¿Por qué los resistores usan valores estándar como 4.7 kΩ en lugar de números redondos?

Muchos principiantes en el diseño de circuitos pueden encontrar los valores estándar de resistencia confusos. ¿Por qué son comunes valores como 4,7 kΩ o 5,1 kΩ en lugar de números redondos como 5 kΩ?

La razón radica en el uso de un sistema de distribución exponencial para los valores de resistencia, estandarizado por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). Este sistema define una serie de valores preferidos, incluyendo las series E3, E6, E12, E24, E48, E96 y E192.

Por ejemplo:

• La serie E6 utiliza una relación de aproximadamente 10^(1/6) ≈ 1,5

• La serie E12 utiliza una relación de aproximadamente 10^(1/12) ≈ 1,21

En la práctica, las resistencias no se pueden fabricar con precisión perfecta, cada una tiene una tolerancia especificada. Por ejemplo, una resistencia de 100 Ω con una tolerancia del 1% es aceptable si su valor real se encuentra entre 99 Ω y 101 Ω. Para optimizar la producción, la Asociación de la Industria Electrónica Estadounidense estableció un sistema estándar de valores preferidos.

Consideremos las resistencias con una tolerancia del 10%: si ya existe una resistencia de 100 Ω (con un rango de tolerancia de 90 Ω a 110 Ω), no es necesario producir una resistencia de 105 Ω, ya que caería dentro del mismo rango efectivo. El siguiente valor necesario sería 120 Ω, cuyo rango de tolerancia (108 Ω a 132 Ω) comienza donde termina el anterior. Así, dentro del rango de 100 Ω a 1000 Ω, solo se necesitan valores específicos, como 100 Ω, 120 Ω, 150 Ω, 180 Ω, 220 Ω, 270 Ω y 330 Ω. Esto reduce el número de valores distintos en la producción, disminuyendo los costos de fabricación.

Este principio de distribución exponencial aparece también en otras áreas. Por ejemplo, las denominaciones de la moneda china incluyen 1, 2, 5 y 10 yuanes, pero no 3 ni 4 yuanes, porque 1, 2 y 5 se pueden combinar eficientemente para formar cualquier cantidad, minimizando el número de denominaciones necesarias. De manera similar, los tamaños de punta de bolígrafos a menudo siguen una secuencia como 0,25, 0,35, 0,5 y 0,7 mm.

Además, el espaciado logarítmico de los valores de resistencia asegura que, dentro de una tolerancia dada, los usuarios siempre puedan encontrar un valor estándar adecuado. Cuando los valores de resistencia siguen una progresión exponencial alineada con su tolerancia, los resultados de operaciones matemáticas comunes (suma, resta, multiplicación, división) también permanecen dentro de límites de tolerancia predecibles.