Perché i resistori utilizzano valori standard come 47 kΩ invece di numeri arrotondati

Molti principianti nella progettazione di circuiti potrebbero trovare i valori standard dei resistori perplessi. Perché valori comuni come 4,7 kΩ o 5,1 kΩ invece di numeri arrotondati come 5 kΩ?

Il motivo risiede nell'uso di un sistema di distribuzione esponenziale per i valori dei resistori, standardizzato dalla Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC). Questo sistema definisce una serie di valori preferiti, inclusi le serie E3, E6, E12, E24, E48, E96 e E192.

Ad esempio:

• La serie E6 utilizza un rapporto di circa 10^(1/6) ≈ 1,5

• La serie E12 utilizza un rapporto di circa 10^(1/12) ≈ 1,21

In pratica, i resistori non possono essere prodotti con precisione perfetta; ciascuno ha una tolleranza specificata. Ad esempio, un resistore da 100 Ω con una tolleranza del 1% è accettabile se il suo valore effettivo cade tra 99 Ω e 101 Ω. Per ottimizzare la produzione, l'Associazione Industria Elettronica Americana ha stabilito un sistema standard di valori preferiti.

Consideriamo i resistori con tolleranza del 10%: se un resistore da 100 Ω è già disponibile (con un intervallo di tolleranza da 90 Ω a 110 Ω), non c'è bisogno di produrre un resistore da 105 Ω, poiché rientrerebbe nello stesso intervallo effettivo. Il prossimo valore necessario sarebbe 120 Ω, il cui intervallo di tolleranza (da 108 Ω a 132 Ω) inizia dove finisce il precedente. Pertanto, all'interno dell'intervallo da 100 Ω a 1000 Ω, sono necessari solo valori specifici, come 100 Ω, 120 Ω, 150 Ω, 180 Ω, 220 Ω, 270 Ω e 330 Ω. Ciò riduce il numero di valori distinti in produzione, abbassando i costi di fabbricazione.

Questo principio di distribuzione esponenziale appare anche in altre aree. Ad esempio, le denominazioni della moneta cinese includono 1, 2, 5 e 10 yuan, ma non 3 o 4 yuan, perché 1, 2 e 5 possono essere combinati in modo efficiente per formare qualsiasi importo, minimizzando il numero di denominazioni richieste. Allo stesso modo, le dimensioni delle punte delle penne spesso seguono una sequenza come 0,25, 0,35, 0,5 e 0,7 mm.

Inoltre, lo spazio logaritmico dei valori dei resistori assicura che, entro una determinata tolleranza, gli utenti possano sempre trovare un valore standard adatto. Quando i valori dei resistori seguono una progressione esponenziale allineata alla loro tolleranza, i risultati delle operazioni matematiche comuni (addizione, sottrazione, moltiplicazione, divisione) rimangono all'interno di limiti di tolleranza prevedibili.