Zašto otpornici koriste standardne vrijednosti poput 47 kΩ umjesto zaokruženih brojeva

Mnogi početnici u dizajnu krugova mogu smatrati standardne vrijednosti otpornika zbunjujućim. Zašto su uobičajene vrijednosti poput 4,7 kΩ ili 5,1 kΩ umjesto zaokruženih brojeva poput 5 kΩ?

Razlog leži u korištenju eksponencijalnog sustava distribucije vrijednosti otpornika, koji je standardizirao Međunarodni elektrotehnički savez (IEC). Taj sustav definira seriju preferiranih vrijednosti, uključujući E3, E6, E12, E24, E48, E96 i E192 seriju.

Na primjer:

• E6 serija koristi omjer približno 10^(1/6) ≈ 1,5

• E12 serija koristi omjer približno 10^(1/12) ≈ 1,21

U praksi, otpornici se ne mogu proizvesti s savršenom preciznošću – svaki ima navedeni toleranci. Na primjer, 100 Ω otpornik s 1% tolerancijom je prihvatljiv ako njegova stvarna vrijednost pada između 99 Ω i 101 Ω. Da bi se optimizirala proizvodnja, Američka udruženja elektroničke industrije utvrdilo je standardni sustav preferiranih vrijednosti.

Promotrimo otpornike s 10% tolerancijom: ako je već dostupan 100 Ω otpornik (s opsegom tolerancije od 90 Ω do 110 Ω), nema potrebe proizvoditi 105 Ω otpornik, jer bi se on nalazio unutar istog efektivnog raspona. Sljedeća potrebna vrijednost bila bi 120 Ω, čiji se opseg tolerancije (108 Ω do 132 Ω) počinje gdje završava prethodni. Stoga, unutar raspona od 100 Ω do 1000 Ω, potrebne su samo specifične vrijednosti – kao što su 100 Ω, 120 Ω, 150 Ω, 180 Ω, 220 Ω, 270 Ω i 330 Ω. To smanjuje broj različitih vrijednosti u proizvodnji, snižavajući troškove proizvodnje.

Ovaj princip eksponencijalne distribucije pojavljuje se i u drugim područjima. Na primjer, kineske valute imaju nominale od 1, 2, 5 i 10 juna, ali ne 3 ili 4 juna – jer se 1, 2 i 5 mogu učinkovito kombinirati kako bi se formirale sve vrijednosti, minimizirajući broj potrebnih nominala. Slično tome, veličine pisalnih vrha često slijede sekvencu poput 0,25, 0,35, 0,5 i 0,7 mm.

Dodatno, logaritamsko razmakovanje vrijednosti otpornika osigurava da korisnici uvijek mogu naći odgovarajuću standardnu vrijednost unutar zadanog ranga tolerancije. Kada vrijednosti otpornika slijede eksponencijalni napredak usklađen s njihovom tolerancijom, rezultati uobičajenih matematičkih operacija (zbrajanje, oduzimanje, množenje, dijeljenje) također ostaju unutar predvidljivih granica tolerancije.