Miért használnak ellenállások standard értékeket mint például a 47 kΩ helyett kerek számokat?

Számos kezdő áramkörtervező találja zavaróvá a szabványos ellenállás-értékeket. Miben rejlik, hogy gyakori értékek, mint például 4,7 kΩ vagy 5,1 kΩ, nem kerek számok, mint például 5 kΩ?

A magyarázat az exponenciális elosztási rendszer használatában rejlik, amelyet az IEC (International Electrotechnical Commission) szabványosított. Ez a rendszer egy sor preferált értékeket határoz meg, beleértve az E3, E6, E12, E24, E48, E96 és E192 sorozatokat.

Például:

• Az E6 sorozat közel 10^(1/6) ≈ 1,5 arányt használ

• Az E12 sorozat közel 10^(1/12) ≈ 1,21 arányt használ

Gyakorlatilag az ellenállások nem lehetnek tökéletesen pontosan készültek—mindeniknek van meghatározott toleranciája. Például, egy 100 Ω ellenállás 1% toleranciával elfogadható, ha a valós értéke 99 Ω és 101 Ω között esik. A gyártást optimalizálásra a Szövetségi Elektronikaiipari Egyesület bevezetett egy szabványos preferált értékeket tartalmazó rendszert.

Vegyük például a 10%-os toleranciájú ellenállásokat: ha már létezik egy 100 Ω ellenállás (amelynek toleranciavillamosa 90 Ω és 110 Ω között van), nincs szükség 105 Ω ellenállás gyártására, mivel ez ugyanabba a hatékonysági tartományba esne. A következő szükséges érték 120 Ω lenne, amelynek toleranciavillamosa (108 Ω és 132 Ω között) ott kezdődik, ahol a korábbi végződik. Így a 100 Ω és 1000 Ω közötti tartományban csak bizonyos értékek—mint például 100 Ω, 120 Ω, 150 Ω, 180 Ω, 220 Ω, 270 Ω és 330 Ω—kellőek. Ez csökkenti a különböző értékek számát a gyártásban, ami alacsonyabb gyártási költségeket eredményez.

Ez az exponenciális elosztási elv más területeken is előfordul. Például a kínai pénznemben a 1, 2, 5 és 10 juan bankjegyek vannak, de nincsenek 3 vagy 4 juan-os, mert a 1, 2 és 5 hatékonyan kombinálhatók bármilyen összeg formálásához, minimalizálva a szükséges bankjegyek számát. Hasonlóképpen, a tollszíntipusok méretei gyakran 0,25, 0,35, 0,5 és 0,7 mm sorozatot alkotnak.

Továbbá, az ellenállás-értékek logaritmikus elhelyezése garantálja, hogy adott tolerancián belül mindig megtalálható legyen alkalmas szabvány érték. Amikor az ellenállás-értékek exponenciálisan haladnak, ami a toleranciával egyezik, akkor a gyakori matematikai műveletek (összeadás, kivonás, szorzás, osztás) eredményei is a megelőzhető toleranciavillamosokon belül maradnak.