Hvorfor bruker motstander standardverdier som 47 kΩ i stedet for runde tall

Mange nybegynnere i kretstegning kan finne standard motstanderverdier forvirrende. Hvorfor er vanlige verdier som 4,7 kΩ eller 5,1 kΩ, i stedet for runde tall som 5 kΩ?

Årsaken ligger i bruk av et eksponentielt distribusjonssystem for motstanderverdier, standardisert av Internasjonale Elektrotekniske Komite (IEC). Dette systemet definerer en rekke foretrukne verdier, inkludert E3-, E6-, E12-, E24-, E48-, E96- og E192-seriene.

For eksempel:

• E6-serien bruker en forholdsfaktor på omtrent 10^(1/6) ≈ 1,5

• E12-serien bruker en forholdsfaktor på omtrent 10^(1/12) ≈ 1,21

I praksis kan motstander ikke produseres med perfekt nøyaktighet—hver har en spesifisert toleranse. For eksempel er en 100 Ω motstand med 1 % toleranse akseptabel hvis den faktiske verdien ligger mellom 99 Ω og 101 Ω. For å optimere produksjonen, etablerte American Electronics Industry Association et standardisert system for foretrukne verdier.

La oss betrakte motstander med 10 % toleranse: hvis en 100 Ω motstand allerede er tilgjengelig (med en toleransespann fra 90 Ω til 110 Ω), er det ingen grunn til å produsere en 105 Ω motstand, da den ville havnet innenfor samme effektive område. Den neste nødvendige verdien ville være 120 Ω, der toleransespannet (108 Ω til 132 Ω) begynner der det forrige slutter. Slik er det bare spesifikke verdier—som 100 Ω, 120 Ω, 150 Ω, 180 Ω, 220 Ω, 270 Ω, og 330 Ω—som trengs i området fra 100 Ω til 1000 Ω. Dette reduserer antallet unike verdier i produksjonen, noe som senker produksjonskostnadene.

Prinsippet om eksponentiell distribusjon opptrer også i andre områder. For eksempel inkluderer de kinesiske valutaenhetene 1, 2, 5 og 10 yuan, men ikke 3 eller 4 yuan—fordi 1, 2 og 5 kan kombineres effektivt for å danne enhver sum, noe som minimerer antallet nødvendige valutaenheter. På samme måte følger pennspisser ofte en sekvens som 0,25, 0,35, 0,5 og 0,7 mm.

Videre sikrer den logaritmiske plasseringen av motstanderverdier at brukerne alltid kan finne en passende standardverdi innenfor en gitt toleranse. Når motstanderverdier følger en eksponentiell progressjon i tråd med toleransen, vil resultatene av vanlige matematiske operasjoner (addisjon, subtraksjon, multiplikasjon, divisjon) også forbli innenfor forutsigbare toleranserammer.