Proč používají odporové prvky standardní hodnoty jako 47 kΩ místo zaokrouhlených čísel

Mnoho začátečníků v návrhu obvodů může být zmateno standardními hodnotami odporů. Proč jsou běžné hodnoty jako 4,7 kΩ nebo 5,1 kΩ místo zaokrouhlených čísel, jako je 5 kΩ?

Důvod spočívá v použití exponenciálního distribučního systému pro hodnoty odporů, který byl standardizován Mezinárodní elektrotechnickou komisí (IEC). Tento systém definuje sérii preferovaných hodnot, včetně sérií E3, E6, E12, E24, E48, E96 a E192.

Například:

• Série E6 používá poměr přibližně 10^(1/6) ≈ 1,5

• Série E12 používá poměr přibližně 10^(1/12) ≈ 1,21

V praxi nelze odporové prvky vyrobit s dokonalou přesností – každý má určenou toleranci. Například odpor 100 Ω s tolerancí 1 % je přijatelný, pokud jeho skutečná hodnota leží mezi 99 Ω a 101 Ω. Pro optimalizaci výroby zavedla Americká asociace elektronického průmyslu standardní systém preferovaných hodnot.

Uvažujme o odporech s tolerancí 10 %: pokud je již k dispozici odpor 100 Ω (s tolerančním rozsahem 90 Ω až 110 Ω), není třeba vyrábět odpor 105 Ω, protože by se nacházel uvnitř stejné efektivní hranice. Následující potřebná hodnota by byla 120 Ω, jejíž toleranční rozsah (108 Ω až 132 Ω) začíná tam, kde předchozí končí. Tedy v rozmezí 100 Ω až 1000 Ω jsou potřebné pouze specifické hodnoty, jako jsou 100 Ω, 120 Ω, 150 Ω, 180 Ω, 220 Ω, 270 Ω a 330 Ω. To snižuje počet různých hodnot ve výrobě a snižuje náklady na výrobu.

Tento princip exponenciální distribuce se objevuje i v jiných oblastech. Například čínské měnové hodnoty zahrnují 1, 2, 5 a 10 yuan, ale ne 3 nebo 4 yuany – protože 1, 2 a 5 lze efektivně kombinovat tak, aby vytvořily jakoukoli částku, což minimalizuje počet potřebných nominálů. Podobně, velikosti špiček pero často následují posloupnost jako 0,25, 0,35, 0,5 a 0,7 mm.

Kromě toho logaritmické rozmístění hodnot odporů zajistí, že uživatelé v dané toleranci vždy najdou vhodnou standardní hodnotu. Když hodnoty odporů následují exponenciální postupnost shodnou s jejich tolerancí, výsledky běžných matematických operací (sčítání, odčítání, násobení, dělení) zůstávají také uvnitř předvídatelných tolerančních hranic.