只能是一個“無限接近”的過程。因此，應當格外謹慎并細心調(diào)整。
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