왜 저항은 4.7 kΩ와 같은 표준 값들을 사용하고 정수값을 사용하지 않을까요

회로 설계 초보자들은 표준 저항값이 혼란스러울 수 있습니다. 왜 5 kΩ와 같은 정수 대신 4.7 kΩ나 5.1 kΩ와 같은 값들이 사용되는 것일까요?

이유는 국제전기기술위원회(IEC)에서 표준화한 지수 분포 시스템을 사용하기 때문입니다. 이 시스템은 E3, E6, E12, E24, E48, E96, E192 시리즈를 포함하는 선호값의 시리즈를 정의합니다.

예를 들어:

• E6 시리즈는 약 10^(1/6) ≈ 1.5의 비율을 사용합니다

• E12 시리즈는 약 10^(1/12) ≈ 1.21의 비율을 사용합니다

실제로 저항기는 완벽한 정밀도로 제조될 수 없습니다. 각각은 특정 허용오차를 가지고 있습니다. 예를 들어, 1% 허용오차를 가진 100 Ω 저항기는 실제 값이 99 Ω와 101 Ω 사이에 있을 때 허용됩니다. 생산 최적화를 위해 미국 전자산업협회는 선호값의 표준 시스템을 설립했습니다.

10% 허용오차를 가진 저항기를 고려해 보겠습니다. 100 Ω 저항기가 이미 (90 Ω에서 110 Ω까지의 허용오차 범위로) 존재한다면, 105 Ω 저항기를 추가로 생산할 필요가 없습니다. 그 이유는 105 Ω가 같은 효과적인 범위 내에 속하기 때문입니다. 다음 필요한 값은 120 Ω이며, 그 허용오차 범위(108 Ω에서 132 Ω)는 이전 범위가 끝나는 지점에서 시작됩니다. 따라서 100 Ω에서 1000 Ω 범위 내에서는 100 Ω, 120 Ω, 150 Ω, 180 Ω, 220 Ω, 270 Ω, 330 Ω와 같은 특정 값들만 필요합니다. 이를 통해 생산되는 개별 값의 수가 줄어들어 제조 비용이 낮아집니다.

이 지수 분포 원리는 다른 영역에서도 나타납니다. 예를 들어, 중국의 화폐 단위에는 1, 2, 5, 10 위안이 있지만 3이나 4 위안은 없습니다. 왜냐하면 1, 2, 5를 효율적으로 조합하여 어떤 금액이라도 만들 수 있기 때문에 필요한 단위의 수를 최소화하기 때문입니다. 마찬가지로, 펜 팁 크기는 종종 0.25, 0.35, 0.5, 0.7 mm와 같은 순서를 따릅니다.

또한, 저항값의 로그 간격 배치는 주어진 허용오차 내에서 사용자가 항상 적절한 표준 값을 찾을 수 있도록 합니다. 저항값이 그들의 허용오차에 맞춰 지수적으로 진행될 때, 일반적인 수학 연산(덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈)의 결과도 예측 가능한 허용오차 범위 내에 남아 있습니다.