Waarom gebruiken weerstanden standaardwaarden zoals 4700 Ω in plaats van ronde getallen

Veel beginners in schakelingontwerp kunnen de standaard weerstandswaarden verwarrend vinden. Waarom zijn veelvoorkomende waarden zoals 4,7 kΩ of 5,1 kΩ in plaats van ronde getallen zoals 5 kΩ?

De reden ligt in het gebruik van een exponentieel distributiesysteem voor weerstandswaarden, gestandaardiseerd door de International Electrotechnical Commission (IEC). Dit systeem definieert een reeks van voorkeurwaarden, waaronder de E3, E6, E12, E24, E48, E96 en E192 reeksen.

Bijvoorbeeld:

• De E6 reeks gebruikt een verhouding van ongeveer 10^(1/6) ≈ 1,5

• De E12 reeks gebruikt een verhouding van ongeveer 10^(1/12) ≈ 1,21

In de praktijk kunnen weerstanden niet met perfecte precisie worden vervaardigd - elk heeft een gespecificeerde tolerantie. Bijvoorbeeld, een 100 Ω weerstand met 1% tolerantie is acceptabel als de werkelijke waarde tussen 99 Ω en 101 Ω valt. Om de productie te optimaliseren, heeft de Amerikaanse Elektronische Industrie Associatie een standaardsysteem van voorkeurwaarden opgesteld.

Overweeg 10% tolerantie weerstanden: als een 100 Ω weerstand al beschikbaar is (met een tolerantierange van 90 Ω tot 110 Ω), is er geen behoefte aan de productie van een 105 Ω weerstand, omdat deze binnen dezelfde effectieve range zou vallen. De volgende benodigde waarde zou 120 Ω zijn, waarvan de tolerantierange (108 Ω tot 132 Ω) begint waar de vorige eindigt. Dus binnen de 100 Ω tot 1000 Ω range zijn alleen specifieke waarden - zoals 100 Ω, 120 Ω, 150 Ω, 180 Ω, 220 Ω, 270 Ω en 330 Ω - nodig. Dit vermindert het aantal verschillende waarden in de productie, wat de productiekosten verlaagt.

Dit principe van exponentiële distributie komt ook in andere gebieden voor. Bijvoorbeeld, Chinese munteenheden omvatten 1, 2, 5 en 10 yuan, maar niet 3 of 4 yuan - omdat 1, 2 en 5 efficiënt kunnen worden gecombineerd om elke hoeveelheid te vormen, waardoor het aantal benodigde denominaties wordt geminimaliseerd. Op vergelijkbare wijze volgen penpuntgroottes vaak een sequentie zoals 0,25, 0,35, 0,5 en 0,7 mm.

Bovendien zorgt de logaritmische ruimte tussen weerstandswaarden ervoor dat, binnen een bepaalde tolerantie, gebruikers altijd een geschikte standaardwaarde kunnen vinden. Wanneer weerstandswaarden een exponentiële voortgang volgen die aansluit bij hun tolerantie, blijven de resultaten van algemene wiskundige operaties (optellen, aftrekken, vermenigvuldigen, delen) ook binnen voorspelbare tolerantiegrenzen.